-
Verweis auf eine verwandte Anmeldung
-
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2012-0037141 , eingereicht am 10. April 2012, deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme hierin einbezogen ist.
-
Hintergrund
-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein automatisiertes Schaltgetriebe. Insbesondere bezieht sie sich auf die Konfiguration eines automatisierten Schaltgetriebes, das ein unsanftes bzw. nicht glattes Schalten, z. B. Ziehen, Zerren, Schaltruck, während eines Schaltvorgangs verbessern kann.
-
Hintergrund der Technik
-
Die Getriebeelemente (z. B. Zahnräder) eines automatisierten Schaltgetriebes werden während der Fahrt eines Fahrzeugs mittels eines Aktuators automatisch gewechselt, so dass dieses eine ähnliche Bequemlichkeit wie bei einem Automatikgetriebe bereitstellen und zur Verbesserung von Kraftstoffeffizienz eines Fahrzeugs beitragen kann, wobei der Wirkungsgrad der Übertragung von Kraft (bzw. Antriebskraft bzw. -leistung bzw. -drehmoment) besser ist als bei dem Automatikgetriebe.
-
Allerdings wird bei einem automatisierten Schaltgetriebe basierend auf einer Schaltvorrichtung des Synchronisiertyps notwendigerweise für einen Augenblick das Drehmoment abgeschnitten sogar während des Schaltens, das automatisch mittels eines Aktuators durchgeführt wird, und als eine Folge davon nimmt das Drehmoment ab, während das Drehmoment abgeschnitten ist, und ein unsanftes Schalten, als ob das Fahrzeug nach hinten gezogen werden würde, wird erzeugt.
-
Die
DE 10 2008 054 477 A1 beschreibt ein automatisiertes Schaltgetriebe, aufweisend eine erste und eine zweite Eingangswelle, die parallel zueinander angeordnet sind, um mehrere Gangstufen mit einer gemeinsamen Ausgangswelle zu formen, und eine erste und eine zweite Umschaltvorrichtung, die jeweils ein Drehmoment von einem Verbrennungsmotor auf die erste und die zweite Eingangswelle übertragen oder davon trennen.
-
Die
DE 102 03 514 A1 beschreibt ein automatisiertes Schaltgetriebe, aufweisend eine erste und eine zweite Eingangswelle, die parallel zueinander angeordnet sind, um mehrere Gangstufen mit einer gemeinsamen Ausgangswelle zu formen, und eine Umschaltvorrichtung, die ein Drehmoment von einem Verbrennungsmotor auf die erste Eingangswelle überträgt oder davon trennt.
-
Die oben als bezogener bzw. verwandter Stand der Technik der vorliegenden Erfindung genannte Beschreibung dient lediglich dem besseren Verständnis des Hintergrunds der vorliegenden Erfindung und soll nicht interpretiert werden als in dem bezogenen Stand der Technik enthalten, den der Fachmann kennt.
-
Übersicht der Offenbarung
-
Die vorliegende Erfindung ist in dem Bestreben gemacht worden, die oben genannten Probleme, die mit dem Stand der Technik zusammenhängen, zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein automatisiertes Schaltgetriebe bereitzustellen, das trotz Verwendung einer Schaltvorrichtung des Synchronisiertyps mithilfe einer relativ simplen und kompakten Konfiguration den kommerziellen Wert eines Fahrzeugs steigern kann, indem ein unsanftes Schalten verhindert wird, damit eine sanfte und stabile Schaltcharakteristik erzielt wird, indem der Pfad der Kraft, die zum Antrieb des Fahrzeugs geliefert wird, beim Schalten geändert wird, um das Schalten zu vereinfachen und indem die Reduzierung von Drehmoment, die während des Schaltens auftritt, verhindert wird.
-
Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein automatisiertes Schaltgetriebe nach den Merkmalen aus dem Anspruch 1 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
-
Es versteht sich, dass der Terminus „Fahrzeug“ bzw. „Fahrzeug-“ oder andere ähnliche Termini, die hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge bzw. motorisierte Fahrzeuge im Allgemeinen einschließen, wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Geländewagen bzw. Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge bzw. gewerblich genutzte Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Mehrzahl von Booten und Schiffen, Luftfahrzeuge sowie dergleichen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge, die mit alternativen Kraftstoffen betrieben werden (z. B. mit Kraftstoffen, die von anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden). Soweit wie hierin Bezug genommen, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Kraftquellen bzw. Antriebsquellen aufweist, wie z. B. Fahrzeuge mit sowohl einem Benzin- als auch einem Elektroantrieb.
-
Figurenliste
-
Die oben genannten und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail mit Bezug auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen davon beschrieben, die in den angehängten Zeichnungen gezeigt sind, die nachfolgend nur zur Veranschaulichung gegeben werden und daher nicht die vorliegende Erfindung einschränkend sind.
- 1 ist eine Ansicht, die die Struktur eines automatisierten Schaltgetriebes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
- 2 bis 6 sind Ansichten, die eine Reihe von Schaltvorgängen in der Struktur von 1 zeigen.
-
Es versteht sich, dass die angehängten Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind und lediglich eine vereinfachte Darstellung der verschiedenen bevorzugten Merkmale gemäß den Grundprinzipien der Erfindung präsentieren.
-
In den Figuren kennzeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen oder entsprechenden Bauteile der vorliegenden Erfindung in allen verschiedenen Figuren der Zeichnungen.
-
Detaillierte Beschreibung
-
Bezugnehmend auf 1 weist ein automatisches Schaltgetriebe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf: eine erste Eingangswelle 3 und eine zweite Eingangswelle 5, die parallel zueinander angeordnet sind, um mehrere Gangstufen mit einer gemeinsamen Ausgangswelle 1 zu formen; eine erste Umschaltvorrichtung 9, die ein Drehmoment, das von einem Schwungrad 7 eines Verbrennungsmotors bereitgestellt wird, unter Umkehrung der Drehrichtung auf die erste Eingangswelle 3 bzw. die zweite Eingangswelle 5 direkt überträgt oder von diesen trennt bzw. abschneidet; und eine zweite Umschaltvorrichtung 13, die das Drehmoment, das vom Schwungrad 7 mittels einer Kupplung 11 bereitgestellt wird, unter Umkehrung der Drehrichtung auf die erste Eingangswelle 3 oder die zweite Eingangswelle 5 überträgt oder von diesen trennt.
-
Das heißt, dass das Drehmoment vom Verbrennungsmotor selektiv zur ersten Eingangswelle 3 bzw. der zweiten Eingangswelle 5 mittels der ersten Umschaltvorrichtung 9 bzw. der zweiten Umschaltvorrichtung 13 geliefert werden kann, so dass es möglich ist, neben einem Kraftfluss während der Fahrt eines Fahrzeugs ohne Schalten einen weiteren Kraftfluss während des Schaltens zusätzlich zu formen über einen Pfad, der ein anderer ist als der Pfad, bei dem das Drehmoment getrennt bzw. abgeschnitten ist zum Schalten, und dementsprechend ist es möglich, die Reduzierung von Drehmoment während des Schaltens zu verhindern.
-
Es ist vorteilhaft, dass die erste Eingangswelle 3 und die zweite Eingangswelle 5 angeordnet sind, um separat ungerade (bzw. ungeradzahlige, wie z. B. 1.-, 3.-, 5.-, R-Gang) und gerade (bzw. geradzahlige, wie z. B. 2.-, 4.-, 6.-Gang) Gangstufen unter den Gangstufen, die zusammen mit der Ausgangswelle 1 implementiert werden, zu implementieren. Das beruht darauf, dass es möglich ist, die Vorauswahlfunktion des Doppelkupplungsgetriebes durchzuführen mittels des sequentiellen Schaltens von einer Gangstufe von irgendeiner der zwei Eingangswellen zu der nächsten Gangstufe mittels der anderen Eingangswelle, ähnlich wie bei einem Doppelkupplungsgetriebe der bezogenen Technik.
-
In der Ausführungsform sind die erste, die dritte, die fünfte und die Rückwärtsgangstufe mit der ersten Eingangswelle 3 verbunden, und die zweite, die vierte und die sechste Gangstufe sind mit der zweiten Eingangswelle 5 verbunden.
-
In der Ausführungsform weist die erste Umschaltvorrichtung 9 auf: eine erste Antriebwelle 15, die mit dem Schwungrad 7 direkt verbunden ist; einen ersten Planetengetriebesatz PG1 mit einem Sonnenrad S, das integral mit der ersten Antriebswelle 15 verbunden ist; ein erstes Leerlaufrad 17 (bzw. Losrad bzw. frei drehbares Zahnrad) und ein zweites Leerlaufrad 19, die rotierbar an einer Außenseite eines Hohlrades R des ersten Planetengetriebesatzes PG1 angeordnet sind, um ein Drehmoment auf die erste Eingangswelle 3 und die zweite Eingangswelle 5 zu übertragen; und eine erste Kraftsteuervorrichtung 21, die das Hohlrad R des ersten Planetengetriebesatzes PG1 selektiv direkt mit dem ersten Leerlaufrad 17 bzw. dem zweiten Leerlaufrad 19 verbindet oder das Hohlrad R von beiden trennt und es in einen neutralen Zustand umschaltet.
-
Das heißt, dass die erste Umschaltvorrichtung 9 das Drehmoment vom Verbrennungsmotor mittels des ersten Planetengetriebesatzes PG1 umkehren (bzw. reversieren bzw. die Richtung ändern kann) und mittels der ersten Kraftsteuervorrichtung 21 auf die erste Eingangswelle 3 oder die zweite Eingangswelle 5 übertragen kann. Ersichtlich verwendet der erste Planetengetriebesatz PG1 einen einfachen Planetengetriebesatz mit einem Einfachplaneten (d.h. die Planetenräder kämmen direkt mit sowohl dem Sonnenrad als auch dem Hohlrad), um die Drehrichtung zu ändern.
-
Die erste Kraftsteuervorrichtung 21 kann eine Synchronisiervorrichtung sein, die aufweist eine Nabe H, die am Hohlrad R des ersten Planetengetriebesatzes PG1 angeordnet ist, um an einer (separaten) Rotation gehindert zu werden (bzw. drehfest mit dem Hohlrad R verbunden zu sein); und eine Schaltmuffe SL (bzw. Hülse bzw. Buchse), die über eine Keilverzahnung (bzw. Nutverzahnung) mit der Außenseite der Nabe H im Eingriff ist und mittels einer axialen Hin- und Herbewegung die Nabe H mit dem ersten Leerlaufrad 17 oder dem zweiten Leerlaufrad 19 direkt verbindet bzw. die Nabe H von sowohl dem ersten Leerlaufrad 17 als auch dem zweiten Leerlaufrad 19 trennt.
-
Ersichtlich kann die Synchronisiervorrichtung auch als eine Vorrichtung für die zweite Umschaltvorrichtung 13 verwendet werden, wie unten beschrieben wird, und weist ferner auf einen Synchronring und Arretier- bzw. Formschlussmittel.
-
Die zweite Umschaltvorrichtung 13 weist auf: eine zweite Antriebwelle 23, die mittels einer Kupplung 11 mit dem Schwungrad 7 verbunden ist; einen zweiten Planetengetriebesatz PG2 mit einem Sonnenrad S, das integral mit der zweiten Antriebswelle 23 verbunden ist; ein drittes Leerlaufrad 25 und ein viertes Leerlaufrad 27, die rotierbar an einer Außenseite eines Hohlrades R des zweiten Planetengetriebesatzes PG2 angeordnet sind, um ein Drehmoment auf die erste Eingangswelle 3 und die zweite Eingangswelle 5 zu übertragen; und eine zweite Kraftsteuervorrichtung 29, die das Hohlrad R des zweiten Planetengetriebesatzes PG2 mit dem dritten Leerlaufrad 25 bzw. dem vierten Leerlaufrad 27 direkt verbindet oder das Hohlrad R von beiden trennt und es in einen neutralen Zustand umschaltet.
-
Die zweite Kraftsteuervorrichtung 29 kann eine Synchronisiervorrichtung sein, die aufweist eine Nabe H, die am Hohlrad R des zweiten Planetengetriebesatzes PG2 angeordnet ist, um an einer Rotation gehindert zu werden; und eine Schaltmuffe SL, die über eine Keilverzahnung mit der Nabe H im Eingriff ist und mittels einer axialen Hin- und Herbewegung die Nabe H mit dem dritten Leerlaufrad 25 bzw. dem vierten Leerlaufrad 27 direkt verbindet oder die Nabe H von sowohl dem dritten Leerlaufrad 25 als auch dem vierten Leerlaufrad 27 trennt.
-
Ersichtlich können die erste Kraftsteuervorrichtung 21 und die zweite Kraftsteuervorrichtung 29 ersetzt werden durch verschiedene andere Vorrichtungen als die Synchronisiervorrichtung, wie z. B. eine Trocken- oder Nassreibkupplung, eine Klauenkupplung, ein Reibband, eine magnetische Kupplung oder eine Verriegelungsvorrichtung.
-
In der Ausführungsform ist die zweite Antriebwelle 23 eine Hohlwelle; die erste Antriebwelle 15 ist durch die zweite Antriebwelle 23 hindurch mit dem Schwungrad 7 und dem ersten Planetengetriebesatz PG1 verbunden; ein erstes Abtriebsrad 31, das mit dem ersten Leerlaufrad 17 über eine Verzahnung im Eingriff ist, und ein zweites Abtriebsrad 33, das mit dem dritten Leerlaufrad 25 über eine Verzahnung im Eingriff ist, sind auf der ersten Eingangswelle 3 montiert; und ein drittes Abtriebsrad 35, das mit dem zweiten Leerlaufrad 19 über eine Verzahnung im Eingriff ist, und ein viertes Abtriebsrad 37, das mit dem vierten Leerlaufrad 27 über eine Verzahnung im Eingriff ist, sind auf der zweiten Eingangswelle 5 montiert.
-
Wie oben beschrieben, ist in dem Getriebe der vorliegenden Erfindung die erste Antriebswelle 15 koaxial innerhalb der zweiten Antriebswelle 23 angeordnet, wobei die erste Umschaltvorrichtung 9 und die zweite Umschaltvorrichtung 13 nahe zueinander angeordnet sind, um das Getriebe kompakt zu machen. Da, wie oben beschrieben, ferner das Drehmoment des Verbrennungsmotors mittels des ersten Planetengetriebesatzes PG1 und des zweiten Planetengetriebesatzes PG2 umgekehrt und auf die erste Eingangswelle 3 und die zweite Eingangswelle 5 übertragen wird, ist es möglich, das Drehmoment des finalen Ausgangs (bzw. des finalen Getriebeausgangselements) auf die Rotationsrichtung des Verbrennungsmotors ohne eine besondere, zwischengeschaltete Welle nach dem Ausgang bzw. der Ausgangswelle 1 abzustimmen (bzw. anzupassen), so dass das Getriebe kompakt gemacht werden kann mit einem relativ geringen Gewicht bei einem Fahrzeug mit einem Frontmotor und einem Frontantrieb, wobei der Verbrennungsmotor quer angeordnet ist.
-
Auf der anderen Seite ist es vorteilhaft, dass die Größe und das Übersetzungsverhältnis des ersten Leerlaufrades 17 und des ersten Abtriebsrades 31 gleich der Größe und dem Übersetzungsverhältnis des dritten Leerlaufrades 25 und des zweiten Abtriebsrades 33 sind, wobei die Größe und das Übersetzungsverhältnis des zweiten Leerlaufrades 19 und des dritten Abtriebsrades 35 gleich der Größe und dem Übersetzungsverhältnis des vierten Leerlaufrades 27 und des vierten Abtriebsrades 37 sind.
-
Das Schalten gemäß der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben konfiguriert, wird nachfolgend beschrieben mit Bezug auf 2 bis 6.
-
2 ist eine Ansicht, die eine Kraftübertragung während der Fahrt im ersten Gang zeigt, bei dem die Kupplung 11 mit dem Schwungrad 7 im Eingriff ist, um die zweite Antriebswelle 23 in Betrieb zu nehmen. Das Drehmoment der zweiten Antriebswelle 23 wird mittels des zweiten Planetengetriebesatzes PG2 umgekehrt, und in der zweiten Kraftsteuervorrichtung 29 der zweiten Umschaltvorrichtung 13 wird die Schaltmuffe SL mit dem dritten Leerlaufrad 25 verbunden. Das Drehmoment von der zweiten Antriebswelle 23 betätigt die erste Eingangswelle 3 mittels des dritten Leerlaufrades 25 und des zweiten Abtriebsrades 33, und eine 1. Gang-/3. Gang-Synchronisiervorrichtung 39 verbindet das erste Schaltrad mit der ersten Eingangswelle 3, so dass mittels des ersten Schaltrades das Drehmoment von der ersten Eingangswelle 3 auf die Ausgangswelle 1 mit dem ersten Getriebeübersetzungsverhältnis übertragen wird.
-
Das heißt, da das Drehmoment von dem Verbrennungsmotor mittels des zweiten Planetengetriebesatzes PG2 umgekehrt und auf die erste Eingangswelle 3 übertragen wird, dass die erste Eingangswelle 3 in der gleichen Richtung (bzw. Rotationsrichtung) rotiert wie der Verbrennungsmotor, die Ausgangswelle 1 in der entgegengesetzten Richtung wie der Verbrennungsmotor rotiert und die Ausgangswelle 1 folglich ein Differential bzw. ein Differentialgetriebe betätigt, so dass das Differential und die Antriebsräder das Drehmoment erhalten in der gleichen Richtung wie der Verbrennungsmotor.
-
Wie in 3 gezeigt, wenn das Schalten auf die zweite Gangstufe in dem Zustand, wie gerade beschrieben, durchgeführt wird, verbindet in der ersten Kraftsteuervorrichtung 21 der ersten Umschaltvorrichtung 9 die Schaltmuffe SL das erste Leerlaufrad 17 mit dem Hohlrad R des ersten Planetengetriebesatzes PG1, und das Drehmoment des Verbrennungsmotors wird dem ersten Abtriebsrad 31 zugeführt mittels der ersten Antriebswelle 15, des ersten Planetengetriebesatzes PG1 und des ersten Leerlaufrades 17, so dass das Drehmoment des Verbrennungsmotors mittels sowohl des ersten Abtriebsrades 31 als auch des zweiten Abtriebsrades 33 an die erste Eingangswelle 3 geliefert wird.
-
Da die Größe und das Übersetzungsverhältnis des ersten Leerlaufrades 17 und des ersten Abtriebsrades 31 gleich der Größe und dem Übersetzungsverhältnis des dritten Leerlaufrades 25 und des zweiten Abtriebsrades 33 sind, kann die Schaltmuffe SL der ersten Kraftsteuervorrichtung 21 verbunden werden.
-
Wenn die Kupplung 11 in dem oben beschriebenen Zustand, wie in 4 gezeigt, gelöst (bzw. entkuppelt bzw. freigegeben) wird, wird das Drehmoment nicht mehr an die zweite Antriebswelle 23 geliefert, so dass das Drehmoment nicht an die erste Eingangswelle 3 geliefert wird, sondern die erste Antriebswelle 15 überträgt das Drehmoment auf die erste Eingangswelle 3 mittels des ersten Leerlaufrades 17 und des ersten Abtriebsrades 31, wobei der Betrieb mit dem Schwungrad 7 beibehalten wird, so dass die erste Eingangswelle 3 und die Ausgangswelle 1 die Implementierung der ersten Gangstufe beibehalten und das Drehmoment weiter auf die Ausgangswelle 1 übertragen wird.
-
Ferner, da das Drehmoment nicht an die zweite Eingangswelle 5 mittels weder der ersten Antriebswelle 15 noch der zweiten Antriebswelle 23 geliefert wird, verbindet eine 2.-Gang-/4.-Gang-Synchronisiervorrichtung 41 das zweite Schaltrad direkt mit der zweiten Eingangswelle 5, um in die zweite Gangstufe zu schalten.
-
5 zeigt einen Prozess der Vorbereitung, um das Drehmoment für die zweite Gangstufe zu übertragen, indem das vierte Leerlaufrad 27 mit dem Hohlrad R des zweiten Planetengetriebesatzes PG2, das auf der zweiten Antriebswelle 23 montiert ist, mittels der Schaltmuffe SL der zweiten Umschaltvorrichtung 13 verbunden wird.
-
Wie in 6 gezeigt, wird das Drehmoment auf die erste Eingangswelle 3 abgeschnitten, indem die Schaltmuffe SL der ersten Umschaltvorrichtung 9 getrennt wird zu einem neutralen Zustand. Das Drehmoment vom Schwungrad 7 wird mittels der zweiten Antriebswelle 23, des zweiten Planetengetriebesatzes PG2, des vierten Leerlaufrades 27 und des vierten Abtriebsrades 37 auf die zweite Eingangswelle 5 übertragen, indem die Kupplung 11 eingekuppelt (bzw. geschlossen) wird, und das Drehmoment von der zweiten Eingangswelle 5 wird ausgegeben an die Ausgangswelle 1 mittels der 2.-Gang-/4.-Gang-Synchronisiervorrichtung 41 und des zweiten Schaltrades, während die zweite Gangstufe implementiert wird.
-
Daher kann das Drehmoment während des Schaltens von der ersten Gangstufe auf die zweite Gangstufe kontinuierlich der Ausgangswelle 1 zugeführt werden, so dass die Reduzierung des Drehmoments der Ausgangswelle 1 während des Schaltens verringert wird.
-
In der Praxis sind die Betriebszeiten bzw. -zeitpunkte der 1.-Gang-/3.-Gang-Synchronisiervorrichtung 39 bzw. der 2.-Gang-/4.-Gang-Synchronisiervorrichtung 41 während des Schaltens nicht auf die obige Beschreibung beschränkt, und diese können in Betrieb genommen werden früher oder später innerhalb eines möglichen Bereichs, um z. B. eine Vorauswahlfunktion (ähnlich wie beim Doppelkupplungsgetriebe) durchzuführen.
-
Die vorliegende Erfindung stellt bereit ein automatisiertes Schaltgetriebe, das den kommerziellen Wert eines Fahrzeugs verbessern kann, indem ein unsanftes Schalten verhindert wird, damit eine sanfte und stabile Schaltcharakteristik erzielt wird, indem der Pfad des Drehmoments, das zum Antrieb des Fahrzeugs geliefert wird, beim Schalten geändert wird, um das Schalten zu vereinfachen, und indem die Reduzierung von Drehmoment, die während des Schaltens erzeugt wird, verhindert wird mithilfe einer relativ simplen und kompakten Konfiguration trotz Verwendung einer Schaltvorrichtung des Synchronisiertyps.
-
Während die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht beabsichtigt, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Vielmehr beabsichtigt die vorliegende Erfindung, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen zu umfassen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, die von dem Sinn und dem Schutzumfang der Erfindung, wie mittels der angeführten Ansprüche definiert, umfasst sein können.
