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Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Fahrzeug, und insbesondere die Konfiguration eines Getriebes, das automatisch schalten kann.
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Ein herkömmliches AMT (Automatisiertes Handschaltgetriebe) weist eine Kupplungsbetätigungseinrichtung zum Ein- und Ausrücken einer Kupplung und eine Schaltbetätigungseinrichtung zum Einschalten von Schaltgängen und Ausschalten gewünschter Schaltgänge auf und kann durch Betreiben der Kupplungsbetätigungseinrichtung und der Schaltbetätigungseinrichtung entsprechend den Fahrzuständen eines Fahrzeuges automatisch schalten.
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Bei dem AMT ist es jedoch erforderlich, das Drehmoment von der Kupplungsbetätigungseinrichtung an das AMT zu trennen, um durch Betreiben der Schaltbetätigungseinrichtung einen vorhergehenden Schaltgang auszuschalten und einen neuen gewünschten Schaltgang einzuschalten. Eine solche Trennung des Drehmoments bewirkt unter der Voraussetzung, dass es von einem Motor den Antriebsrädern zugeführt wird, eine Drehmomentunterbrechung infolge der Herabsetzung des Drehmoments, so dass ein sanftes Schalten und der Fahrkomfort verschlechtert werden.
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DE 10 2015 114 157 A1 betrifft in Getriebe für ein Fahrzeug, und insbesondere die Konfiguration eines Getriebes, das basierend auf einem Schaltmechanismus des Synchronisierungstyps, der im Allgemeinen für Handschaltgetriebe verwendet wird, automatisch schalten kann.
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DE 10 2012 111 237 A1 betrifft ein automatisiertes Handschaltgetriebe, bei dem der Pfad der Leistung geändert wird, die für den Antrieb des Fahrzeuges beim Schalten zugeführt wird, so dass trotz der Verwendung eines synchronisierten Schaltmechanismus das Schalten erleichtert wird und eine beim Schalten erzeugte Reduzierung des Drehmoments verhindert wird.
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Mit der Erfindung wird ein Getriebe für ein Fahrzeug geschaffen, das eine Verschlechterung des sanften Schaltens und des Fahrkomforts infolge der Drehmomentunterbrechung in einem automatisierten Handschaltgetriebe verhindern kann, an ein Fahrzeug aufgrund einer relativ einfachen und kompakten Konfiguration bequemer montiert werden kann und zur Verbesserung der Kraftstoffeffizienz beitragen kann.
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Nach einem Aspekt der Erfindung weist ein Getriebe für ein Fahrzeug auf: eine erste Antriebswelle, die Leistung von einem Motor wahlweise aufnimmt, eine zweite Antriebswelle, die Leistung von dem Motor kontinuierlich aufnimmt, eine Abtriebswelle, die parallel zu der ersten Antriebswelle angeordnet ist, eine erste Vorgelegewelle, die parallel zu der ersten Antriebswelle angeordnet ist, eine zweite Vorgelegewelle, die parallel zu der zweiten Antriebswelle angeordnet ist, eine erste Schalteinheit, die eine Reihe von gewünschten Schaltgängen zwischen der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle und zwischen der ersten Antriebswelle und der ersten Vorgelegewelle bildet, eine zweite Schalteinheit, die zwischen der zweiten Antriebswelle und der zweiten Vorgelegewelle derart angeordnet ist, dass sie doppelte Schaltgänge realisiert, wobei die doppelten Schaltgänge wenigstens einen Teil der Schaltgänge in der Reihe von Schaltgängen der ersten Schalteinheit verdoppeln, wobei jeder doppelte Schaltgang ein Übersetzungsverhältnis hat, das im Wesentlichen identisch mit einem Übersetzungsverhältnis eines entsprechenden Schaltganges der ersten Schalteinheit ist, eine Leistungsverbindungseinheit, die Leistung von der ersten Vorgelegewelle an die Abtriebswelle überträgt, und eine Einwegkupplung, die Leistung von dem Motor nur an die Leistungsverbindungseinheit über die zweite Schalteinheit überträgt.
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Das Getriebe für ein Fahrzeug gemäß der Erfindung kann eine Verschlechterung des sanften Schaltens und des Fahrkomforts infolge einer Drehmomentunterbrechung verhindern und eine relativ einfache und kompakte Konfiguration haben, während es in einem Fahrzeug leicht montiert werden kann und dazu beitragen kann, die Kraftstoffeffizienz zu verbessern.
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Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert Es zeigen:
- 1 ein Schema der Konfiguration eines Getriebes für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 bis 5 Schemen zur Erläuterung des Betriebs des Getriebes aus 1 von einem Neutralzustand in einen ersten Schaltgang-Zustand; und
- 6 bis 9 Schemen zur Erläuterung des Betriebs des Getriebes aus 1 von dem ersten Schaltgang-Zustand in einen zweiten Schaltgang-Zustand.
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Mit Bezug auf 1 weist ein Getriebe für ein Fahrzeug gemäß der Erfindung eine erste Antriebswelle IN1, die Leistung von einem Motor E wahlweise aufnimmt, eine zweite Antriebswelle IN2, die Leistung von dem Motor E kontinuierlich aufnimmt, eine Abtriebswelle OUT, die parallel zu der ersten Antriebswelle IN1 angeordnet ist, eine erste Vorgelegewelle CN1, die parallel zu der ersten Antriebswelle IN1 angeordnet ist, eine zweite Vorgelegewelle CN2, die parallel zu der zweiten Antriebswelle IN2 angeordnet ist, eine erste Schalteinheit SU1, die eine Reihe von gewünschten Schaltgängen zwischen der ersten Antriebswelle IN1 und der Abtriebswelle OUT und zwischen der ersten Antriebswelle IN1 und der ersten Vorgelegewelle CN1 bildet, eine zweite Schalteinheit SU2, die doppelte Schaltgänge mit jeweils einem Übersetzungsverhältnis, das im Wesentlichen gleich wie oder kleiner als ein Übersetzungsverhältnis eines der Schaltgänge ist, die von der ersten Schalteinheit SU1 gebildet werden, zwischen der zweiten Antriebswelle IN2 und der zweiten Vorgelegewelle CN2 bildet, eine Leistungsverbindungseinheit, die Leistung von der ersten Vorgelegewelle CN1 an die Abtriebswelle OUT überträgt, und eine Einwegkupplung OWC auf, die Leistung von dem Motor E nur an die Leistungsverbindungseinheit über die zweite Schalteinheit SU2 überträgt.
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Das heißt, das Getriebe gemäß der Erfindung weist anders als einen Basisstrang, welcher die Leistung über die erste Schalteinheit SU1 an die Abtriebswelle OUT übertragen kann, einen Strang auf, welcher die Leistung von dem Motor E über die zweite Schalteinheit SU2 mit einem Übersetzungsverhältnis übertragen kann, das im Wesentlichen gleich wie das Übersetzungsverhältnis ist, das von der ersten Schalteinheit SU1 gebildet wird, wodurch ein Ineinandergreifen zwischen der Leistung, die über die erste Schalteinheit SU1 übertragen wird, und der Leistung, die über die zweite Schalteinheit SU2 übertragen wird, von der Einwegkupplung OWC strukturell verhindert werden kann.
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Die erste Antriebswelle IN1, welche eine Hohlwelle ist, die koaxial um die zweite Antriebswelle IN2 angeordnet ist, ist über eine Kupplung CL mit dem Motor E verbunden.
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In dieser Ausführungsform weist die Leistungsverbindungseinheit ein Abgaberad IG an der ersten Vorgelegewelle CN1, ein Aufnahmerad RV, das an der Abtriebswelle OUT angeordnet ist, um Leistung von dem Abgaberad IG aufzunehmen, und ein Zwischenrad ID auf, das die Leistung von dem Abgaberad IG an das Aufnahmerad RV überträgt.
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Dementsprechend wird die Leistung von der ersten Vorgelegewelle CN1 der Reihe nach über das Abgaberad IG, das Zwischenrad ID und das Aufnahmerad RV an die Abtriebswelle OUT übertragen und dann an ein Differential DF usw. übertragen, das mit der Abtriebswelle OUT verbunden ist.
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In dieser Ausführungsform ist die Einwegkupplung OWC zwischen dem Abgaberad IG und der zweiten Vorgelegewelle CN2 angeordnet und derart konfiguriert, dass sie die Leistung von der zweiten Vorgelegewelle CN2 nur an das Abgaberad IG und nicht in die Gegenrichtung überträgt.
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Da das Abgaberad IG an der ersten Vorgelegewelle CN1 angeordnet ist, kann die Einwegkupplung OWC zwischen der ersten Vorgelegewelle CN1 und der zweiten Vorgelegewelle CN2 angeordnet sein.
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In der Annahme, dass all die Schaltgänge, die von der ersten Schalteinheit SU1 gebildet werden, eine Reihe von Schaltgängen von einem ersten Schaltgang mit dem größten Übersetzungsverhältnis zu einem n-ten Schaltgang mit dem kleinsten Übersetzungsverhältnis sind, sind die doppelten Schaltgänge, die von der zweiten Schalteinheit SU2 gebildet werden, eine Reihe von einem ersten Schaltgang zu einem m-ten Schaltgang (m ≤ n, wobei n und m natürliche Zahlen sind).
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Zum Beispiel ist wie in der gezeigten Ausführungsform, wenn all die Schaltgänge, die von einem Fahrzeug benötigt werden, ein erster Schaltgang bis ein fünfter Schaltgang sind, die erste Schalteinheit SU1 derart konfiguriert, dass sie geeignet ist, insgesamt fünf Vorwärtsschaltgänge von einem ersten Schaltgang mit dem größten Übersetzungsverhältnis zu einem fünften Schaltgang mit dem kleinsten Übersetzungsverhältnis zu bilden, so dass n gleich 5 ist, und die zweite Schalteinheit SU2 ist derart konfiguriert, dass sie geeignet ist, einen ersten und einen zweiten doppelten Schaltgang zu bilden, so dass m gleich 2 ist.
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Der Grund von m ≤ n ist, dass die doppelten Schaltgänge, die von der zweiten Schalteinheit SU2 gebildet werden, bei der Reduzierung oder Verhinderung der beim Schalten erzeugten Drehmomentunterbrechung eine Rolle spielen, und die Drehmomentunterbrechung beeinflusst ein sanftes Schalten und den Fahrkomfort, wenn ein Fahrzeug bei einer geringen Geschwindigkeit mit einem relativ großen Übersetzungsverhältnis angetrieben wird.
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Das heißt, wenn zum Beispiel ein Fahrzeug fünf Vorwärtsschaltgänge hat, sind die Schaltgänge, bei denen es ein Problem mit dem sanften Schalten oder dem Fahrkomfort infolge der Drehmomentunterbrechung während der Fahrt des Fahrzeuges gibt, typischerweise der erste Schaltgang bis der dritte Schaltgang, jedoch beeinträchtigt die Drehmomentunterbrechung das sanfte Schalten oder den Fahrkomfort nicht so oft in höheren Schaltgängen, da die Geschwindigkeit und die Trägheit des Fahrzeuges in diesen Schaltgängen im Wesentlichen hoch sind. Dementsprechend bildet die zweite Schalteinheit SU2 einen ersten und einen zweiten doppelten Schaltgang mit denselben oder im Wesentlichen identischen Übersetzungsverhältnissen wie jene von niedrigen Schaltgängen, um die Drehmomentunterbrechung, die in dem ersten Schaltgang bis dritten Schaltgang erzeugt werden kann, zu verbessern.
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In anderen Ausgestaltungen kann die Anzahl von doppelten Schaltgängen, die von der zweiten Schalteinheit SU2 gebildet werden, entsprechend dem Gestaltungskonzept eines herzustellenden Fahrzeuges erhöht oder verringert werden, jedoch kann eine Mehrzahl von doppelten Schaltgängen der Reihe nach von dem Schaltgang mit dem größten Übersetzungsverhältnis gebildet werden.
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Die Schaltgänge mit relativ großen Übersetzungsverhältnissen von allen Schaltgängen, die von der ersten Schalteinheit SU1 gebildet werden, werden zwischen der ersten Antriebswelle IN1 und der ersten Vorgelegewelle CN1 gebildet.
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In dieser Ausführungsform werden der erste Schaltgang mit dem größten Übersetzungsverhältnis und der nächste zweite Schaltgang zwischen der ersten Antriebswelle IN1 und der ersten Vorgelegewelle CN1 gebildet, da es vorteilhaft ist, den ersten und den zweiten Schaltgang zwischen der ersten Antriebswelle IN1 und der Abtriebswelle OUT zu bilden.
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Zum Beispiel ist es, um den ersten und den zweiten Schaltgang zwischen der ersten Antriebswelle IN1 und der Abtriebswelle OUT zu bilden, anders als bei der Erfindung bei dem Stand der Technik erforderlich, Antriebsräder zum Bilden der Übersetzungsverhältnisse des ersten und des zweiten Schaltganges an der ersten Antriebswelle IN1, die eine Hohlwelle ist, anzuordnen und Abtriebsräder zum Bilden der Übersetzungsverhältnisse des ersten und des zweiten Schaltganges durch Eingriff mit den Antriebsrädern an der Abtriebswelle OUT anzuordnen. In diesem Falle sind, da die erste Antriebswelle IN1 eine Hohlwelle ist, die Antriebsräder im Außendurchmesser zwangsläufig größer als wenn sie an einer Vollwelle angeordnet sind, was die Außendurchmesser der Abtriebsräder vergrößert und was bedeutet, dass der Abstand zwischen der ersten Antriebswelle IN1 und der Abtriebswelle OUT zwangläufig größer ist. Dementsprechend wird das Getriebe im Gewicht und Volumen vergrößert und kann nicht leicht in einem Fahrzeug montiert werden, so dass es schwierig sein kann, das Getriebe in leichten und kleinen Fahrzeugen zu montieren.
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Jedoch kann gemäß der Erfindung, wenn der erste und der zweite Schaltgang zwischen der ersten Antriebswelle IN1 und der ersten Vorgelegewelle CN1 gebildet werden, obwohl die erste Antriebswelle IN1 wie in dem obigen Fall eine Hohlwelle ist, ein zusätzliches Übersetzungsverhältnis gebildet werden, während Leistung von der ersten Vorgelegewelle CN1 über die Leistungsverbindungseinheit an die Abtriebswelle OUT übertragen wird. Dementsprechend ist es, selbst wenn ein Antriebsrad an der ersten Antriebswelle IN1 im Außendurchmesser größer ist als wenn es an einer Vollwelle ausgebildet ist, möglich, ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis zu bilden, auch wenn der Außendurchmesser eines Abtriebsrades, das mit dem Antriebsrad im Eingriff steht, relativ klein gestaltet ist, so dass der Abstand zwischen der ersten Antriebswelle IN1 und der ersten Vorgelegewelle CN1 relativ klein gestaltet werden kann.
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Daher sind gemäß der Erfindung durch Anordnen der Schaltgänge in der oben beschriebenen Weise die Außendurchmesser der Antriebsräder und der Abtriebsräder zum Bilden von Schaltgängen mit höheren Übersetzungsverhältnissen reduziert, und der Abstand zwischen den Wellen ist ebenfalls reduziert, so dass das Gewicht und das Volumen des Getriebes verringert sind, wodurch die Montage des Getriebes in einem Fahrzeug erleichtert wird und die Kraftstoffeffizienz erheblich verbessert wird.
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In dieser Ausführungsform bildet die zweite Schalteinheit SU2 doppelte Schaltgänge, die den Schaltgängen von allen Schaltgängen, die von der ersten Schalteinheit SU1 zwischen der ersten Antriebswelle IN1 und der ersten Vorgelegewelle CN1 gebildet werden, entsprechen.
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Die Schaltgänge von allen Schaltgängen, die von der ersten Schalteinheit SU1 zwischen der ersten Antriebswelle IN1 und der ersten Vorgelegewelle CN1 gebildet werden, sind in dieser Ausführungsform ein erster und ein zweiter Schaltgang, und die doppelten Schaltgänge, die zwischen der zweiten Antriebswelle IN2 und der zweiten Vorgelegewelle CN2 von der zweiten Schalteinheit SU2 gebildet werden, sind ebenfalls ein erster und ein zweiter Schaltgang.
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Die erste Schalteinheit SU1 weist eine Mehrzahl von ersten Antriebsrädern U1D, die an der ersten Antriebswelle IN1 angeordnet sind und derart konfiguriert sind, dass sie alle Schaltgänge bilden, eine Mehrzahl von ersten Abtriebsrädern U1 P, die an der ersten Vorgelegewelle CN1 und der Abtriebswelle OUT zum Bilden von Schaltgängen durch Eingriff mit den ersten Antriebsrädern U1 D angeordnet sind, und erste Synchronisiereinrichtungen U1 S auf, die an der ersten Vorgelegewelle CN1 und der Abtriebswelle OUT zum Ermöglichen oder Verhindern der Drehung der ersten Abtriebsräder U1 P in Bezug auf die erste Vorgelegewelle CN1 und die Abtriebswelle OUT angeordnet sind.
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Die zweite Schalteinheit SU2 weist eine Mehrzahl von zweiten Antriebsrädern U2D, die an der zweiten Antriebswelle IN2 zum Bilden der doppelten Schaltgänge angeordnet sind, eine Mehrzahl von zweiten Abtriebsrädern U2P, die an der zweiten Vorgelegewelle CN2 zum Bilden der doppelten Schaltgänge durch Eingriff mit den zweiten Antriebsrädern U2D angeordnet sind, und eine zweite Synchronisiereinrichtung U2S auf, die an der zweiten Vorgelegewelle CN2 zum Ermöglichen oder Verhindern der Drehung der zweiten Abtriebsräder U2P in Bezug auf die zweite Vorgelegewelle CN2 angeordnet ist.
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In einer Ausgestaltung kann die zweite Schalteinheit SU2 die zweite Synchronisiereinrichtung U2S nicht an der zweiten Vorgelegewelle CN2, sondern stattdessen an der zweiten Antriebswelle IN2 aufweisen.
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Nachfolgend wird mit Bezug auf die 1 bis 9 der Betrieb des Getriebes für ein Fahrzeug mit der obigen Konfiguration beschrieben.
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Mit Bezug auf 1 ist an der Abtriebswelle OUT ein Abtriebsrad OT angeordnet, das geeignet ist, Leistung an ein Tellerrad R des Differentials DF zu übertragen.
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1 zeigt einen Neutralzustand, in dem die ersten Synchronisiereinrichtungen U1S und die zweite Synchronisiereinrichtung U2S alle in einem Neutralzustand sind, so dass der Motor E unabhängig davon, ob die Kupplung CL eingerückt oder ausgerückt ist, gestartet werden kann, wobei in 1 die Kupplung CL ausgerückt ist.
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Wenn der Motor E in dem Zustand von 1 gestartet ist, wird der erste Schaltgang von der ersten Schalteinheit SU1 gebildet, wie in 2 gezeigt ist, die Kupplung CL wird eingerückt, wie in 3 gezeigt ist, und dann wird die Leistung von dem Motor E über die erste Schalteinheit SU1 geschaltet und über das Abgaberad IG, das Zwischenrad ID und das Aufnahmerad RV an die Abtriebswelle OUT übertragen, so dass das Fahrzeug in dem ersten Schaltgang gestartet wird.
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Nachdem das Fahrzeug in dem Zustand von 3 gestartet ist, bildet die zweite Schalteinheit SU2 einen doppelten ersten Schaltgang, wie in 4 gezeigt ist. Dementsprechend wird in diesem Zustand die Leistung von dem Motor E über sowohl die erste Schalteinheit SU1 als auch die zweite Schalteinheit SU2 an die Abtriebswelle OUT übertragen.
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In dem Zustand von 5 muss der erste Schaltgang, der von der ersten Schalteinheit SU1 gebildet wird, in den Neutralzustand geschaltet werden, um das Schalten in den zweiten Schaltgang vorzubereiten, wobei gleichermaßen die Leistung von dem Motor E weiterhin mit dem ersten Schaltgang, der von der zweiten Schalteinheit SU2 gebildet wird, der Abtriebswelle OUT zugeführt wird.
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6 zeigt einen Zustand, in dem die Kupplung CL ausgerückt wurde und die erste Schalteinheit SU1 aus dem Zustand von 5 den zweiten Schaltgang gebildet hat, wobei gleichermaßen die zweite Antriebswelle IN2 unabhängig davon, ob die Kupplung CL ausgerückt ist oder nicht, die Leistung von dem Motor E direkt aufnimmt, so dass der Abtrieb mit dem ersten Schaltgang durch die zweite Schalteinheit SU2 weiterhin über die Abtriebswelle OUT an das Differential DF übertragen wird.
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7 zeigt das Schalten in den zweiten Schaltgang durch Einrücken der Kupplung CL aus dem Zustand von 6, wobei begonnen wird, die durch die Kupplung CL übertragene Leistung mit dem Übersetzungsverhältnis des zweiten Schaltganges über die erste Schalteinheit SU1 der Abtriebswelle OUT zuzuführen.
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Die Leistung, die über die erste Schalteinheit SU1 in den zweiten Schaltgang geschaltet wird, wird über die erste Vorgelegewelle CN1 an die Abtriebswelle OUT abgegeben, jedoch nicht über die Einwegkupplung OWC an die zweite Vorgelegewelle CN2 übertragen, so dass sie nicht in die Leistung eingreift, die über die zweite Schalteinheit SU2 an die zweite Vorgelegewelle CN2 übertragen wird.
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Dementsprechend wird in diesem Zustand das Fahrzeug von der Leistung in dem ersten Schaltgang über die zweite Schalteinheit SU2 angetrieben, und wenn die Kupplung CL eingerückt ist, wird die Leistung über die erste Schalteinheit SU1 ohne Drehmomentunterbrechung direkt in den zweiten Schaltgang geschaltet, so dass das Schalten sanft durchgeführt wird und der Fahrkomfort verbessert wird.
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In dem Zustand von 8 wird aus dem Zustand von 7 der zweite Schaltgang von der zweiten Schalteinheit SU2 gebildet, so dass die Leistung von dem Motor E mit dem Übersetzungsverhältnis des zweiten Schaltganges über sowohl die erste Schalteinheit SU1 als auch die zweite Schalteinheit SU2 der Abtriebswelle OUT zugeführt wird.
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9 zeigt einen Zustand, in dem der zweite Schaltgang von der ersten Schalteinheit SU1 aus dem Zustand von 8 freigegeben wird, wobei die Vorbereitung für das Schalten in den dritten Schaltgang durchgeführt wird und gleichermaßen die Leistung von dem Motor E mit dem Übersetzungsverhältnis des zweiten Schaltganges über die zweite Schalteinheit SU2 an die Abtriebswelle OUT übertragen wird.
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Wie das Schalten von dem ersten Schaltgang in den zweiten Schaltgang kann das Schalten aus dem Zustand von 9 in den dritten Schaltgang ohne Drehmomentunterbrechung durch Ausrücken der Kupplung CL, Einrichten des dritten Schaltganges über die erste Schalteinheit SU1 und dann Einrücken der Kupplung CL durchgeführt werden.
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In dieser Ausführungsform wird das Schalten in den vierten und den fünften Schaltgang wie beim Stand der Technik durch Ausrücken der Kupplung CL, Freigeben des vorhergehenden Schaltganges, Einrichten des gewünschten Schaltganges und dann Ausrücken der Kupplung CL nur über die erste Schalteinheit SU1 durchgeführt. Dementsprechend wird in diesen höheren Schaltgängen, obwohl eine Drehmomentunterbrechung wie beim Stand der Technik erzeugt wird, das sanfte Schalten oder der Fahrkomfort nicht wesentlich beeinträchtigt, wie oben beschrieben ist.
