DE102012102146A1 - Kraftübertragungsvorrichtung für Hybridfahrzeuge - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Kraftübertragungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug angegeben. Eine Verbrennungsmotor-Ausgangswelle (15) und eine Elektromotor-Ausgangswelle (41) sind mit einer Primärwelle (11) eines stufenlos verstellbaren Getriebes (10) verbunden, das in der Kraftübertragungsvorrichtung installiert ist. Eine Ausgangskupplung (63) ist zwischen einer mit einem Antriebsrad gekoppelten Ausgangs-Transmissionswelle (57) und eine Sekundärwelle (12) gekoppelt, um diese Wellen zwischen einem gekoppelten Zustand und einem gelösten Zustand zu schalten, und eine Antriebs-Umschaltkupplung (71) ist zwischen der Primärwelle (11) und der Ausgangs-Transmissionswelle (57) angeordnet, um diese Wellen zwischen einem gekoppelten Zustand und einem gelösten Zustand zu schalten. In einem direkten Kopplungsmodus, in dem die Ausgangskupplung (63) gelöst ist und die Antriebs-Umschaltkupplung (71) im gekoppelten Zustand ist, wird eine Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung ohne Durchlaufen des stufenlos verstellbaren Getriebes (10) direkt zu dem Antriebsrad übertragen.
Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- 1. Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftübertragungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, die eine Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung und eine Elektromotor-Ausgangsleistung zu einem Antriebsrad überträgt.
- 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 einem Antriebsrad übertragen. In dem 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.
- Das
japanische Patent Nr. 4 226 610 - Bei diesem Hybridfahrzeug werden ein Kraftübertragungsweg zum Übertragen der Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung und der Elektromotor-Ausgangsleistung über das stufenlos verstellbare Getriebe zu dem Antriebsrad und ein Kraftübertragungsweg zum Übertragen der Elektromotor-Ausgangsleistung zu dem Antriebsrad ohne Durchlaufen des stufenlos verstellbaren Getriebes mittels einer Kupplung geschaltet.
- Das
japanische Patent Nr. 3 633 473 - Außerdem beschreibt das
japanische Patent Nr. 3 743 158 - Bei vielen herkömmlichen Hybridfahrzeugen, wie z. B. den vorstehend beschriebenen, werden die Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung und die Elektromotor-Ausgangsleistung über einen Schaltmechanismus zu einem Antriebsrad übertragen, wobei in bestimmten Fällen die Elektromotor-Ausgangsleistung allein direkt zu dem Antriebsrad übertragen werden kann, ohne dass der Schaltmechanismus durchlaufen wird. Da jedoch die Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung über den Schaltmechanismus zu dem Antriebsrad übertragen wird, ist ein Kraftübertragungsverlust in dem Schaltmechanismus unvermeidbar.
- Beispiele für die stufenlos verstellbaren Getriebe, die als Schaltmechanismus dienen, 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 Nutbreiten der 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 dem Traktionsantriebssystem sind eine Primärwelle mit einer Eingangsscheibe sowie 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 Getriebe vom Riemenantriebs-Typ muss eine Straffungskraft, die in Richtung auf den Riemen als Kraftübertragungselement orientiert ist, während der Kraftübertragung unter Verwendung einer Hydraulikpumpe auf die Riemenscheiben ausgeübt werden. Somit entsteht bei einer Kraftübertragungsvorrichtung, die von dem stufenlos verstellbaren Getriebe Gebrauch macht, unweigerlich ein Kraftverlust bei der Aktivierung der Hydraulikpumpe zusätzlich zu dem Kraftübertragungsverlust, der bei dem stufenlos verstellbaren Getriebe auftritt.
- 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: ein stufenlos verstellbares Getriebe, das eine mit einer Verbrennungsmotor-Ausgangswelle und einer Elektromotor-Ausgangswelle gekoppelte. Primärwelle und eine Sekundärwelle aufweist, zu der die Rotation der Primärwelle übertragen wird, nachdem diese durch ein Kraftübertragungselement stufenlos variiert worden ist; eine Ausgangskupplung, die zwischen einer mit dem Antriebsrad gekoppelten Ausgangs-Transmissionswelle und der Sekundärwelle angeordnet ist, um die Sekundärwelle und die Ausgangs-Transmissionswelle in einen gekoppelten Zustand zu schalten, in dem eine Kopplung zwischen diesen gebildet ist, sowie in einen gelösten Zustand zu schalten, in dem die Kopplung gelöst ist; und eine Antriebs-Umschaltkupplung, die zwischen der Primärwelle und der Ausgangs-Transmissionswelle angeordnet ist, um die Primärwelle und die Ausgangs-Transmissionswelle in einen gekoppelten Zustand, in dem eine Kopplung zwischen diesen gebildet ist, sowie in einen gelösten Zustand zu schalten, in dem die Kopplung gelöst ist.
- In einem direkten Kopplungsmodus, in dem die Ausgangskupplung gelöst ist und die Antriebs-Umschaltkupplung eingerückt bzw. in einem gekoppelten Zustand ist, wird von der Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung und der Elektromotor-Ausgangsleistung mindestens eine zu dem Antriebsrad übertragen, ohne dass diese das stufenlos verstellbare Getriebe durchläuft.
- Vorzugsweise sollte in einem Schaltmodus, in dem die Ausgangskupplung eingerückt ist und die Antriebs-Umschaltkupplung gelöst ist, mindestens eine von der Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung und der Elektromotor-Ausgangsleistung über das stufenlos verstellbare Getriebe zu dem Antriebsrad übertragen werden.
- Vorzugsweise sollte es sich bei einem die Elektromotor-Ausgangswelle aufweisenden Elektromotor um einen Motor/Generator handeln, und es sollte im direkten Kopplungsmodus, in dem die Ausgangskupplung gelöst ist und die Antriebs-Umschaltkupplung im gekoppelten Zustand ist, der Elektromotor durch das Antriebsrad angetrieben werden, um regenerative Energie zurückzugewinnen.
- Vorzugsweise sollte die Primärwelle mit dem einen Ende der Elektromotor-Ausgangswelle gekoppelt sein, und es sollte die Antriebs-Umschaltkupplung mit einem anderen Ende der Elektromotor-Ausgangswelle gekoppelt sein.
- Vorzugsweise sollte die Ausgangs-Transmissionswelle folgendes aufweisen: eine Transferwelle, die mit der Antriebs-Umschaltkupplung koaxial mit der Elektromotor-Ausgangswelle gekoppelt ist; eine Hinterrad-Ausgangswelle, die mit der Transferwelle über eine Transferkupplung gekoppelt ist und Kraft zu einem Hinterrad überträgt; und eine Vorderrad-Ausgangswelle, die mit der Transferwelle gekoppelt ist und Kraft zu einem Vorderrad überträgt.
- Die Kraftübertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt einen direkten Kopplungsmodus, in dem die Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung und die Elektromotor-Ausgangsleistung ohne Durchlaufen des stufenlos verstellbaren Getriebes direkt zu dem Antriebsrad übertragen werden können. Somit kann in diesem Betriebsmodus ein in dem stufenlos verstellbaren Getriebe auftretender Kraftübertragungsverlust eliminiert werden, so dass eine Verbesserung der Kraftübertragungseffizienz und eine entsprechende Verbesserung bei der Kraftstoffnutzungseffizienz erzielt werden können.
- Da ferner Kraft ohne Durchlaufen des stufenlos verstellbaren Getriebes übertragen werden kann, muss eine Hydraulikpumpe in dem direkten Kopplungsmodus zum Ausführen eines Schaltvorgangs nicht aktiviert werden, und somit kann ein Verlust bei der Pumpe verhindert 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 in einem direkten Kopplungsmodus, und -
2B eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Kraftübertragungsweges in einem Schaltmodus; -
3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Kraftübertragungsweges während eines regenerativen Bremsvorgangs in dem direkten Kopplungsmodus; und -
4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Kraftübertragungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. - BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
- Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auf der Basis der Zeichnungen ausführlich beschrieben. Eine in
1 dargestellte Kraftübertragungsvorrichtung weist ein stufenlos verstellbares Getriebe10 auf, das als Schaltmechanismus dient. Das stufenlos verstellbare Getriebe10 besitzt eine Primärwelle11 , die als Getriebeeingangswelle dient, und eine Sekundärwelle12 , die als Getriebeausgangswelle dient. - Die Primärwelle
11 und die Sekundärwelle12 sind zueinander parallel. Das stufenlos verstellbare Getriebe10 ist in ein Getriebegehäuse13a integriert, und das Getriebegehäuse13a ist in einem nicht dargestellten Fahrzeugaufbau vertikal angebracht, so dass die Primärwelle11 und die Sekundärwelle12 jeweils parallel zu einer Fahrtrichtung sind. - Ein Drehmomentwandler
14 ist in ein Wandlergehäuse13b integriert, das an einem äußeren Endbereich des Getriebegehäuses13a angebracht ist. Der Drehmomentwandler14 beinhaltet ein Pumpenlaufrad16 , das mit einer Kurbelwelle eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors, oder mit anderen Worten mit einer Verbrennungsmotor-Ausgangswelle15 , gekoppelt ist, sowie einen Turbinenläufer18 , der dem Pumpenlaufrad16 zugewandt ist und mit einer Turbinenwelle17 gekoppelt ist. - Die Kraftübertragungsvorrichtung besitzt eine Ölpumpe
19 , und die Ölpumpe19 wird von einer Pumpenwelle angetrieben, die in dem Pumpenlaufrad16 des Drehmomentwandlers14 vorgesehen ist. Die Turbinenwelle17 des Drehmomentwandlers14 ist mit dem einen Endbereich der Primärwelle11 über einen Vorwärts/Rückwärts-Umschaltmechanismus20 gekoppelt. - Der Vorwärts/Rückwärts-Umschaltmechanismus
20 weist eine auf der Turbinenwelle17 festgelegte Kupplungstrommel21 und eine auf der Primärwelle11 festgelegte Kupplungsnabe22 auf. Eine Vorwärts-Kupplung23 ist durch eine Vielzahl von Reibungsplatten gebildet, die zwischen der Kupplungstrommel21 und der Kupplungsnabe22 angeordnet sind. - Wenn die Vorwärts-Kupplung
23 durch einen Hydraulikkolben23a eingerückt ist, wird die Rotationsbewegung der Turbinenwelle17 über die Kupplungsnabe22 derart zu der Primärwelle11 übertragen, dass sich die Primärwelle11 in einer identischen normalen Rotationsrichtung mit der Turbinenwelle17 dreht. - Ein Sonnenrad
24 ist auf der Primärwelle11 festgelegt, und ein Hohlrad25 ist in dem Getriebegehäuse13a frei drehbar an einer in Radialrichtung äußeren Seite des Sonnenrads24 vorgesehen. Zwei Planetenritzel27 und28 , die miteinander kämmen und somit ein Paar bilden, sind an einem an der Kupplungstrommel21 angebrachten Träger26 frei drehbar angebracht. - Eines der Ritzel
27 kämmt mit dem Sonnenrad24 , während das andere Ritzel28 mit dem Hohlrad25 kämmt. Es ist darauf hinzuweisen, dass in1 die beiden Ritzel27 und28 zur Vereinfachung der Zeichnung voneinander entfernt dargestellt sind. Eine Rückwärts-Bremse29 ist durch eine Vielzahl von Reibungsplatten gebildet, die zwischen dem Hohlrad25 und dem Getriebegehäuse13a angeordnet sind. - Wenn die Vorwärts-Kupplung
23 ausgerückt bzw. gelöst ist und die Rückwärts-Bremse29 durch einen Hydraulikkolben29a angelegt ist, dreht sich die Primärwelle11 in einer gegenläufigen Rotationsrichtung zu der Turbinenwelle17 . Wenn die Primärwelle11 in der normalen Rotationsrichtung gedreht wird, wird die Rückwärts-Bremse29 in einen gelösten Zustand verbracht. - Wie in
1 gezeigt, ist die Primärwelle11 mit ihrem einen Endbereich über den Drehmomentwandler14 und den Vorwärts/Rückwärts-Umschaltmechanismus20 mit der Verbrennungsmotor-Ausgangswelle15 gekoppelt, so dass eine Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung in die Primärwelle11 eingeleitet wird. - Eine Primär-Riemenscheibe
31 ist auf der Primärwelle11 des stufenlos verstellbaren Getriebes10 vorgesehen. Die Primär-Riemenscheibe31 weist eine auf der Primärwelle11 festgelegte feststehende Riemenscheibe31a sowie eine bewegliche Riemenscheibe31b auf, die der feststehenden Riemenscheibe31a gegenüberliegt und auf der Primärwelle11 über eine Kugelkeilwelle oder dergleichen in Axialrichtung frei verschiebbar ist. Somit ist ein Zwischenraum zwischen konischen Oberflächen der Riemenscheiben, oder mit anderen Worten eine Riemenscheiben-Nutbreite, variabel. - Eine Sekundär-Riemenscheibe
32 ist auf der Sekundärwelle12 vorgesehen, die zu der Primärwelle11 parallel ist. Die Sekundär-Riemenscheibe32 beinhaltet eine auf der Sekundärwelle12 festgelegte feststehende Riemenscheibe32a und eine bewegliche Riemenscheibe32b , die der feststehenden Riemenscheibe32a gegenüberliegt und auf der Sekundärwelle12 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-Riemenscheibe31 und der Sekundär-Riemenscheibe32 herumgeführt. Durch Verändern der Nutbreiten der beiden Riemenscheiben31 und32 wird das Wickeldurchmesserverhältnis des Riemens33 relativ zu den jeweiligen Riemenscheiben31 und32 variiert. - Infolgedessen wird eine Rotationsgeschwindigkeit der Sekundär-Riemenscheibe
12 relativ zu der Primär-Riemenscheibe11 kontinuierlich verändert. Zum Variieren der Nutbreite der Primär-Riemenscheibe31 ist ein Zylinder35 , der zusammen mit der beweglichen Riemenscheibe31b eine Primär-Ölkammer34 bildet, an der Primärwelle11 angebracht. - Zum Variieren der Nutbreite der Sekundär-Riemenscheibe
32 ist ein Zylinder37 , der zusammen mit der beweglichen Riemenscheibe32b eine Sekundär-Ölkammer36 bildet, an der Sekundärwelle12 angebracht. Betriebsöl wird der Primär-Ölkammer34 und der Sekundär-Ölkammer36 von der Ölpumpe19 zugeführt. - Ein Elektromotor
40 ist in einem Motorgehäuse13c angebracht, das an einem hinteren Endbereich des Getriebegehäuses13a befestigt ist. Der Elektromotor40 weist einen auf einer Elektromotor-Ausgangswelle41 angebrachten Rotor42 auf, und die Elektromotor-Ausgangswelle41 ist mit einem weiteren Endbereich der Primärwelle11 gekoppelt. - Der Elektromotor
40 weist einen Stator43 auf, in dessen Innenraum der Rotor42 integriert ist, und der Stator43 ist an dem Motorgehäuse13c festgelegt. Somit ist die Primärwelle11 an einem linken Endbereich in1 über den Drehmomentwandler14 und den Vorwärts/Rückwärts-Umschaltmechanismus20 mit der Verbrennungsmotor-Ausgangswelle15 gekoppelt und an einem rechten Endbereich mit der Elektromotor-Ausgangswelle41 des Elektromotors40 gekoppelt, so dass die Turbinenwelle17 , die Primärwelle11 und die Elektromotor-Ausgangswelle41 koaxial sind. - 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 Motorgehäuses13c angebracht. Eine Transferkupplung45 ist auf einer Transferwelle44 angebracht, die in dem Motorgehäuse13c derart angeordnet ist, dass sie in das Transfergehäuse13d hineinragt, und die Transferwelle44 ist über die Transferkupplung45 mit einer Hinterrad-Ausgangswelle46 gekoppelt. - Die Transferkupplung
45 weist eine auf der Transferwelle44 angebrachte Kupplungsnabe47 und eine an der Hinterrad-Ausgangswelle46 angebrachte Kupplungstrommel48 auf, und dazwischen ist eine Vielzahl von Reibungsplatten vorhanden. Wenn die Reibungsplatten durch einen Hydraulikkolben49 in Eingriff gebracht sind, sind die Transferwelle44 und die Hinterrad-Ausgangswelle46 miteinander gekoppelt. - Die Hinterrad-Ausgangswelle
46 ist mit einem hinteren Differentialmechanismus52 über eine Kardanwelle51 verbunden, so dass Ausgangsleistung von der Transferwelle44 über die Kardanwelle51 zu den nicht dargestellten Hinterrädern übertragen wird, die als Antriebsräder dienen. - Eine Vorderrad-Ausgangswelle
53 ist in dem Getriebegehäuse13a parallel zu der Primärwelle11 und der Sekundärwelle12 angebracht. Die Vorderrad-Ausgangswelle53 ist mit der Transferwelle44 durch ein Zahnradpaar gekoppelt, das durch ein auf der Transferwelle44 angebrachtes Zahnrad54 und ein Zahnrad55 gebildet ist, das auf Vorderrad-Ausgangswelle53 derart angebracht ist, dass es mit dem Zahnrad54 kämmt. - Die Vorderrad-Ausgangswelle
53 ist mit einem vorderen Differentialmechanismus56 derart gekoppelt, dass Ausgangsleistung von der Transferwelle44 über die Vorderrad-Ausgangswelle53 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 Transferkupplung45 gelöst ist, wird die Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung usw. nur zu den Vorderrädern übertragen. - Die Transferwelle
44 , die Hinterrad-Ausgangswelle46 und die Vorderrad-Ausgangswelle53 bilden zusammen eine Ausgangs-Transmissionswelle57 zum Übertragen von Kraft zu den als Antriebsräder dienenden Vorderrädern und Hinterrädern. Zum Übertragen der Rotation der Sekundärwelle12 zu der Ausgangs-Transmissionswelle57 , kämmt ein auf der Sekundärwelle12 angebrachtes Zahnrad61 mit einem Zahnrad62 , das auf der Vorderrad-Ausgangswelle53 frei drehbar angebracht ist. - Eine Ausgangskupplung
63 zum Umschalten der Ausgangs-Transmissionswelle57 und der Sekundärwelle12 zwischen einem gekoppelten Zustand, in dem die beiden Wellen miteinander gekoppelt sind, und einem gelösten Zustand, in dem die Kopplung gelöst ist, ist zwischen dem Zahnrad62 und der Vorderrad-Ausgangswelle53 angeordnet. - Die Ausgangskupplung
63 beinhaltet eine an dem Zahnrad62 angebrachte Kupplungsnabe64 und eine an der Vorderrad-Ausgangswelle53 angebrachte Kupplungstrommel65 sowie eine dazwischen vorgesehene Kupplungsplatte. Wenn die Kupplungsplatte von einem Hydraulikkolben66 eingerückt wird, gelangen die Sekundärwelle12 und die Ausgangs-Transmissionswelle57 in den gekoppelten Zustand. - Eine Antriebs-Umschaltkupplung
71 ist zwischen der Elektromotor-Ausgangswelle41 und der Transferwelle44 angeordnet. Die Antriebs-Umschaltkupplung71 weist eine auf der Elektromotor-Ausgangswelle41 angebrachte Kupplungsnabe72 und eine auf der Transferwelle44 angebrachte Kupplungstrommel73 auf, wobei eine Vielzahl von Reibungsplatten dazwischen vorgesehen ist. - Wenn die Reibungsplatten durch einen Hydraulikkolben
74 eingerückt werden, werden die Primärwelle11 und die Ausgangs-Transmissionswelle57 durch die Antriebs-Umschaltkupplung71 über die Elektromotor-Ausgangswelle41 gekoppelt. Wenn dagegen die Reibungsplatten gelöst werden, wird die Kopplung aufgehoben, so dass die Wellen entkoppelt sind. - Somit ist die Antriebs-Umschaltkupplung
71 zwischen der Primärwelle11 , mit der die Elektromotor-Ausgangswelle41 gekoppelt ist, und der Ausgangs-Transmissionswelle57 angeordnet, und wenn die Antriebs-Umschaltkupplung71 beispielsweise während einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit eingeschaltet bzw. eingerückt wird, dann wird die Verbrennungsmotor-Ausgangswelle15 über die Elektromotor-Ausgangswelle41 direkt mit der Ausgangs-Transmissionswelle57 gekoppelt. - Betriebsöl von der Ölpumpe
19 , die von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, wird der Primär-Ölkammer34 , der Sekundär-Ölkammer36 , den Hydraulikkolben74 ,66 und49 usw. zugeführt. Anstelle oder zusätzlich zu der von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Ölpumpe19 kann jedoch eine elektrische Ölpumpe an der Kraftübertragungsvorrichtung vorgesehen werden. -
2A zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Kraftübertragungsweges in einem Kopplungsmodus, in dem die Antriebs-Umschaltkupplung71 eingerückt ist und die Ausgangskupplung63 gelöst ist. Der Kraftübertragungsweg ist in der Zeichnung durch Pfeile veranschaulicht. Hierbei wird die Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung von der Ausgangs-Transmissionswelle57 direkt zu den vorderen und hinteren Antriebsrädern übertragen, ohne das stufenlos verstellbare Getriebe10 zu durchlaufen. - Wenn der Verbrennungsmotor in Betrieb ist, wird die Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung zu den Antriebsrädern übertragen, und wenn der Elektromotor
40 in Betrieb ist, wird die Elektromotor-Ausgangsleistung zu den Antriebsrädern übertragen. Somit kann zumindest eine von der Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung und der Elektromotor-Ausgangsleistung zu den Antriebsrädern übertragen werden. - Die Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung wird in einem direkt gekoppelten Zustand, d. h. ohne Durchlaufen des stufenlos verstellbaren Getriebes
10 , zu der Ausgangs-Transmissionswelle57 übertragen. Daher wird das Auftreten eines Kraftverlusts während eines Schaltvorgangs in dem stufenlos verstellbaren Getriebe10 eliminiert, und es muss keine Kraft zum Andrücken der Primär-Riemenscheibe31 und der Sekundär-Riemenscheibe32 gegen den Riemen33 an den Riemenscheiben erzeugt werden. Infolgedessen kann die Kraftübertragungseffizienz verbessert 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 Transferkupplung45 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-Ausgangswelle53 nicht vorhanden, während die Sekundärwelle12 über ein Zahnrad und eine Kette mit der Hinterrad-Ausgangswelle46 gekoppelt ist. -
2B zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Kraftübertragungsweges in einem Schaltmodus, in dem die Antriebs-Umschaltkupplung71 gelöst ist und die Ausgangskupplung63 eingerückt ist. Zu diesem Zeitpunkt werden die Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung und die Elektromotor-Ausgangsleistung über das stufenlos verstellbare Getriebe10 zu der Ausgangs-Transmissionswelle57 übertragen, und daher wird dieser Schaltmodus dann vorgegeben, wenn sich das Fahrzeug in Bewegung setzt, mit niedriger Geschwindigkeit fährt usw. -
3 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Kraftübertragungswegs, wenn sich die Kraftübertragungsvorrichtung ähnlich der2A im Kopplungsmodus befindet und von dem Elektromotor40 während eines regenerativen Bremsvorgangs Kraft erzeugt wird. - Bei der Ausführung eines regenerativen Bremsvorgangs im direkten Kopplungsmodus, wird ein Krafterzeugungs-Drehmoment von der Ausgangs-Transmissionswelle
57 direkt, d. h. ohne Durchlaufen des stufenlos verstellbaren Getriebes10 , zu dem Elektromotor40 übertragen, und auf diese Weise kann die Regenerationseffizienz verbessert werden. -
4 zeigt eine schematische Darstellung einer Kraftübertragungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. - Bei dieser Kraftübertragungsvorrichtung ist der Elektromotor
40 auf der Seite des Verbrennungsmotors der Primär-Riemenscheibe31 angeordnet. Die Elektromotor-Ausgangswelle41 ist auf der Verbrennungsmotorseite der Primärwelle11 angeordnet, und somit ist die Antriebs-Umschaltkupplung71 zwischen der Primärwelle11 und der Transferwelle44 angeordnet. - Bei der in
4 dargestellten Kraftübertragungsvorrichtung ist somit der auf der einen Seite angeordnete Endbereich der Primärwelle11 über die Elektromotor-Ausgangswelle41 mit der Verbrennungsmotor-Ausgangswelle15 gekoppelt, und die Antriebs-Umschaltkupplung71 ist zwischen dem anderen Endbereich der Primärwelle11 und der Ausgangs-Transmissionswelle57 angeordnet. - Bei der in
1 gezeigten Kraftübertragungsvorrichtung dagegen ist die Primärwelle11 mit dem einen Endbereich der Elektromotor-Ausgangswelle41 gekoppelt, und die Antriebs-Umschaltkupplung71 ist zwischen dem anderen Endbereich der Elektromotor-Ausgangswelle41 und der Ausgangs-Transmissionswelle57 angeordnet. - In
4 ist die Ausgangskupplung63 zum Schalten der Ausgangs-Transmissionswelle57 und der Sekundärwelle12 zwischen dem gekoppelten Zustand, in dem die beiden Wellen gekoppelt sind, und dem gelösten Zustand, in dem die Kopplung aufgehoben ist, auf der Sekundärwelle12 vorgesehen. - Solange die Ausgangskupplung
63 zwischen der Ausgangs-Transmissionswelle57 und der Sekundärwelle12 vorgesehen ist, kann ihre Position nach Wunsch vorgegeben werden, und bei der in1 dargestellten Kraftübertragungsvorrichtung kann die Ausgangskupplung63 gleichermaßen auf der Sekundärwelle12 vorgesehen sein, wie dies in4 gezeigt ist. - Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, und im Rahmen der Erfindung können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden. Beispielsweise handelt es sich bei dem in der Zeichnung dargestellten stufenlos verstellbaren Getriebe
10 um einen Mechanismus vom Typ mit Riemenantrieb, jedoch kann es sich auch um einen Mechanismus vom Typ mit Traktionsantrieb handeln. - 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
- 23a
- Hydraulikkolben
- 24
- Sonnenrad
- 25
- Hohlrad
- 26
- Träger
- 27
- Ritzel
- 28
- Ritzel
- 29
- Rückwärts-Bremse
- 29a
- Hydraulikkolben
- 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
- 40
- Elektromotor
- 41
- Elektromotor-Ausgangswelle
- 42
- Rotor
- 43
- Stator
- 44
- Transferwelle
- 45
- Transferkupplung
- 46
- Hinterrad-Ausgangswelle
- 47
- Kupplungsnabe
- 48
- Kupplungstrommel
- 49
- Hydraulikkolben
- 51
- Kardanwelle
- 52
- hinterer Differentialmechanismus
- 53
- Vorderrad-Ausgangswelle
- 54
- Zahnrad
- 55
- Zahnrad
- 56
- vorderer Differentialmechanismus
- 57
- Ausgangs-Transmissionswelle
- 61
- Zahnrad
- 62
- Zahnrad
- 63
- Ausgangskupplung
- 64
- Kupplungsnabe
- 65
- Kupplungstrommel
- 66
- Hydraulikkolben
- 71
- Antriebs-Umschaltkupplung
- 72
- Kupplungsnabe
- 73
- Kupplungstrommel
- 74
- 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 4226610 [0005]
- JP 3633473 [0007]
- JP 3743158 [0008]
Claims (5)
- Kraftübertragungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, die eine Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung und eine Elektromotor-Ausgangsleistung zu einem Antriebsrad überträgt, wobei die Kraftübertragungsvorrichtung folgendes aufweist: – ein stufenlos verstellbares Getriebe (
10 ), das eine mit einer Verbrennungsmotor-Ausgangswelle (15 ) und einer Elektromotor-Ausgangswelle (41 ) gekoppelte Primärwelle (11 ) und eine Sekundärwelle (12 ) aufweist, zu der die Rotation der Primärwelle (11 ) übertragen wird, nachdem diese durch ein Kraftübertragungselement (33 ) stufenlos variiert worden ist; – eine Ausgangskupplung (63 ), die zwischen einer mit dem Antriebsrad gekoppelten Ausgangs-Transmissionswelle (57 ) und der Sekundärwelle (12 ) angeordnet ist, um die Sekundärwelle (12 ) und die Ausgangs-Transmissionswelle (57 ) in einen gekoppelten Zustand zu schalten, in dem eine Kopplung zwischen diesen gebildet ist, sowie in einen gelösten Zustand zu schalten, in dem die Kopplung gelöst ist; und – eine Antriebs-Umschaltkupplung (71 ), die zwischen der Primärwelle (11 ) und der Ausgangs-Transmissionswelle (57 ) angeordnet ist, um die Primärwelle (11 ) und die Ausgangs-Transmissionswelle (57 ) in einen gekoppelten Zustand, in dem eine Kopplung zwischen diesen gebildet ist, sowie in einen gelösten Zustand zu schalten, in dem die Kopplung gelöst ist, – wobei in einem direkten Kopplungsmodus, in dem die Ausgangskupplung (63 ) gelöst ist und die Antriebs-Umschaltkupplung (71 ) in einem gekoppelten Zustand ist, zumindest eine von der Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung und der Elektromotor-Ausgangsleistung ohne Durchlaufen des stufenlos verstellbaren Getriebes (10 ) zu dem Antriebsrad übertragen wird. - Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei in einem Schaltmodus, in dem die Ausgangskupplung (
63 ) eingerückt ist und die Antriebs-Umschaltkupplung (71 ) gelöst ist, zumindest eine von der Verbrennungsmotor-Ausgangsleistung und der Elektromotor-Ausgangsleistung über das stufenlos verstellbare Getriebe (10 ) zu dem Antriebsrad übertragen wird. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei einem Elektromotor (
40 ), der die Elektromotor-Ausgangswelle (41 ) beinhaltet, um einem Motor/Generator handelt, und wobei in dem direkten Kopplungsmodus, in dem die Ausgangskupplung (63 ) gelöst ist und die Antriebs-Umschaltkupplung (71 ) im gekoppelten Zustand ist, der Elektromotor (40 ) zum Zurückgewinnen von regenerativer Energie von dem Antriebsrad angetrieben wird. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Primärwelle (
11 ) mit einem Ende der Elektromotor-Ausgangswelle (41 ) gekoppelt ist und die Antriebs-Umschaltkupplung (71 ) mit einem anderen Ende der Elektromotor-Ausgangswelle (41 ) gekoppelt ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Ausgangs-Transmissionswelle (
57 ) folgendes aufweist: – eine Transferwelle (44 ), die koaxial mit der Elektromotor-Ausgangswelle (41 ) mit der Antriebs-Umschaltkupplung (71 ) gekoppelt ist; – eine Hinterrad-Ausgangswelle (46 ), die mit der Transferwelle (44 ) über eine Transferkupplung (45 ) gekoppelt ist und Kraft zu einem Hinterrad überträgt; und – eine Vorderrad-Ausgangswelle (53 ), die mit der Transferwelle (44 ) gekoppelt ist und Kraft zu einem Vorderrad überträgt.
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