DE10244645B4

DE10244645B4 - Getriebe mit automatischer Kupplung

Info

Publication number: DE10244645B4
Application number: DE10244645A
Authority: DE
Inventors: Takeji Sagamihara-shi Katakura
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2009-08-06
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: JP2003094963A; JP3674561B2; US6881169B2; US20030056612A1; DE10244645A1

Abstract

Getriebe (50) mit automatischer Kupplung umfassend:
eine Getriebeeingangswelle (1);
einen Eingangszahnradsatz (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12), angebracht an der Getriebeeingangswelle (1);
eine Getriebeausgangswelle (2);
einen Ausgangszahnradsatz (13, 14, 15, 16, 17, 18), angebracht an der Getriebeausgangswelle (2);
eine Vielzahl von Verbindungsmuffen (19, 20, 21, 27), von welchen eine wahlweise ein Zahnrad des Eingangszahnradsatzes und des Ausgangszahnradsatzes an der Getriebeeingangswelle oder der Getriebeausgangswelle befestigt, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis zwischen der Getriebeeingangswelle (1) und der Getriebeausgangswelle (2) festzulegen;
eine automatische Kupplung (4), welche wahlweise in einen eingerückten Zustand zum Verbinden der Getriebeeingangswelle mit einer Ausgangswelle einer Kraftquelle, welche einen Verbrennungsmotor (5) und einen Elektromotor (28) umfasst, oder einen ausgerückten Zustand zum Trennen der Getriebeeingangswelle von der Ausgangswelle der Kraftquelle, um einen Schaltvorgang des Getriebes durchzuführen, versetzt, ist; und
einen Nebenantriebsstrang (31), welcher eine Kraft von der Kraftquelle zur Getriebeausgangswelle (2) überträgt, während die...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe ins mit automatischer Kupplung. Diese ist angeordnet zum automatischen Ausrücken einer Kupplung zwischen einem Motor und einem Getriebe bei Ausführen eines Schaltvorgangs.
Die japanische vorläufige Patentveröffentlichung Nr. 11-141665 offenbart ein Getriebe eines Typs mit automatischer Kupplung, welches angeordnet ist zum Anwenden einer Servokraft von einem Motor auf eine Getriebeausgangswelle während eines Schaltens, um einen Schaltruck während des Schaltens zu verhindern.
Jedoch erfordert ein derartiger Servobetrieb durch einen Motor, dass der Motor ein hohes Drehmoment und eine hohe Leistung aufweist, um einen derartigen Servobetrieb im gesamten Bereich von einem Niedrigdrehzahl-Übersetzungsverhältnis bis zu einem Hochdrehzahl-Übersetzungsverhältnis zu ermöglichen.
Die DE 199 60 621 A1 offenbart einen Hybridantrieb für Fahrzeuge mit einem schaltbaren Getriebe, welches ein erstes und ein zweites schaltbares Teilgetriebe umfasst. Das erste Teilgetriebe ist mit einem Verbrennungsmotor verbunden und das zweite Teilgetriebe ist mit einem Elektromotor verbunden. Dadurch kann der Elektromotor mit einem Getriebeausgang über das zweite Teilgetriebe verbunden werden.
Die EP 0 934 844 A2 offenbart ein Antriebssteuersystem für Hybridfahrzeuge mit einem Elektromotor und einem Verbrennungsmotor, welche an einer Eingangsseite eines Getriebes angeordnet sind und mit dem Getriebe über ein Planetengetriebe und zwei Kupplungen verbunden werden können.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebe eines Typs mit automatischer Kupplung zu schaffen, wel ches angeordnet ist zum Ausführen eines Servobetriebs während eines Schaltens hauptsächlich mittels eines Verbrennungsmotors ohne Beeinträchtigung eines Schaltvorgangs des Getriebes.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt in einem Getriebe, welches umfasst: eine Getriebeeingangswelle; einen Eingangszahnradsatz, angebracht an der Getriebeeingangswelle; eine Getriebeausgangswelle; einen Ausgangszahnradsatz, angebracht an der Getriebeaungangswelle; eine Vielzahl von Verbindungsmuffen, von welchen eine wahlweise ein Zahnrad des Eingangszahn radsatzes und des Ausgangszahnradsatzes an der Getriebeeingangswelle oder der Getriebeausgangswelle befestigt, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle festzulegen; eine automatische Kupplung, welche wahlweise in einen eingerückten Zustand zum Verbinden der Getriebeeingangswelle mit einer Ausgangswelle einer Kraftquelle oder einen ausgerückten Zustand zum Trennen der Getriebeeingangswelle von der Ausgangswelle der Kraftquelle, um einen Schaltvorgang des Getriebes durchzuführen, versetzt ist; und einen Nebenantriebsstrang, welcher eine Kraft von der Kraftquelle zur Getriebeausgangswelle überträgt, während die automatische Kupplung umgangen wird, wenn die automatische Kupplung in den ausgerückten Zustand versetzt ist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt in einem Getriebe mit einer automatischen Kupplung, welches umfasst: einen Hauptantriebsstrang, welcher eine Kraft einer Kraftquelle über eine automatische Kupplung und eine Getriebeeingangswelle zu einer Getriebeausgangswelle aufnimmt; und einen Nebenantriebsstrang, welcher die Kraft der Kraftquelle zur Getriebeausgangswelle überträgt, während die automatische Kupplung umgangen wird; wenn die automatische Kupplung ausgerückt ist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt in einem Schaltsteuersystem eines Getriebes mit einer automatischen Kupplung, umfassend: eine Steuervorrichtung, welche bestimmt, ob ein Schaltbefehl erzeugt wird, wobei die Steuervorrichtung das Getriebe anweist, eine Kraft einer Kraftquelle über einen Nebenantriebsstrang zu einer Ausgangswelle des Getriebes zu übertragen, wenn der Schaltbefehl erzeugt wird.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt in einem Schaltsteuersystem, umfassend: ein Getriebe, umfassend eine Getriebeeingangswelle, einen Eingangszahnradsatz, welcher an der Getriebeeingangswelle angebracht ist, eine Getriebeausgangswelle parallel zur Getriebeeingangswelle, einen Ausgangszahnradsatz, welcher an der Getriebeausgangswelle angebracht ist, wobei der Ausgangszahnradsatz wahlweise mit dem Eingangszahnradsatz in Eingriff ist, einen Verbindungsvorrichtungssatz, welcher wahlweise ein Zahnrad des Eingangszahnradsatzes und des Ausgangszahnradsatzes an der Getriebeeingangswelle oder der Getriebeausgangswelle in Reaktion auf ein Schaltsteuersignal befestigt, eine automatische Kupplung, welche wahlweise in einen eingerückten Zustand zum Verbinden der Getriebeeingangswelle mit einer Ausgangswelle einer Kraftquelle oder einen ausgerückten Zustand zum Trennen der Getriebeeingangswelle von der Ausgangswelle der Kraftquelle versetzt wird, einen Nebenkraftübertragungsstrang, welcher wahlweise in einen Verbindungszustand zum Übertragen einer Kraft der Kraftquelle zu der Getriebeausgangswelle über den Nebenkraftübertragungsstrang unter Umgehung des Automatikgetriebes oder einen Trennzustand zum Aufheben der Kraft der Kraftquelle zur Getriebeausgangswelle über den Nebenkraftübertragungsstrang versetzt wird; und eine Steuervorrichtung zum Ausgeben des Schaltsteuersignals an das Getriebe, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis des Getriebes festzulegen, wobei die Steuervorrichtung die automatische Kupplung in den ausgerückten Zustand während eines Betriebs des Verbindungsvorrichtungssatzes versetzt, wobei die Steuervorrichtung den Nebenkraftübertragungsstrang in den Verbindungszustand versetzt, wenn die automatische Kupplung in den ausgerückten Zustand versetzt wird.
Ferner umfasst erfindungsgemäß ein Verfahren zur Ausführung einer Schaltsteuerung eines Getriebes mit einer automatischen Kupplung: ein Bestimmen, ob eine Schaltbetätigung ausgeführt wird; und ein Anweisen des Getriebes, eine Kraft einer Kraftquelle über einen Nebenantriebsstrang zu einer Ausgangswelle des Getriebes zu übertragen, wenn die Schaltbetätigung ausgeführt wird.
Die anderen Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich hervor.
1 ist ein Skelettdiagramm eines Getriebes mit einer automatischen Kupplung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
2 ist eine erläuternde Ansicht einer Positionsbeziehung zwischen einer Eingangswelle, einer Ausgangswelle und einer Zwischenwelle des Getriebes von 1.
3 ist eine schematische Ansicht einer Steuervorrichtung zum Steuern des mit einem Verbrennungsmotor und einem Generator/Elektromotor verbundenen Getriebes.
4 ist ein Flussdiagramm eines Schaltsteuerprogramms, ausgeführt durch die Steuervorrichtung des Getriebes.
5 ist ein Flussdiagramm einer Servosteuerung, ausgeführt durch die Steuervorrichtung während eines Schaltens.
In 1 bis 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes 50 mit einer automatischen Kupplung 4 dargestellt.
Das Getriebe 50 ist ein in einem Fahrzeug angewandtes Getriebe eines Typs mit automatischer Kupplung. Das Getriebe 50 umfasst eine Eingangswelle 1, eine Ausgangswelle 2, eine Zwischenwelle 3, einen Eingangszahnradsatz und einen Ausgangszahnradsatz. Die Eingangswelle 1, die Ausgangswelle 2 und die Zwischenwelle 3 sind parallel angeordnet. Obwohl 1 zeigt, dass die Eingangs-, Ausgangs- und Zwischenwellen 1, 2 und 3 in einer Ebene angeordnet sind, um die Darstellung der Elemente des Getriebesystems zu vereinfachen, sind sie tatsächlich gemäß der in 2 dargestellten Positionsbeziehung angeordnet.
Ein Erster-Gang-Eingangszahnrad 6, ein Rückwärtsgang-Eingangszahnrad 7 und ein Zweiter-Gang-Eingangszahnrad 8 des Eingangszahnradsatzes sind fest verbunden mit der Eingangswelle 1, so dass sie sich auf einer Seite der Eingangswelle 1 befinden, welche durch eine automatische Kupplung 4 in der Reihenfolge ihrer Nennung mit einer Kurbelwelle 5a eines Motors 5 verbunden und von dieser getrennt werden. Ferner sind ein Dritter-Gang-Eingangszahnrad 9, ein Vierter-Gang-Eingangszahnrad 10, ein Fünfter-Gang-Eingangszahnrad 11 und ein Sechster-Gang-Eingangszahnrad 12 des Eingangszahnradsatzes drehbar verbunden mit der Eingangswelle 1.
Ein Erster-Gang-Ausgangszahnrad 13 und einer Zweiter-Gang-Ausgangszahnrad 14 sind drehbar verbunden mit der Ausgangswelle 2. Das Erster-Gang-Ausgangszahnrad 13 ist in Eingriff mit dem Erster-Gang-Eingangszahnrad 6, und das Zweiter-Gang-Ausgangszahnrad 14 ist in Eingriff mit dem Zweiter-Gang-Eingangszahnrad 8. Ferner sind ein Dritter-Gang-Ausgangszahnrad 14, ein Vierter-Gang-Ausgangszahnrad 16, ein Fünfter-Gang-Ausgangszahnrad 17 und ein Sechster-Gang-Ausgangszahnrad 18 des Ausgangszahnradsatzes, welche jeweils in Eingriff sind mit den Dritter-Gang-Eingangszahnrad 9, dem Vierter-Gang-Eingangszahn rad 10, dem Fünfter-Gang-Eingangszahnrad 11 und dem Sechster-Gang-Ausgangszahnrad 12, fest mit der Ausgangswelle 2 verbunden.
Eine erste Synchronisiervorrichtung ist angebracht an der Ausgangswelle 2 zwischen dem Erster-Gang-Ausgangszahnrad 13 und dem Zweiter-Gang-Ausgangszahnrad 14 des Ausgangszahnradsatzes. Wenn eine Verbindungsmuffe 19 der ersten Synchronisiervorrichtung von einer in 1 dargestellten Neutralposition hin zur rechten Seite gleitet, wird das erste-Gang-Ausgangszahnrad 13 fest verbunden mit der Ausgangswelle 2, um einen Erster-Gang-Auswahlzustand zu erzeugen, so dass die Drehung der Eingangswelle 1 über das erste-Gang-Eingangszahnrad 6 und das erste-Gang-Ausgangszahnrad 13 auf die Ausgangswelle 2 übertragen wird. Wenn die Verbindungsmuffe 19 von der in 1 dargestellten Neutralposition hin zur linken Seite gleitet, so wird das Zweiter-Gang-Ausgangszahnrad 14 fest verbunden mit der Ausgangswelle 2, um einen Zweiter-Gang-Auswahlzustand zu erzeugen, so dass die Drehung der Eingangswelle 1 über das Zweiter-Gang-Eingangszahnrad 8 und das Zweiter-Gang-Ausgangszahnrad 14 auf die Ausgangswelle 2 übertragen wird.
Ferner ist eine zweite Synchronisiervorrichtung angebracht an der Eingangswelle 1 zwischen dem Dritter-Gang-Eingangszahnrad 9 und dem Vierter-Gang-Eingangszahnrad 10. Wenn eine Verbindungsmuffe 20 der zweiten Synchronisiervorrichtung aus einer in 1 dargestellten Neutralposition hin zur rechten Seite gleitet, wird das Dritter-Gang-Eingangszahnrad 9 fest verbunden mit der Eingangswelle 2, um einen Dritter-Gang-Auswahlzustand zu erzeugen, so dass die Drehung der Eingangswelle 1 über das Dritter-Gang-Eingangszahnrad 9 und das Dritter-Gang-Ausgangszahnrad 15 auf die Ausgangswelle 2 übertragen wird. Wenn die Verbindungsmuffe 20 aus der in 1 dargestellten Neutralposition hin zur linken Seite gleitet, wird das Vier ter-Gang-Eingangszahnrad 10 fest verbunden mit der Eingangswelle 2, um einen Vierter-Gang-Auswahlzustand zu erzeugen, so dass die Drehung der Eingangswelle 1 über das Vierter-Gang-Eingangszahnrad 10 und das Vierter-Gang-Ausgangszahnrad 16 auf die Ausgangswelle 2 übertragen wird.
Ferner ist eine dritte Synchronisiervorrichtung angebracht an der Eingangswelle 1 zwischen dem Fünfter-Gang-Eingangszahnrad 11 und dem Sechster-Gang-Eingangszahnrad 12. Wenn eine Verbindungsmuffe 21 der dritten Synchronisiervorrichtung aus einer in 1 dargestellten Neutralposition hin zur rechten Seite gleitet, wird das Fünfter-Gang-Eingangszahnrad 13 fest verbunden mit der Eingangswelle 1, um einen Fünfter-Gang-Auswahlzustand zu erzeugen, so dass die Drehung der Eingangswelle 1 über das Fünfter-Gang-Eingangszahnrad 11 und das Fünfter-Gang-Ausgangszahnrad 17 auf die Ausgangswelle 2 übertragen wird. Wenn die Verbindungsmuffe 21 aus der in 1 dargestellten Neutralposition hin zur linken Seite gleitet, wird das Sechster-Gang-Eingangszahnrad 12 fest verbunden mit der Eingangswelle 1, um einen Sechster-Gang-Auswahlzustand zu erzeugen, so dass die Drehung der Eingangswelle 1 über das Sechster-Gang-Eingangszahnrad 12 und das Sechster-Gang-Ausgangszahnrad 18 auf die Ausgangswelle 2 übertragen wird.
Die Drehung der Ausgangswelle 2 wird über einen Achsantriebszahnradsatz 22 in eine Differentialvorrichtung 23 eingegeben und wird ferner von der Differentialvorrichtung 23 auf das rechte und linke Antriebsrad verteilt.
Oben wurden die Antriebsstränge des ersten bis sechsten Vorwärtsgangs des Getriebes 50 erläutert. Nachfolgend wird ein Antriebsstrang eines Rückwärtsgang-Auswahlzustands erläutert.
Ein Rückwärtsgang-Vorgelegezahnrad 24 (bzw. Rückwärtsgang-Gegenzahnrad) ist fest verbunden mit einer Zwischenwelle 3, so dass es einstückig mit der Zwischenwelle 3 gedreht wird. Das Rückwärtsgang-Vorgelegezahnrad 24 ist in Eingriff mit dem an der Eingangswelle 1 angebrachten Rückwärtsgang-Eingangszahnrad 7. Ferner ist ein Rückwärtsgang-Zwischenzahnrad 25 drehbar um die Zwischenwelle 3 vorgesehen, so dass es sich in der Nähe der automatischen Kupplung 4 befindet.
Eine vierte Synchronisiervorrichtung ist vorgesehen auf der Zwischenwelle 3 in der Nähe des Rückwärtsgang-Zwischenzahnrads 25. Wenn eine Verbindungsmuffe 27 der vierten Synchronisiervorrichtung aus einer in 1 dargestellten Neutralposition hin zur rechten Seite gleitet, wird das Rückwärtsgang-Zwischenzahnrad 25 einstückig verbunden mit der Zwischenwelle 3, so dass die Drehkraft dadurch übertragen wird, und daher wird ein Rückwärtsgang-Auswahlzustand erzeugt, so dass die Drehung der Eingangswelle 1 vom Rückwärtsgang-Eingangszahnrad 7 über das Rückwärtsgang-Vorgelegezahnrad 24, die Zwischenwelle 3, das Rückwärtsgang-Zwischenzahnrad 25 und das Rückwärtsgang-Hauptzahnrad 26 auf die Ausgangswelle 2 übertragen wird.
Wie in 3 dargestellt, ist eine Steuervorrichtung 100 elektronisch verbunden mit dem Getriebe 50 eines Typs mit automatischer Kupplung, einem Motor 5, einem Elektromotor/Generator 28, einer durch einen Fahrer betätigten Schalthebelvorrichtung 60 und einem Bremsschalter 70 zum Erfassen einer Bremsbetätigung des Fahrers, so dass sie verschiedene Informationen von diesen empfängt und ein Schaltsteuersignal an das Getriebe 50 eines Typs mit automatischer Kupplung ausgibt. Die verschiedenen Informationen umfassen eine Fahrzeuggeschwindigkeit VSP, eine Drosselklappenöffnung TVO, erfasst vom Getriebe 50 und dem Motor 5, einen an der Schalthebelvorrichtung 60 ausgewählten Auswahlbereich und ein vom Brems schalter 70 erfasstes, ein Bremsen anzeigendes Signal. Das heißt, die Steuervorrichtung 100 bildet ein Schaltsteuersystem des Getriebes 50.
Eine Schaltbetätigung des Getriebes 50 eines Typs mit automatischer Kupplung wird in der folgenden Weise durchgeführt: zuerst wird eine automatische Kupplung 4 ausgerückt, so dass die Eingangswelle 1 von der Motorkurbelwelle 5a gelöst wird. Als nächstes wird in diesem ausgerückten Zustand der automatischen Kupplung gemäß dem gewünschten Übersetzungsverhältnis eine entsprechende der Verbindungsmuffen 19, 20, 21 und 27 automatisch hin zu einer entsprechenden Richtung geschoben, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis zu erzeugen. Anschließend wird die automatische Kupplung 4 eingerückt.
Wie in 1 dargestellt, ist der Elektromotor/Generator 28 angeordnet zwischen der automatischen Kupplung 4 und dem Motor 5. Eine Motorkurbelwelle 5a des Motors 5 durchdringt den Elektromotor/Generator 28, um frei drehbar bezüglich des Elektromotors/Generators 28 zu sein. Ein Servo-Eingangszahnrad 29 ist angeordnet zwischen dem Elektromotor/Generator 28 und der automatischen Kupplung 4. Das Servo-Eingangszahnrad 29 ist fest angebracht an der Motorkurbelwelle 5a und ist fest verbunden mit einer Welle 28a des Elektromotors/Generators 28. Das heißt, die Motorkurbelwelle 5a und die Welle 28a des Elektromotors/Generators 28 sind über das Servo-Eingangszahnrad 29 miteinander verbunden.
Ein Servo-Ausgangszahnrad 30 ist koaxial befestigt am Rückwärtsgang-Zwischenzahnrad 25. Das Servo-Eingangszahnrad 29 und das Servo-Ausgangszahnrad 30 sind Teile eines Nebenantriebsstrangs 31 und dienen als Eingangs- und Ausgangsabschnitte des Nebenantriebsstrangs 31. Das Rückwärtsgang-Zwischenzahnrad 25 ist in Eingriff mit dem Rückwärtsgang-Hauptzahnrad 26, welches fest verbunden ist mit der Ausgangswelle 2, um in der Lage zu sein, die Drehkraft von der Motorkurbelwelle 5a und der Welle 28a des Elektromotors/Generators 28 auf die Ausgangswelle 2 zu übertragen. Das heißt, der Nebenantriebsstrang 31 verbindet die Motorkurbelwelle 5a und die Welle 28a des Elektromotors/Generators 28 mit der Ausgangswelle 2, während die automatische Kupplung 4 umgangen wird.
Der Nebenantriebsstrang 31 umfasst eine Nebenwelle 32, welche parallel zu den Eingangs- und Ausgangswellen 1 und 2 ist. Die Nebenwelle 32 ist in einen ersten und einen zweiten Wellenabschnitt 32a und 32b unterteilt. Eine Nebenkupplung 33 einer Mehrplattenkupplung eines Nasstyps ist in der Lage, den ersten und den zweiten Wellenabschnitt 32a und 32b lösbar zu verbinden. Ein Gangwechsel-Zahnradsatz 34 ist vorgesehen zwischen dem ersten Wellenabschnitt 32a und dem Servo-Eingangszahnrad 29. Ein Servo-Vorgelegezahnrad 35 (bzw. ein Servo-Gegenzahnrad) ist fest angebracht an dem zweiten Wellenabschnitt 32b und ist in Eingriff mit einem Servo-Zwischenzahnrad 43, welches in Eingriff mit dem Servo-Ausgangszahnrad 30 ist.
Der Gangwechsel-Zahnradsatz 34 umfasst eine Servo-Zwischenwelle 36, welche parallel zur Nebenwelle 32 ist und auf welcher ein Niedrigdrehzahl-Servozahnrad 37 und ein Hochdrehzahl-Servozahnrad 38 einstückig angebracht sind. Die Zahnräder 39 und 40 sind drehbar angebracht um den ersten Wellenabschnitt 32a. Die Zahnräder 39 und 40 sind jeweils in Eingriff mit dem Niedrigdrehzahl-Servozahnrad 37 und dem Hochdrehzahl-Servozahnrad 38. Ferner ist eine fünfte Synchronisiervorrichtung mit einer Verbindungsmuffe 41 auf dem ersten Wellenabschnitt 32a vorgesehen.
Wenn die Verbindungsmuffe 41 aus einer Neutralposition von 1 hin zur rechten Seite gleitet, und wenn die Nebenkupp lung 33 in den eingerückten Zustand versetzt wird, so ist das Zahnrad 39 fest verbunden mit dem ersten Wellenabschnitt 32a. Daher wird die Kraft, übertragen von der Motorkurbelwelle 5a und der Elektromotor/Generator-Welle 28a auf die Servo-Eingangswelle 29 und das Hochdrehzahl-Servozahnrad 38, über das Niedrigdrehzahl-Servozahnrad 37, das Zahnrad 39, den ersten Wellenabschnitt 32a, die Nebenkupplung 33, den zweiten Wellenabschnitt 32b, das Servo-Vorgelegezahnrad 35, das Servo-Zwischenzahnrad 43, das Servo-Ausgangszahnrad 30, das Rückwärtsgang-Zwischenzahnrad 25 und das Rückwärtsgang-Hauptzahnrad 26 auf die Ausgangswelle 2 übertragen. In diesem Neben-Niedrigdrehzahl-Auswahlzustand wird eine Servokraft von niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment übertragen von der Motorkurbelwelle 5a und der Elektromotor/Generator-Welle 28a über den Nebenantriebsstrang 31 zur Ausgangswelle 2.
Wenn die Verbindungsmuffe 41 von einer Neutralposition von 1 hin zur linken Seite gleitet, und wenn die Nebenkupplung 33 in den eingerückten Zustand versetzt wird, wird das Zahnrad 40 fest verbunden mit dem ersten Wellenabschnitt 32a. Daher wird die Kraft, übertragen von der Motorkurbelwelle 5a und der Elektromotor/Generator-Welle 28a auf die Servo-Eingangswelle 29, übertragen auf die Ausgangswelle 2 über das Hochdrehzahl-Servozahnrad 38, das Zahnrad 40, den ersten Wellenabschnitt 32a, die Nebenkupplung 33, den zweiten Wellenabschnitt 32b, das Servo-Vorgelegezahnrad 35, das Servo-Zwischenzahnrad 43, das Servo-Ausgangszahnrad 30, das Rückwärtsgang-Zwischenzahnrad 25 und das Rückwärtsgang-Hauptzahnrad 26. In diesem Neben-Hochgeschwindigkeits-Auswahlzustand wird eine Servokraft von hoher Drehzahl und niedrigem Drehmoment übertragen von der Motorkurbelwelle 5a und der Elektromotor/Generator-Welle 28a über den Nebenantriebsstrang 31 auf die Ausgangswelle 2.
Das Schaltsteuersystem des oben beschriebenen Getriebes 50 eines Typs mit automatischer Kupplung führt eine Schaltsteuerung auf der Grundlage eines Flussdiagramms von 4 aus. Ferner wird während dieser Schaltsteuerung eine Servosteuerung zum Anwenden einer Servokraft auf die Ausgangswelle 2 durchgeführt auf der Grundlage eines Flussdiagramms von 5.
Die Schaltsteuerung wird nachfolgend beschrieben unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 4.
In Schritt S11 bestimmt eine Steuervorrichtung 100, ob ein Schaltbefehl erzeugt wird oder nicht. Genauer berechnet eine Steuervorrichtung 100 eine optimale Übersetzungsverhältnisposition aus einem Auswahlbereich gemäß einem Fahrzustand (einschließlich eines Parkpositionszustands, einer durch den Fahrer über die Schalthebelvorrichtung 60 ausgewählten Rückwärtsgangposition, einer Fahrzeuggeschwindigkeit VSP, einer Drosselklappenöffnung TVO) auf der Grundlage einer vorbestimmten Schaltkennfelds. Wenn die optimale Übersetzungsverhältnisposition einer vorhandenen Übersetzungsverhältnisposition entspricht, gibt die Steuervorrichtung 100 keinen Schaltbefehl aus. Wenn die optimale Übersetzungsverhältnisposition sich von der momentanen Übersetzungsverhältnisposition unterscheidet, gibt die Steuervorrichtung 100 den Schaltbefehl aus. Dementsprechend fährt, wenn die Bestimmung in Schritt S11 positiv ist, die Routine mit Schritt S12 fort. Wenn die Bestimmung in Schritt S11 negativ ist, springt die Routine zu einem Zurück-Schritt.
In Schritt S12 ersetzt die Steuervorrichtung 100 ein Schaltsteuer-Flag, welches anzeigt, dass die Schaltsteuerung ausgeführt wird.
In Schritt S13 weist die Steuervorrichtung 100 das Getriebe 50 an, die automatische Kupplung 4 in einen ausgerückten Zustand zu versetzen, um das Getriebe 50 in einen Zustand zu versetzen, in welchem eine Schaltbetätigung möglich ist.
In Schritt S14 wählt die Steuervorrichtung 100 eine der Verbindungsmuffen 19, 20, 21 und 27 aus in Reaktion auf den Schaltbefehl und bestimmt einen Zielhub der ausgewählten Verbindungsmuffe in Reaktion auf den Schaltbefehl.
In Schritt S15 weist die Steuervorrichtung 100 das Getriebe 50 an, die ausgewählte Verbindungsmuffe 19, 20, 21 oder 27 an der vorbestimmten Position zu betätigen und die anderen Verbindungsmuffen (19, 20, 21, 27) auf eine Neutralposition zu setzen, um die ausgewählte Schaltposition gemäß dem Schaltbefehl festzulegen.
In Schritt S16 weist die Steuervorrichtung 100 das Getriebe 50 an, die automatische Kupplung in den eingerückten Zustand zu versetzen.
In Schritt S17 setzt die Steuervorrichtung 100 das Schaltsteuer-Flag zurück. Anschließend fährt die Routine mit dem Zurück-Schritt fort.
Nachfolgend wird die Servosteuerung, welche während der Schaltsteuerung ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 5 beschrieben.
In Schritt S21 erfasst die Steuervorrichtung 100 eine Motordrehzahl Ne und eine Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und schätzt ein Motordrehmoment Te auf der Grundlage dieser Motorbetriebsinformationen und der zuvor im Speicherabschnitt der Steuervorrichtung 100 gespeicherten Motordaten.
In Schritt S22 bestimmt die Steuervorrichtung 100, ob die Schaltsteuerung ausgeführt wird oder nicht. Das heißt, die Steuervorrichtung 100 prüft das Schaltsteuer-Flag. Wenn die Bestimmung in Schritt S22 negativ ist, das heißt, wenn die Schaltsteuerung nicht ausgeführt wird, so fährt die Routine mit Schritt S23 fort, in welchem die Steuervorrichtung 100 bestimmt, ob der Motor 5 in eine Motorstartperiode versetzt ist oder nicht. Wenn die Bestimmung in Schritt S23 negativ ist, fährt die Routine mit Schritt S24 fort. Wenn die Bestimmung in Schritt S23 positiv ist, fährt die Routine mit Schritt S26 fort.
In Schritt S24, welcher auf die Negativbestimmung in Schritt S23 folgt, bestimmt die Steuervorrichtung 100, ob das Fahrzeug nun beginnt zu fahren oder nicht. Wenn die Bestimmung in Schritt S24 negativ ist, fährt die Routine mit Schritt S25 fort. Wenn die Bestimmung in Schritt S24 positiv ist, fährt die Routine mit Schritt S27 fort.
In Schritt S25, welcher auf die Negativbestimmung in Schritt S24 folgt, bestimmt die Steuervorrichtung 100, ob die Bremsbetätigung ausgeführt wird oder nicht. Wenn die Bestimmung in Schritt S25 negativ ist, fährt die Routine mit Schritt S29 fort. Wenn die Bestimmung in Schritt S25 positiv ist, fährt die Routine mit Schritt S28 fort.
Wenn die Bestimmung in Schritt S23 positiv ist, das heißt, wenn die Steuervorrichtung 100 bestimmt, dass der Motor 5 in die Motorstartperiode versetzt ist, fährt die Routine mit Schritt S26 fort, in welchem die Steuervorrichtung 100 den Elektromotor/Generator 28 als Startermotor zum Starten des Motors 5 steuert.
Wenn die Bestimmung in Schritt S24 positiv ist, das heißt, wenn die Steuervorrichtung 100 bestimmt, dass das Fahrzeug in die Fahrstartperiode versetzt ist, fährt die Routine mit Schritt S27 fort, in welchem die Steuervorrichtung 100 den Generator/Elektromotor als Drehmoment-Servomotor steuert, um die Startbeschleunigung des Fahrzeugs zu verbessern.
Wenn die Bestimmung in Schritt S25 positiv ist, das heißt, wenn die Steuervorrichtung 100 bestimmt, dass die Bremsbetätigung nun ausgeführt wird, fährt die Routine mit Schritt S28 fort, in welchem die Steuervorrichtung 100 den Generator/Elektromotor als Nutzbremse steuert, um die kinetische Energie des Fahrzeugs als elektrischen Strom zur Energiespeichervorrichtung wiederzugewinnen.
Nach der Ausführung des Schritts S26, S27 oder S28 bzw. der Negativbestimmung in Schritt S25 fährt die Routine mit Schritt S29 fort, in welchem die Steuervorrichtung 100 das Getriebe 50 anweist, die Nebenkupplung 33 auszurücken. Das heißt, wenn die Schaltbetätigung nicht ausgeführt wird, wird die Nebenkupplung 33 in den ausgerückten Zustand versetzt. Dann fährt die Routine mit einem Zurückblock fort.
Hingegen fährt, wenn die Bestimmung in S22 positiv ist, das heißt, wenn die Schaltsteuerung nun ausgeführt wird, die Routine ausgehend von Schritt S22 mit Schritt S31 fort, in welchem die Steuervorrichtung 100 eine Zielantriebskraft T_T von Antriebsrädern aus der Motordrehzahl Ne und der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP berechnet.
Diese Zielantriebskraft T_T wird derart bestimmt, dass selbst in einem Zustand, in welchem die automatische Kupplung 4 während der Schaltsteuerung eingerückt wird, das Drehmoment der Aus gangswelle 2 auf einem Drehmomentwert, wenn die automatische Kupplung 4 eingerückt ist, gehalten wird.
In Schritt S32, welcher auf die Ausführung des Schritts S31 folgt, bestimmt die Steuervorrichtung 100, ob die Zielantriebskraft T_T größer ist als das geschätzte Motordrehmoment Te. Das heißt, die Steuervorrichtung 100 bestimmt, ob die Zielantriebskraft T_F lediglich durch den Motor 5 erzeugt wird. Wenn die Bestimmung in Schritt S32 positiv ist, das heißt, wenn die Zielantriebskraft T_T nicht allein durch den Motor 5 gewährleistet werden kann, fährt die Routine mit Schritt S33 fort, in welchem die Steuervorrichtung 100 den Elektromotor/Generator 28 anweist, ein zusätzliches Drehmoment zu erzeugen, welches eine Differenz zwischen der Zielantriebskraft F_T und dem geschätzten Motordrehmoment Te ist. Ferner weist die Steuervorrichtung 100 das Getriebe 50 an, den Gangwechsel-Zahnradsatz 34 auf eine Niedrigdrehzahlposition zu setzen. Wenn die Bestimmung in Schritt S32 negativ ist, das heißt, wenn die Zielantriebskraft T_T lediglich durch den Motor 5 gewährleistet werden kann, springt die Routine zu Schritt S34, ohne dass der Elektromotor/Generator 28 als Motor betrieben wird.
In Schritt S34 berechnet die Steuervorrichtung 100 eine Zieleinrückkraft der Nebenkupplung 33 aus einem Verhältnis zwischen der Zielantriebskraft T_T und einer Summe des geschätzten Motordrehmoments Te und Ausgangsdrehmoments des Elektromotors/Generators 28. Die Steuervorrichtung 100 steuert die Nebenkupplung 33, so dass die Zieleinrückkraft der Nebenkupplung 33 erreicht wird nach Bestimmen des Hydraulikdrucks der Nebenkupplung 33. Dann fährt die Routine mit dem Zurück-Schritt fort.
Bei dem derart angeordneten System des vorliegenden erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels wird, wenn die automatische Kupplung 4 während der Schaltsteuerung ausgerückt wird, die Servokraft angewandt auf die Ausgangswelle 2 von der Kraftquelle mit dem Motor 5 und dem Elektromotor/Generator 28 über den Nebenantriebsstrang 31, während die automatische Kupplung 4 umgangen wird. Dementsprechend wird, selbst wenn die automatische Kupplung 4 zum Zwecke eines Ausführens der Schaltbetätigung ausgerückt wird, die Antriebskraft kontinuierlich auf die Ausgangswelle 2 übertragen. Dies löst das Problem, dass ein Schaltruck durch eine Unterbrechung der Antriebskraft erzeugt wird und somit das Schaltgefühl verschlechtert wird.
Ferner wird, da eine derartige Servokraft auf die Ausgangswelle 2 während eines Durchführens der Schaltbetätigung in dem ausgerückten Zustand der automatischen Kupplung durchgeführt wird über den Nebenantriebsstrang 31 parallel zur automatischen Kupplung 4, die Unterstützung durch den Elektromotor 28 unwesentlich. Dementsprechend wird es möglich, das Problem zu lösen, dass in einem Fall, in welchem diese Unterstützung lediglich durch den Elektromotor realisiert wird, es erforderlich ist, dass der Elektromotor ein Verhalten eines hohen Drehmoments und hoher Leistung aufweist, um in einem Gesamtbereich von einer Niedrigdrehzahl-Position bis zu einer Hochdrehzahl-Position ausreichend zu arbeiten. Dies verhindert ein Ansteigen des Gewichts und der Kosten sowie eine Verschlechterung der Montierbarkeit des Getriebes 50.
Da diese Unterstützung durch die Kraftquelle 5 und 28 ausgeführt wird durch den Nebenantriebsstrang 31, beeinträchtigt diese Unterstützungskraft niemals den Schaltvorgang des Getriebes 50 eines Typs mit automatischer Kupplung.
Ferner ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Kraftquelle gebildet aus dem Motor 5 und dem Elektromotor/Generator 28, und die Wellen 5a und 28a des Motors 5 und des Elektromotors/Generators 28 sind miteinander verbunden. Dementsprechend wird, nur wenn das geschätzte Motordrehmoment Te kleiner ist als die Zielantriebskraft T_T, der Fehlbetrag des Drehmoments durch Betreiben des Elektromotors/Generators 28 angewandt. Daher ist, selbst wenn der Elektromotor/Generator 28 für diesen Servobetrieb eingesetzt wird, die benötigte Servokraft nicht groß, so dass es nicht erforderlich ist, einen Motor mit hohem Drehmoment und hoher Leistung vorzusehen. Dies verhindert, dass das Fahrzeug schwer und teuer wird und sich die Montierbarkeit verschlechtert.
Da der Elektromotor/Generator 28 derart verwendet wird, dass er in der Lage ist, als Verbrennungsmotor-Startermotor zu arbeiten, wie in Schritt S26 in 5 erwähnt, ist es möglich, einen Startermotor wegzulassen. Dies ermöglicht eine Senkung von Gewicht und Kosten des Systems. Ferner werden, da der Elektromotor/Generator 28 derart verwendet wird, dass er in der Lage ist, als Drehmoment-Servomotor während einer Fahrzeugfahrstartperiode, wie in Schritt S27 in 5 beschrieben, zu arbeiten, die Leistung des Motors 5 und die Leistung des Elektromotors/Generators 28 kombiniert und über die automatische Kupplung 4 der Eingangswelle 1 zugeführt. Daher ist das Fahrzeugfahrstartverhalten verbessert.
Ferner wird es, da der Elektromotor/Generator 28 derart verwendet wird, dass er in der Lage ist, als Nutzbremse während der Fahrzeugverzögerung in einem stationären Einrückzustand der automatischen Kupplung, wie in Schritt S28 in 5 beschrieben, zu arbeiten, möglich, die kinetische Energie des Fahrzeugs während der Verzögerung rückzugewinnen. Dies verbessert den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs.
Außerdem ist der Nebenantriebsstrang 31 aufgebaut aus der Nebenkupplung 32 und dem Gangwechsel-Zahnradsatz 34, und die Nebenkupplung 33 wird lediglich dann eingerückt, wenn die automatische Kupplung 4 für den Schaltvorgang ausgerückt wird. Daher kann das erfindungsgemäße System die folgenden Vorteile gewährleisten:
Durch das Vorsehen der Nebenkupplung 33 ist es möglich, die Kraftübertragung von den Kraftquellen 5 und 28 über den Nebenantriebsstrang 31 zur Ausgangswelle 2 sicher zu verhindern, wenn das Fahrzeug sich in einem gewöhnlichen Zustand befindet, mit Ausnahme des Schaltvorgangs oder während des Rückwärtsgang-Auswahlzustands.
Ferner wird es durch das Vorsehen des Gangwechsel-Zahnradsatzes 34 möglich, die Servokraft richtig auf die Ausgangswelle 3 über den gesamten Bereich von einer niedrigen Drehzahl bis zu einer hohen Drehzahl anzuwenden. Ferner verhindert dies die übermäßige Drehung der Kraftquelle (Motor 5 und Elektromotor/Generator 28) während der Servosteuerung und verhindert eine Abschnürung des Motors und eine übermäßige Verschlechterung des Elektromotors.
Obwohl das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel derart dargestellt und beschrieben wurde, dass das Getriebe 50 eines Typs mit automatischer Kupplung von einem Parallelachsentyp ist, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist und an andere Getriebe angepasst werden kann, wie etwa an ein Getriebe, welches einen Planetenradsatz oder ähnliches verwendet. Selbst wenn die Erfindung auf ein derartiges verschiedenes Getriebe angewandt wird, sind dieselben Vorteile durch dieselbe Weise wie oben beschrieben gewährleistet.
Zusammenfassend ist erfindungsgemäß ein Getriebe 50 mit einer automatischen Kupplung 4 angeordnet zum Ausführen einer Schaltbetätigung durch ein Trennen einer Getriebeeingangswelle 1 von einer Ausgangswelle 5a, 28a einer Kraftquelle 5, 28 und Betätigen einer von Verbindungsmuffen, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis festzulegen. Das Getriebe umfasst einen Nebenantriebsstrang 31. Während dieses Schaltvorgangs wird der Nebenantriebsstrang betriebsfähig und überträgt eine Kraft der Kraftquelle zu einer Getriebeausgangswelle, während die automatische Kupplung umgangen wird.

Claims

Getriebe (50) mit automatischer Kupplung umfassend: eine Getriebeeingangswelle (1); einen Eingangszahnradsatz (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12), angebracht an der Getriebeeingangswelle (1); eine Getriebeausgangswelle (2); einen Ausgangszahnradsatz (13, 14, 15, 16, 17, 18), angebracht an der Getriebeausgangswelle (2); eine Vielzahl von Verbindungsmuffen (19, 20, 21, 27), von welchen eine wahlweise ein Zahnrad des Eingangszahnradsatzes und des Ausgangszahnradsatzes an der Getriebeeingangswelle oder der Getriebeausgangswelle befestigt, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis zwischen der Getriebeeingangswelle (1) und der Getriebeausgangswelle (2) festzulegen; eine automatische Kupplung (4), welche wahlweise in einen eingerückten Zustand zum Verbinden der Getriebeeingangswelle mit einer Ausgangswelle einer Kraftquelle, welche einen Verbrennungsmotor (5) und einen Elektromotor (28) umfasst, oder einen ausgerückten Zustand zum Trennen der Getriebeeingangswelle von der Ausgangswelle der Kraftquelle, um einen Schaltvorgang des Getriebes durchzuführen, versetzt, ist; und einen Nebenantriebsstrang (31), welcher eine Kraft von der Kraftquelle zur Getriebeausgangswelle (2) überträgt, während die automatische Kupplung umgangen wird, wenn die automatische Kupplung (4) in den ausgerückten Zustand versetzt ist, wobei eine Ausgangswelle (5a) des Verbrennungsmotors (5) mit einer Ausgangswelle des Elektromotors (28) verbunden ist und der Elektromotor (28) betrieben wird, wenn das über den Nebenantriebsstrang übertragene Drehmoment des Verbrennungsmotors kleiner ist als eine Zielantriebskraft.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor (28) verwendet wird als ein Startermotor, wenn der Verbrennungsmotor (5) gestartet wird.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor (28) verwendet wird als ein Servomotor, wenn ein Fahrzeug gestartet wird, so dass die Leistung des Verbrennungsmotors (5) und die Leistung des Elektromotors (28) auf die automatische Kupplung übertragen werden.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor (28) einen Elektromotor/Generator umfasst, welcher in der Lage ist, als Generator zu dienen, wobei der Elektromotor als Nutzbremse dient, wenn das Fahrzeug in einem stationären Zustand verzögert wird, in welchem die automatische Kupplung eingerückt ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Nebenantriebsstrang eine Nebenkupplung (33) umfasst, welche wahlweise in einen ausgerückten Zustand zum Ausrücken des Nebenantriebsstrangs von der Kraftquelle oder einen eingerückten Zustand zum Einrücken des Nebenantriebs strangs mit der Kraftquelle versetzt wird, wobei die Nebenkupplung lediglich dann eingerückt wird, wenn die automatische Kupplung ausgerückt wird.
Getriebe nach Anspruch 5, wobei der Nebenantriebsstrang einen Gangwechsel-Zahnradsatz (34) umfasst, welcher angeordnet ist zwischen der Ausgangswelle der Kraftquelle und der Nebenkupplung, wobei der Gangwechsel-Zahnradsatz wahlweise in ein Hochdrehzahl-Übersetzungsverhältnis oder ein Niedrigdrehzahl-Übersetzungsverhältnis versetzt wird.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei, wenn eine Rückwärtsgang-Schaltposition ausgewählt ist, die Kraft der Kraftquelle über die Getriebeeingangswelle und eine Zwischenwelle zur Getriebeausgangswelle übertragen wird.