DE112008001553B4

DE112008001553B4 - Leistungsübertragungseinheit

Info

Publication number: DE112008001553B4
Application number: DE112008001553.8T
Authority: DE
Inventors: Yukihiko Ideshio; Hideaki Komada; Takashi Ohta
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2008-06-18
Publication date: 2021-10-14
Anticipated expiration: 2028-06-19
Also published as: DE112008001553T5; US20100173746A1; WO2008156197A1; US8771139B2; CN101678751B; JP2009001079A; CN101678751A; JP4274268B2

Abstract

Leistungsübertragungseinheit, die Folgendes hat:eine Kraftmaschine (2);eine Vielzahl von Drehzahländerungszahnradpaaren (14-17, 37, 38), von denen jedes ein verschiedenes Übersetzungsverhältnis hat, und auf die Leistung, die von der Kraftmaschine abgegeben wird, übertragen wird;ein Ausgangselement (13) zum Abgeben der Leistung, die von dem Drehzahländerungszahnradpaar übertragen wird;einen Differenzialmechanismus (1), der drei Drehelemente (Sn, Cr, Rg) hat, um eine Differenzialfunktion durchzuführen, und bei dem ein erstes Drehelement (Cr) der drei Drehelemente mit der Kraftmaschine verbunden ist;einen Elektromotor (3), der mit einem zweiten Drehelement (Sn) der drei Drehelemente verbunden ist; undeinen Sperrmechanismus (SL) zum Verbinden der Drehelemente miteinander, um dadurch den Differenzialmechanismus integral zu drehen wobeidie Vielzahl der Drehzahländerungspaare ein erstes Zahnradpaar (15), das angepasst ist, um mit dem ersten Drehelement und dem Ausgangselement verbunden zu werden, und ein zweites Zahnradpaar (14) aufweisen, das angepasst ist, um mit einem dritten Drehelement (Rg) der drei Drehelemente und dem Ausgangselement verbunden zu werden, undder Sperrmechanismus einen Kupplungsmechanismus aufweist, der angepasst ist, um durch Trennen der verbundenen Drehelemente den Differenzialmechanismus zu in dem Fall entsperren, dass die Leistung an das Ausgangselement durch eines der Drehzahländerungszahnradpaare abgegeben wird, und zum Sperren des Differenzialmechanismus durch Verbinden der Drehelemente miteinander in dem Fall, dass die Leistung an das Ausgangselement durch ein anderes Drehzahländerungspaar mit einem Übersetzungsverhältnis zum Einrichten einer Schaltstufe abgegeben wird, die benachbart an der Schaltstufe gelegen ist, die durch das eine Drehzahländerungszahnradpaar eingerichtet wird.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Diese Erfindung betrifft eine Leistungsübertragungseinheit für ein Fahrzeug, die geeignet ist, Leistung, die von einem Antriebsaggregat, wie z.B. einer Kraftmaschine, einem Elektromotor oder Ähnlichem abgegeben wird, an ein Ausgangselement, wie z.B. eine Ausgangswelle, ein Ausgangszahnrad oder Ähnliches abzugeben. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Leistungsübertragungseinheit, die geeignet ist, ein Verhältnis zwischen einer Drehzahl des Antriebsaggregats und einer Drehzahl des Ausgangselements zu variieren.
STAND DER TECHNIK
Zum Variieren eines Ausgangsdrehmoments gemäß dem Bedarf oder zum Steuern einer Drehzahl des Antriebsaggregats auf eine effiziente Drehzahl wurde die Leistungsübertragungseinheit dieser Art weit verbreitet nach dem Stand der Technik eingesetzt. Insbesondere wird ein Mechanismus mit einer Vielzahl von Zahnradpaaren im Allgemeinen verwendet, um das Drehmoment und die Drehzahl zu variieren. In dem Fall der Anwendung der Zahnradpaare zum Variieren des Drehmoments und der Drehzahl kann die Leistungsübertragungseffizienz im Vergleich mit derjenigen in dem Fall verbessert werden, dass ein Riemen, eine Kette oder ein Fluid verwendet wird.
Beispielsweise offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 2002 - 204 504 A ein Leistungsübertragungssystem, das hauptsächlich aus einem Dualkupplungsgetriebe besteht. Das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 2002 - 204 504 A offenbarte System weist Folgendes auf: zwei Kupplungswellen, die selektiv mit einer Kraftmaschine durch eine Kupplung verbunden werden; eine Vielzahl von Zahnradpaaren, die zwischen den Kupplungswellen und einer Ausgangswelle angeordnet sind; und einen Kupplungsmechanismus zum selektiven Verbinden der Zahnradpaare mit der Kupplungswelle oder mit der Ausgangswelle. Ein Differenzialmotorgenerator mit einem Rotor und einem Stator, die beide drehbar sind, ist zwischen diesen Kupplungswellen angeordnet und durch ein Kegelrad mit jeder Kupplungswelle verbunden. Der Motorgenerator ist nämlich senkrecht zu den Kupplungswellen angeordnet.
Andererseits offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 2004 - 293 795 A ein Übertragungssystem, das zum Verteilen eines Drehmoments einer Kraftmaschine auf zwei Kupplungswellen durch einen Motorgenerator der Differenzialbauart und zum Abgeben des Drehmoments von den Kupplungswellen zu einer Ausgangswelle durch Zahnradpaare geeignet ist, die individuell auf ein vorbestimmtes Übersetzungsverhältnis eingerichtet sind.
Gemäß der Einheit oder dem System, die durch die vorstehend erwähnten Patentdokumente vorgeschlagen werden, wird eine Differenzialfunktion zwischen der Kraftmaschine und der Kupplungswelle oder dem Zahnradpaar erzielt. Daher kann die Drehzahl des Zahnradpaars, das an einer der Kupplungswellen angebracht ist, durch den Motorgenerator gesteuert werden, während das Drehmoment durch die andere Kupplungswelle auf die Ausgangswelle übertragen wird. Gemäß der Einheit oder dem System, die durch die vorstehend erwähnten Patentdokumente vorgeschlagen sind, kann nämlich die Drehzahl des Zahnradpaars, das zum Übertragen des Drehmoments verwendet wird, mit dessen Drehzahl vor dem Drehzahländerungsvorgang synchronisiert werden. Daher kann ein Schaltstoß verhindert oder minimiert werden und kann das Ausgangswellendrehmoment auch während eines Drehzahländerungsvorgangs aufrechterhalten werden.
Jedoch wird gemäß der Einheit oder dem System, die durch die vorstehend erwähnten Patentdokumente vorgeschlagen werden, das Kraftmaschinendrehmoment selektiv auf die zwei Kupplungswellen übertragen und ist der Motorgenerator der Differenzialbauart zwischen den Kupplungswellen senkrecht zu diesen Kupplungswellen durch das Kegelrad angeordnet. Daher muss die Anzahl der Wellen erhöht werden und müssen Zwischenräume zwischen den Wellen vergrößert werden. Aus diesem Grund wird die Leistungsübertragungseinheit insgesamt vergrößert und erhöht sich ihr Gewicht.
Die FR 2 824 509 A1 offenbart eine Leistungsübertragungseinheit, die Folgendes hat: eine Kraftmaschine; eine Vielzahl von Drehzahländerungszahnradpaaren, von denen jedes ein verschiedenes Übersetzungsverhältnis hat, und auf die Leistung, die von der Kraftmaschine abgegeben wird, übertragen wird; ein Ausgangselement zum Abgeben der Leistung, die von dem Drehzahländerungszahnradpaar übertragen wird; einen Differenzialmechanismus, der drei Drehelemente hat, um eine Differenzialfunktion durchzuführen, und bei dem ein erstes Drehelement der drei Drehelemente mit der Kraftmaschine verbunden ist; und einen Elektromotor, der mit einem zweiten Drehelement der drei Drehelemente verbunden ist. Die Vielzahl der Drehzahländerungspaare weisen ein erstes Zahnradpaar, das angepasst ist, um mit dem ersten Drehelement und dem Ausgangselement verbunden zu werden, und ein zweites Zahnradpaar auf, das angepasst ist, um mit einem dritten Drehelement der drei Drehelemente und dem Ausgangselement verbunden zu werden.
Weitere Leistungsübertragungseinheiten sind aus der US 2003 / 0 045 389 A1, der JP 2004 - 322 935 A sowie der DE 198 49 156 A1 bekannt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der technischen Probleme gemacht, die vorstehend beschrieben sind, und es ist ihre Aufgabe, eine Leistungsübertragungseinheit zur Verfügung zu stellen, die eine hervorragende Leistungsübertragungseffizienz hat, die in der Lage ist, das Auftreten eines Schaltstoßes zu verhindern, und die einfach verkleinert werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Leistungsübertragungseinheit gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Figurenliste

1 ist ein Prinzipdiagramm, das ein Beispiel einer Leistungsübertragungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen Schaltstufen und Eingriffszuständen der Kupplung in dem in 1 gezeigten Beispiel zeigt.
3 stellt nomografische Diagramme dar, die Betriebszustände des in 1 gezeigten Beispiels ausgehend von einer Situation, in welcher das Fahrzeug angehalten ist, bis zu einer Situation erklärt, in der die zweite Stufe eingerichtet ist.
4 ist ein Prinzipdiagramm, das ein weiteres Beispiel einer Leistungsübertragungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Prinzipdiagramm, das noch ein weiteres Beispiel einer Leistungsübertragungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist ein nomografisches Diagramm, das eine Situation des in 5 gezeigten Beispiels im Fall der Regenerierung von Energie erklärt.
7 ist ein Prinzipdiagramm, das ein Beispiel einer Leistungsübertragungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die mit zwei Ausgangswellen versehen ist.
8 ist ein Prinzipdiagramm, das ein weiteres Beispiel einer Leistungsübertragungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die mit zwei Ausgangswellen versehen ist.
9 ist eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen Schaltstufen und Eingriffszuständen der Kupplungen in dem in 8 gezeigten Beispiel zeigt.
10 ist ein Prinzipdiagramm, das ein Beispiel einer Leistungsübertragungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die mit einem Zahnradpaar zum Einrichten einer Rückwärtsstufe versehen ist.
11 ist eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen Schaltstufen und Eingriffszuständen der Kupplungen in dem in 10 gezeigten Beispiel zeigt.
12 ist ein Prinzipdiagramm, das ein weiteres Beispiel einer Leistungsübertragungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die mit einem Zahnradpaar zum Einrichten einer Rückwärtsstufe versehen ist.
13 ist eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen Schaltstufen und Eingriffszuständen der Kupplungen in dem in 12 gezeigten Beispiel zeigt.
14 ist ein Prinzipdiagramm, das ein Beispiel einer Leistungsübertragungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die mit einer Kupplung zum Trennen der Kraftmaschine versehen ist.
15 ist eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen Schaltstufen und Eingriffszuständen der Kupplungen in dem in 14 gezeigten Beispiel zeigt.
16 ist eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen Schaltstufen und Eingriffszuständen einer Sperrkupplung und einer Eingangskupplung in dem in 14 gezeigten Beispiel zeigt.
17 ist ein Prinzipdiagramm, das ein Beispiel einer Leistungsübertragungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der die Sperrkupplung angepasst ist, ebenso als Eingangskupplung zu funktionieren.
18 ist eine Tabelle, die Funktionen der Sperrkupplung in dem in 17 gezeigten Beispiel zeigt.
19 ist eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen Schaltstufen und Eingriffszuständen der Kupplung in dem in 17 gezeigten Beispiel zeigt.
20 ist ein Prinzipdiagramm, das ein Beispiel einer Leistungsübertragungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die zum Sperren des Motorgenerators konfiguriert ist.
21 ist eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen Schaltstufen und Eingriffszuständen der Kupplungen in dem in 20 gezeigten Beispiel zeigt.
22 stellt nomografische Diagramme dar, die Situationen des in 20 gezeigten Beispiels in allen Schaltstufen zu der zweiten Schaltstufe sowie einen Prozess einer Synchronsteuerung erklärt.
23 ist ein Prinzipdiagramm, das ein weiteres Beispiel einer Leistungsübertragungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die zum Anhalten des Motorgenerators konfiguriert ist.
24 ist ein Prinzipdiagramm, das ein Beispiel einer Leistungsübertragungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die mit einem Mechanismus zum Sperren der Kraftmaschine versehen ist.
25 ist eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen Schaltstufen und Eingriffszuständen der Kupplungen in dem in 24 gezeigten Beispiel zeigt.
26 stellt nomografische Diagramme dar, die Betriebszustände des in 24 gezeigten Beispiels in dem Fall, dass die Kraftmaschine gesperrt ist, und in dem Fall, dass die Kraftmaschine nicht gesperrt ist, erklären.
27 ist ein Prinzipdiagramm, das ein Beispiel einer Leistungsübertragungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die zum selektiven Sperren der Kraftmaschine und des Motorgenerators konfiguriert ist.
28 ist eine Ansicht, die vier Positionen einer Manschette der Sperrkupplung in dem in 27 gezeigten Beispiel zeigt.
29 ist eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen Schaltstufen und Eingriffszuständen der Kupplungen in dem in 27 gezeigten Beispiel zeigt.

BESTER WEG ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Als nächstes wird die Erfindung in Verbindung mit ihren spezifischen Beispielen beschrieben. Eine Leistungsübertragungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ist geeignet, Leistung, die von einer Kraftmaschine abgegeben wird, auf ein Ausgangselement durch ein Drehzahländerungszahnradpaar zu übertragen, das aus einer Vielzahl von Drehzahländerungszahnradpaaren ausgebildet wird, von denen jedes ein unterschiedliches Übersetzungsverhältnis hat, und um die Leistung von dem Ausgangselement abzugeben. Beispielsweise wird eine Brennkraftmaschine, wie z.B. eine Benzinkraftmaschine, eine Dieselkraftmaschine oder Ähnliches, typischerweise als Kraftmaschine verwendet, die als Antriebsaggregat funktioniert, aber kann eine andere Art einer Leistungseinheit, beispielsweise ein Motor oder Ähnliches, als Antriebsaggregat verwendet werden. Das Drehzahländerungszahnradpaar umfasst ein Antriebszahnrad und ein Abtriebszahnrad, die ständig in kämmendem Eingriff miteinander sind. Insbesondere kann das Drehzahländerungszahnradpaar, das gewöhnlich in einem bekannten manuellen Getriebe und einem Dualkupplungsgetriebe für Fahrzeuge verwendet wird, bei der Leistungsübertragungseinheit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Es ist erforderlich, dass eine Vielzahl von Drehzahländerungszahnradpaaren in der Leistungsübertragungseinheit angeordnet wird, und eine Anzahl von einstellbaren Drehzahländerungsverhältnissen (insbesondere Schaltstufen) kann durch Erhöhen der Anzahl der Drehzahländerungszahnradpaare vergrößert werden. Als Folge können eine Drehzahl und ein Antriebsdrehmoment des Antriebsaggregats genauer gesteuert werden. In einem in 1 gezeigten Beispiel sind vier Drehzahländerungszahnradpaare in der Leistungsübertragungseinheit angeordnet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Drehzahländerungszahnradpaare in ein erstes Drehzahländerungszahnradpaar und ein zweites Drehzahländerungszahnradpaar kategorisiert und wird Leistung von der Kraftmaschine auf das Ausgangselement selektiv von dem ersten Drehzahländerungszahnradpaar oder dem zweiten Drehzahländerungszahnradpaar übertragen. Zum Umschalten der Leistungsübertragungsroute zwischen dem ersten und dem zweiten Drehzahländerungszahnradpaarsystem ist die Leistungsübertragungseinheit der vorliegenden Erfindung mit einem Mechanismus versehen, der hauptsächlich aus einem Differenzialmechanismus besteht. Insbesondere weist der Differenzialmechanismus drei Drehelemente auf, um eine Differenzialfunktion durchzuführen, und sind ein Einzelritzelplanetengetriebemechanismus sowie ein Doppelritzelplanetengetriebemechanismus typisch als Differenzialmechanismus in Verwendung. Jedoch können Mechanismen, die andere als der Planetengetriebemechanismus sind, ebenso als Differenzialmechanismus verwendet werden. Zusätzlich ist das Drehelement ein Element des Differenzialmechanismus, das mit einer Art externem Element verbunden werden kann.
Die vorstehend erwähnten drei Drehelemente sind funktionell in ein Eingangselement, ein Ausgangselement und ein Reaktionselement (oder ein fixiertes Element) kategorisiert. Insbesondere ist gemäß der vorliegenden Erfindung die Kraftmaschine mit dem Eingangselement verbunden, sind die Antriebszahnräder der Zahnradpaare mit dem Ausgangselement verbunden und ist der Elektromotor mit dem Reaktionselement verbunden. Vorzugsweise wird ein Motorgenerator als Elektromotor verwendet, der nicht nur zum Abgeben der Leistung, wenn elektrische Leistung zu diesem zugeführt wird, sondern ebenso zum Erzeugen elektrischer Leistung angepasst ist, wenn er durch eine externe Kraft gedreht wird. Andererseits gibt die Kraftmaschine das Drehmoment in dem Fall ab, dass zu diesem Kraftstoff zugeführt wird, aber erzeugt ein Reibungsdrehmoment in dem Fall, dass kein Kraftstoff zugeführt wird, wenn er nämlich nicht aktiviert ist. Daher kann in dem Fall, dass die Leistungsübertragungseinheit, die an dem Fahrzeug montiert ist, mit einem Rad verbunden ist und der Elektromotor als Generator funktioniert, während er ein negatives Drehmoment bildet, Leistung ebenso von dem Ausgangselement in den Differenzialmechanismus eingeleitet werden. Aus diesem Grund werden das vorstehend erwähnte Eingangselement, Ausgangselement und Reaktionselement nicht permanent als Eingangselement, Ausgangselement und Reaktionselement funktionieren. Beispielsweise kann das Eingangselement umgeschaltet werden, so dass dieses als Reaktionselement funktioniert, oder kann das Reaktionselement umgeschaltet werden, so dass dieses in Abhängigkeit von der Situation als Ausgangselement funktioniert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Differenzialmechanismus durch den Sperrmechanismus ohne Verwendung des Elektromotors integriert werden. Daher kann die Leistungsübertragungseffizienz in dem Fall verbessert werden, dass eine Schaltstufe durch das erste Zahnradpaar eingerichtet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Leistungsübertragungseinheit die Starteinrichtung auf, die das zweite Zahnradpaar mit dem dritten Drehelement und dem Ausgangselement verbindet, wenn die Leistung an das Ausgangselement abgegeben wird, um das Fahrzeug zu starten, während gestattet wird, dass der Differenzialmechanismus die Differenzialfunktion durchführt, und verhindert dann, dass der Differenzialmechanismus die Differenzialfunktion durchführt. Daher können die Drehmomente und Drehzahlen des dritten Drehelements und des zweiten Zahnradpaars, das damit verbunden ist, durch Verändern des Drehmoments oder der Drehzahl des Elektromotors variiert werden, wenn die Kraftmaschine angetrieben wird. Demgemäß kann das Drehmoment, das von dem dritten Drehelement abgegeben wird, graduell erhöht werden, indem das dritte Drehelement angehalten wird, indem der Elektromotor gesteuert wird, wenn die Kraftmaschine angetrieben wird, und ferner durch Steuern des Elektromotors. Dann kann die Kraftmaschine direkt mit dem zweiten Zahnradpaar durch Sperren des Differenzialmechanismus verbunden werden. Aus diesem Grund ist es unnötig, einen Mechanismus zum Aufrechterhalten der Drehung der Kraftmaschine anzuordnen, wenn die Drehung des Ausgangselements angehalten ist, oder einen Mechanismus zum Starten des Fahrzeugs. Folglich kann die Leistungsübertragungseinheit insgesamt verkleinert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Leistungsübertragungseinheit ferner eine Motorisierungsregenerationseinrichtung auf, die eines der Drehzahländerungszahnradpaare mit dem Ausgangselement und einem der Drehelemente verbindet, was den Elektromotor aktiviert, und die verhindert, dass der Differenzialmechanismus eine Differenzialfunktion durchführt, nämlich unter der Bedingung, dass die Kraftmaschine nicht angetrieben wird. Daher kann das Ausgangselement mit dem Differenzialmechanismus durch eines der Drehzahländerungszahnradpaare auf eine Weise verbunden werden, um das Drehmoment zu übertragen, und kann verhindert werden, dass der Differenzialmechanismus die Differenzialfunktion durchführt, so dass dieser integral gedreht wird. Als Folge wird der Elektromotor, der mit dem Differenzialmechanismus verbunden ist, direkt mit dem Ausgangselement durch eines der Drehzahländerungszahnradpaare verbunden. Demgemäß kann die Leistung des Elektromotors von dem Ausgangselement abgegeben werden, indem der Strom zu dem Elektromotor zugeführt wird, um den Elektromotor anzutreiben. Dagegen wird dem Elektromotor gestattet, als Generator zu dienen, um Energie zu regenerieren, indem die Leistung des Ausgangselements auf diesen übertragen wird, so dass der Elektromotor sich dreht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Leistungsübertragungseinheit ferner eine Motorisierungsregenerationseinrichtung auf, die das zweite Zahnradpaar mit dem Ausgangselement und dem dritten Drehelement verbindet, was den Elektromotor aktiviert, und die den Differenzialmechanismus entsperrt, um dadurch zu gestatten, dass der Differenzialmechanismus die Differenzialfunktion durchführt, nämlich unter der Bedingung, dass die Kraftmaschine nicht angetrieben wird. In dem Fall, dass die Kraftmaschine nicht angetrieben wird, wirkt ein Widerstand der Kraftmaschine als Reaktion gegenüber dem ersten Drehelement. Daher kann das Drehmoment des Elektromotors auf das Ausgangselement übertragen werden und kann die Leistung des Ausgangselements auf den Elektromotor übertragen werden, indem der Differenzialmechanismus entsperrt ist, so dass dieser die Differenzialfunktion durchführt, und indem das zweite Zahnradpaar mit dem Ausgangselement auf eine Weise verbunden ist, dass es das Drehmoment überträgt. Aus diesem Grund kann die Leistung des Elektromotors von dem Ausgangselement abgegeben werden, indem der Elektromotor angetrieben wird, indem auf diesen ein Strom aufgebracht wird, nämlich in der Schaltstufe, die durch das zweite Zahnradpaar eingerichtet ist. Darüber hinaus wird dem Elektromotor gestattet, als Generator zu dienen, um Energie zu regenerieren, indem die Leistung des Ausgangselements auf den Elektromotor übertragen wird, um den Elektromotor drehbar anzutreiben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Motorisierungsregenerationseinrichtung eine Einrichtung zum Entsperren des Differenzialmechanismus in dem Fall auf, dass die Drehzahl des Elektromotors höher als diejenige der Kraftmaschine ist, und steht ein Drehmoment des Elektromotors im Gleichgewicht mit einem Reibungsdrehmoment der Kraftmaschine. Daher steht das Reibungsdrehmoment der Kraftmaschine, das als Reaktion gegen das erste Drehelement des Differenzialmechanismus wirkt, im Gleichgewicht mit dem Drehmoment des Elektromotors, der mit dem zweiten Drehelement verbunden ist. In dieser Situation ist die Drehzahl des Elektromotors höher als diejenige der Kraftmaschine. In dem Fall der Regeneration der Energie durch Drehen des Elektromotors durch die Leistung von dem Ausgangselement wird nämlich ein Anteil der elektrischen Energie, die durch den Elektromotor umgewandelt wird, erhöht. Daher kann eine Regenerationseffizienz im Vergleich mit dem Fall der Regeneration der Energie durch den Elektromotor durch Sperren des Differenzialmechanismus verbessert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Ausgangselement zwei Ausgangswellen auf, die parallel zueinander angeordnet sind, und sind Abtriebszahnräder der Drehzahländerungszahnradpaare an diesen Ausgangswellen mit einem Abstand angeordnet. Da zwei der Ausgangswellen, an denen die Abtriebszahnräder angeordnet sind, vorgesehen sind, kann die Anzahl der Abtriebszahnräder, die in der axialen Richtung anzuordnen sind, verringert werden. Daher können die Längen der Ausgangswellen relativ verkürzt werden, so dass die Leistungsübertragungseinheit insgesamt verkleinert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Zahnradpaare mit Übersetzungsverhältnissen zum Einrichten der Schaltstufen, die angrenzend aneinander liegen, individuell mit unterschiedlichen Drehelementen und den Ausgangswellen verbunden. Zur Erklärung wird die Schaltstufe, die durch das Zahnradpaar mit dem größten Drehzahländerungsverhältnis eingerichtet wird, als erstes Drehzahländerungsverhältnis (oder erste Schaltstufe) bezeichnet, und wird die Schaltstufe, die benachbart an die Schaltstufe liegt, die durch das Zahnradpaar mit dem größten Drehzahländerungsverhältnis eingerichtet wird, als zweites Drehzahländerungsverhältnis (oder zweite Schaltstufe) bezeichnet. Unter der Bedingung können gemäß der Leistungsübertragungseinheit der vorliegenden Erfindung die zwei Zahnradpaare zum Einrichten von ungeraden Stufen (oder ungeraden Verhältnissen) oder die zwei Zahnradpaare zum Einrichten der geraden Stufen (oder geraden Verhältnissen) selektiv mit dem Ausgangselement oder jedem der Drehelemente durch einen gemeinsamen Verbindungsmechanismus verbunden werden, der zwischen diesen Zahnradpaaren angeordnet ist. Daher kann die Anzahl der Teile verringert werden. Aus diesem Grund kann der Aufbau der Leistungsübertragungseinheit vereinfacht werden und kann die Leistungsübertragungseinheit insgesamt verkleinert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Kupplungsmechanismus zum selektiven Verbinden der Abtriebszahnräder an der Ausgangswelle mit der Ausgangswelle an jeder Ausgangswelle angeordnet und ist einer der Kupplungsmechanismen an einer entgegengesetzten Seite des anderen Kupplungsmechanismus in der axialen Richtung über die Abtriebszahnräder angeordnet. Somit sind die Position des Kupplungsmechanismus, der an einer der Ausgangswellen angeordnet ist, und die Position des Kupplungsmechanismus, der an der anderen Ausgangswelle angeordnet ist, zueinander in der axialen Richtung versetzt. Diese Kupplungsmechanismen überschneiden sich nämlich nicht in der radialen Richtung so dass der Abstand zwischen den Ausgangswellen verkürzt werden kann. Somit kann die Leistungsübertragungseinheit insgesamt verkleinert werden.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist die Leistungsübertragungseinheit sechs Drehzahländerungszahnradpaare zum Antreiben des Fahrzeugs in der Vorwärtsrichtung auf. Die Abtriebszahnräder von vier der Zahnradpaare sind an einer der Ausgangswellen auf eine Weise angeordnet, so dass sie mit dieser selektiv verbunden werden, und Abtriebszahnräder der übrigen zwei Zahnradpaare sind an der anderen Ausgangswelle auf eine Weise angeordnet, so dass diese selektiv damit verbunden werden. Alternativ weist die Leistungsübertragungseinheit der vorliegenden Erfindung ferner Folgendes auf: den ersten Kupplungsmechanismus, der gestattet, dass das Zahnradpaar des größten Übersetzungsverhältnisses und das Zahnradpaar des kleinsten Übersetzungsverhältnisses, die benachbart aneinander an einer der Ausgangswellen angeordnet sind, selektiv das Drehmoment zu der einen der Ausgangswellen selektiv überträgt; den zweiten Kupplungsmechanismus, der gestattet, dass das erste ungerade Zahnradpaar, dessen Übersetzungsverhältnis kleiner als das größte Übersetzungsverhältnis ist, um eine Schaltstufe einzurichten, die zwei Stufen höher als die Schaltstufe des größten Übersetzungsverhältnisses ist, und das zweite ungerade Zahnradpaar, dessen Übersetzungsverhältnis kleiner als das des ersten ungeraden Zahnradpaars ist, um die Schaltstufe einzurichten, die zwei Stufen höher als die Schaltstufe ist, die durch das erste ungerade Zahnradpaar eingerichtet wird, die benachbart zueinander an der anderen Ausgangswelle angeordnet sind, das Drehmoment selektiv zu der anderen Ausgangswelle übertragen; und den dritten Kupplungsmechanismus, der gestattet, dass das erste gerade Zahnradpaar, dessen Übersetzungsverhältnis kleiner als das größte Übersetzungsverhältnis ist, um die Schaltstufe einzurichten, die eine Stufe höher als die Schaltstufe des größten Übersetzungsverhältnisses ist, und das zweite gerade Zahnradpaar, dessen Übersetzungsverhältnis kleiner als dasjenige des ersten geraden Zahnradpaars ist, um die Schaltstufe einzurichten, die zwei Stufen höher als die Schaltstufe ist, die durch das erste gerade Zahnradpaar eingerichtet wird, die benachbart zueinander an der einen der Ausgangswellen angeordnet sind, das Drehmoment selektiv zu der einen der Ausgangswellen übertragen. Daher kann der Kupplungsmechanismus zum Verbinden der Zahnradpaare mit der Ausgangswelle zwischen den Zahnradpaaren an der Ausgangswelle angeordnet werden, so dass sich die Anzahl der Elemente verringert. Aus diesem Grund kann die Leistungsübertragungseinheit insgesamt verkleinert werden.
Die Leistungsübertragungseinheit der vorliegenden Erfindung weist ferner einen Umkehrmechanismus auf, der ein Drehmoment abgibt, das auf diesen von dem Differenzialmechanismus übertragen wird, während er eine Richtung des Drehmoments umkehrt, so dass diese entgegengesetzt zu derjenigen des Drehmoments ist, das auf das Ausgangselement durch das Drehzahländerungszahnradpaar übertragen wird. Daher kann die Richtung des Drehmoments, das sich an der Ausgangswelle ergibt, umgekehrt werden, so dass es entgegengesetzt zu der Richtung des Drehmoments ist, das durch die Zahnradpaare übertragen wird. Daher kann das Fahrzeug, an dem die Leistungsübertragungseinheit montiert ist, rückwärts fahren.
Der Umkehrmechanismus weist den Schaltmechanismus auf, der das Ausgangselement selektiv mit dem dritten Drehelement verbindet. Daher ist es dem Differenzialmechanismus gestattet, die Differenzialfunktion durchzuführen, auch wenn das Fahrzeug in der Rückwärtsstufe startet, wie es bei den vorstehend genannten Beispielen ist. Aus diesem Grund ist es dem Fahrzeug gestattet, problemlos in der Rückwärtsrichtung in der Rückwärtsstufe zu starten, ohne dass ein spezieller Mechanismus zum Starten des Fahrzeugs erforderlich ist.
Die Leistungsübertragungseinheit der vorliegenden Erfindung weist ferner einen Trennungsmechanismus auf, der die Kraftmaschine von dem ersten Drehelement des Differenzialmechanismus trennt, um zu verhindern, dass das Drehmoment auf das erste Drehelement übertragen wird. Da die Kraftmaschine von dem Differenzialmechanismus durch den Trennungsmechanismus getrennt werden kann, wird die Kraftmaschine auch in dem Fall nicht gleichzeitig gedreht, dass der Elektromotor durch die Leistung gedreht wird, die von dem Ausgangselement übertragen wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Trennungsmechanismus den selektiven Eingriffsmechanismus auf, der eine Hülse zwischen Folgendem Schalten kann: der ersten Position, in der die Kraftmaschine von dem ersten Drehelement getrennt ist, und jedes der Drehelemente des Differenzialmechanismus miteinander verbunden sind, um den Differenzialmechanismus zu sperren; einer zweiten Position, in der die Kraftmaschine mit dem ersten Drehelement verbunden ist, und jedes der Drehelemente des Differenzialmechanismus miteinander verbunden ist, um den Differenzialmechanismus zu sperren; und der dritten Position, in der die Kraftmaschine mit dem ersten Drehelement verbunden ist und die Drehelemente des Differenzialmechanismus, die miteinander verbunden sind, voneinander getrennt werden, um den Differenzialmechanismus zu entsperren. Somit kann die Leistungsübertragungsbedingung oder der Betriebsmodus zwischen drei Betriebsarten durch einen selektiven Eingriffsmechanismus geschaltet werden. Daher kann der Schaltmechanismus zum Schalten der Leistungsübertragungsbedingung oder des Betriebsmodus strukturell vereinfacht werden.
Die Leistungsübertragungseinheit der vorliegenden Erfindung weist ferner einen Elektromotorsperrmechanismus auf, der eine Drehung des Elektromotors anhält, der mit dem zweiten Drehelement des Differenzialmechanismus verbunden ist. Daher wird die Drehung des zweiten Drehelements durch Sperren des Elektromotors angehalten. In dieser Situation funktioniert der Differenzialmechanismus als Getriebe, so dass das Drehmoment, das von der Kraftmaschine abgegeben wird, von dem Differenzialmechanismus abgegeben wird, während es verstärkt oder gedämpft wird. Somit kann eine Drehzahländerung sowohl durch den Differenzialmechanismus als auch durch die Drehzahländerungszahnradpaare durchgeführt werden. Als Folge kann die Anzahl von einstellbaren Drehzahländerungsverhältnissen (insbesondere Schaltstufen) auf mehr als die Anzahl der Zahnradpaare erhöht werden. Zusätzlich kann in dem Fall der Vornahme eines Drehzahländerungsbetriebs durch Umschalten des Drehzahländerungszahnradpaars, das mit der Drehmomentübertragung verknüpft ist, eine Drehzahl des Zahnradpaars, das mit der Drehmomentübertragung nach dem Drehzahländerungsbetrieb verknüpft ist, mit dessen Drehzahl nach dem Drehzahländerungsbetrieb durch den Elektromotor synchronisiert werden, indem der Elektromotor entsperrt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Elektromotorsperrmechanismus einen Mechanismus auf, der angepasst ist, die Drehung des Elektromotors in dem Fall anzuhalten, dass das zweite Zahnradpaar mit dem dritten Drehelement und dem Ausgangselement verbunden ist. In dem Fall, dass der Elektromotor gesperrt wird, funktioniert das zweite Drehelement, das mit dem Elektromotor verbunden ist, als Fixierelement, und funktioniert das dritte Drehelement als Ausgangselement. Da das dritte Drehelement somit mit dem Ausgangselement durch das zweite Zahnradpaar verbunden wird, wird die Leistung, die von der Kraftmaschine abgegeben wird, auf das Ausgangselement übertragen, und wird die Drehzahl der Kraftmaschine durch den Differenzialmechanismus und das zweite Zahnradpaar über das Ausgangselement geändert. Die Kraftmaschine ist nämlich mit dem Ausgangselement direkt und mechanisch verbunden, wobei daher die Leistung effizient dazwischen übertragen werden kann.
Die Leistungsübertragungseinheit der vorliegenden Erfindung weist ferner den Kraftmaschinensperrmechanismus auf, der eine Drehung der Kraftmaschine anhält. Daher wird die Kraftmaschine nicht gleichzeitig auch in dem Fall gedreht werden, dass die Leistung, die von dem Elektromotor abgegeben wird, auf das Ausgangselement übertragen wird, wie auch in dem Fall der Übertragung der Leistung von dem Ausgangselement auf den Elektromotor. Aus diesem Grund wird verhindert, dass die Leistung durch die Kraftmaschine verbraucht wird und wird daher die Energieeffizienz verbessert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Kraftmaschinensperrmechanismus den Mechanismus auf, der angepasst ist, um die Drehung der Kraftmaschine in dem Fall anzuhalten, dass das zweite Zahnradpaar mit dem dritten Drehelement und dem Ausgangselement verbunden ist und der Elektromotor angetrieben wird. Daher kann die Kraftmaschine in beiden Fällen blockiert werden, in welchem der Elektromotor zum Abgegeben der Leistung angetrieben wird, und in welchem der Elektromotor als Generator gedreht wird. Da somit verhindert wird, dass die Kraftmaschine sich gleichzeitig in dem Fall dreht, dass der Elektromotor mit dem Ausgangselement durch den Differenzialmechanismus verbunden ist, kann die Leistungsübertragungseffizienz zwischen dem Elektromotor und dem Ausgangselement verbessert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Kraftmaschinensperrmechanismus ebenso den Mechanismus auf, der dessen Hülle zwischen Folgendem schalten kann: einer ersten Position, in der die Drehung der Kraftmaschine angehalten ist; einer zweiten Position, in der jedes der Drehelemente des Differenzialmechanismus miteinander verbunden ist, um den Differenzialmechanismus zu sperren; und einer Elektromotorsperrposition, in der die Drehung des Elektromotors angehalten ist. Somit können die Kraftmaschine, der Differenzialmechanismus und der Elektromotor durch einen Mechanismus blockiert werden. Daher kann der Mechanismus zum Sperren dieser Elemente strukturell vereinfacht werden und wird die Leistungsübertragungseinheit dadurch insgesamt verkleinert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Differenzialmechanismus einen Planetengetriebemechanismus mit einem Sonnenrad als Außenzahnrad; einem Hohlrad als Innenzahnrad, das konzentrisch zu dem Sonnenrad angeordnet ist; und einem Träger auf, der ein Ritzel, das zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad angeordnet ist, drehbar und umlauffähig hält. Zusätzlich ist der Träger mit der Kraftmaschine verbunden, ist das Sonnenrad mit dem Elektromotor verbunden, ist die erste Antriebswelle, die mit dem Träger verbunden ist, und die zweite Antriebswelle, die mit dem Hohlrad verbunden ist, konzentrisch zueinander und koaxial zu der Drehmitte des Planetengetriebemechanismus verbunden, und sind die Antriebszahnräder der Drehzahländerungszahnradpaare an diesen Wellen angeordnet. Daher kann die Anzahl von erforderlichen Wellen unter Verwendung eines Planetengetriebemechanismus als Differenzialmechanismus verringert werden. Da darüber hinaus die Abmessung der Leistungsübertragungseinheit in der radialen Richtung verringert werden kann, kann die Leistungsübertragungseinheit insgesamt verkleinert werden.
1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Leistungsübertragungseinheit mit einem Differenzialmechanismus zeigt, der hauptsächlich aus einem Einzelritzelplanetengetriebemechanismus besteht. Wie in 1 gezeigt ist, weist der Einzelritzelplanetengetriebemechanismus 1 entsprechend dem Differenzialmechanismus der vorliegenden Erfindung Folgendes auf: ein Sonnenrad Sn als Außenzahnrad; ein Hohlrad Rg als Innenzahnrad, das konzentrisch zu dem Sonnenrad Sn angeordnet ist; und einen Träger Cr, der ein Ritzel, das mit dem Sonnenrad Sn und dem Hohlrad Rg kämmend eingreift, drehbar und umlauffähig hält.
Eine Kraftmaschine (ENG) 2 ist mit dem Träger Cr verbunden. Die Kraftmaschine 2 und der Planetengetriebemechanismus 1 sind vorzugsweise konzentrisch zueinander angeordnet. Jedoch können die Kraftmaschine 2 und der Planetengetriebemechanismus 1 ebenso an unterschiedlichen Achsen angeordnet werden und durch einen Getriebemechanismus, wie zum Beispiel einen Zahnradmechanismus, eine Kette usw. verbunden werden. Andererseits ist ein Motorgenerator (MG) 3 entsprechend dem Elektromotor der vorliegenden Erfindung mit dem Sonnenrad Sn verbunden. Beispielsweise ist der Motorgenerator 3 ein Synchronmotor der Permanentmagnetbauart und ist ein Rotor von diesem mit dem Sonnenrad Sn verbunden und ist ein Stator von diesem mit einem nicht gezeigten Gehäuse oder Ähnlichem fixiert. Der Motorgenerator 3 ist insgesamt ringförmig oder zylindrisch ausgebildet und der Planetengetriebemechanismus 1 ist an einer inneren Umfangsseite des Motorgenerators 3 angeordnet. Der Motorgenerator 3 und der Planetengetriebemechanismus 1 sind nämlich an einem im Wesentlichen selben Ort in der axialen Richtung gelegen und der Motorgenerator 3 und der Planetengetriebemechanismus 1 sind zumindest teilweise in der radialen Richtung überschnitten. Aus diesem Grund kann der Motorgenerator 3 ein relativ großes Drehmoment abgegeben, indem die Abmessung seines äußeren Umfangs vergrößert ist, und kann der Innenraum der Leistungsübertragungseinheit effizient durch Anordnen eines diametral großen Anschnitts des Motorgenerators 3 an der Seite der Kraftmaschine 3 verwendet werden.
Der Motorgenerator 3 ist mit einer elektrischen Speichervorrichtung 5, wie zum Beispiel einer Sekundärbatterie oder Ähnlichem, durch eine Steuerung 4, wie zum Beispiel einen Wandler, verbunden. Die Steuerung 4 ist geeignet, ein Ausgangsdrehmoment und eine Drehzahl der Motorgenerators 3 zu steuern, indem ein Strom oder eine Spannung, die zu dem Motorgenerator 4 zugeführt wird, zu verändern, und einen Betrag elektrischer Energie zu steuern, die in dem Fall erzeugt wird, dass der Motorgenerator 3 durch eine externe Kraft drehbar angetrieben wird, ebenso wie das Drehmoment, um eine solche Erzeugung durchzuführen.
Die Drehzahl des Sonnenrads Sn, das mit dem Motorgenerator 3 verbunden ist, kann durch Steuern des Motorgenerators 3 gesteuert werden, wie vorstehend erklärt ist. Daher wird der Planetengetriebemechanismus 1 die Differenzialfunktion nicht durchführen und wird integral durch Synchronisieren der Drehzahl des Sonnenrads Sn mit den Drehzahlen des Trägers Cr und des Hohlrads Rg gedreht werden. Zum integralen Drehen des Planetengetriebemechanismus 1 oder Verbrauchen der elektrischen Energie ist die Leistungsübertragungseinheit der vorliegenden Erfindung mit einem Sperrmechanismus versehen. Insbesondere ist der Sperrmechanismus angepasst, um den Planetengetriebemechanismus 1 zu integrieren, indem zumindest zwei der Drehelemente des Planetengetriebemechanismus 1 miteinander verbunden werden, und besteht der Sperrmechanismus hauptsächlich aus einem Eingriffsmechanismus, wie zum Beispiel einer positiven Kupplung (insbesondere eine Klauenkupplung), einer Reibungskupplung oder Ähnlichem.
Insbesondere ist das Beispiel, das in 1 gezeigt ist, mit einem Sperrmechanismus (insbesondere einer Sperrkupplung) SL zum selektiven Verbinden des Trägers Cr und des Sonnenrads Sn miteinander verbunden. Beispielsweise besteht die Sperrkupplung SL aus einer Klauenkupplung, die angepasst ist, um den Träger Cr und das Sonnenrad Sn durch kämmenden Eingriff einer Hülse von dieser mit einer Verzahnung zu verbinden. Insbesondere ist eine Nabe 7 an einer Eingangswelle 6 ausgebildet, die die Kraftmaschine 2 mit dem Träger Cr verbindet, und ist eine Hülse 8 im Eingriff mit einer Verzahnung, die an einer äußeren Umfangsfläche der Nabe 7 ausgebildet ist, nämlich auf eine Weise, so dass sie sich in einer axialen Richtung der Nabe 7 bewegt und integral mit der Nabe 7 dreht. Unterdessen ist eine Verzahnung 9, mit der die Hülse 8 verzahnt ist, an einem Element ausgebildet, das mit dem Sonnenrad Sn integriert ist, oder einem Element, dass das Sonnenrad Sn mit dem Rotor des Motorgenerators 3 verbindet. Somit können der Träger Cr und das Sonnenrad Sn miteinander zumindest in der Drehrichtung durch Bewegen der Hülse 8 in Richtung auf die Seite des Sonnenrads Sn verbunden werden, um dadurch die Hülse 8 mit der Verzahnung 9 zu verzahnen. Zum Hin- und Herbewegen der Hülse 8 in der axialen Richtung ist die Leistungsübertragungseinheit mit einem Stellglied 10 versehen. Hier können Stellglieder der elektrischen Bauart und der hydraulischen Bauart als Stellglied 10 verwendet werden. Eine erste Antriebswelle 11 und eine zweite Antriebswelle 12 sind in der entgegengesetzten Seite der Kraftmaschine 2 über den Planetengetriebemechanismus 1 angeordnet. Insbesondere ist die erste Antriebswelle 11 koaxial zu einer Mittelachse des Planetengetriebemechanismus 1 drehbar angeordnet und ist einer ihrer Endabschnitte mit dem Träger Cr verbunden. Wie beschrieben ist, ist der Träger Cr mit der Kraftmaschine 2 verbunden, ist nämlich die erste Antriebswelle 11 ebenso mit der Kraftmaschine 2 verbunden. Unterdessen ist die zweite Antriebswelle 12 in die erste Antriebswelle 11 auf eine Weise gesetzt, so dass diese sich relativ zu der ersten Antriebswelle 11 dreht und ist einer der Endabschnitte der zweiten Antriebswelle 12 mit dem Hohlrad Rg verbunden. Gemäß dem in 1 gezeigten Beispiel entspricht daher der Träger Cr dem ersten Drehelement der vorliegenden Erfindung, entspricht das Sonnenrad Sn dem zweiten Drehelement der vorliegenden Erfindung und entspricht das Hohlrad Rg dem dritten Drehelement der vorliegenden Erfindung.
Die erste Antriebswelle 11 ist länger als die hohle zweite Antriebswelle 12, wobei dadurch die erste Antriebswelle 11 von der zweiten Antriebswelle 12 vorsteht. Eine Ausgangswelle 13 entsprechend dem Ausgangselement der vorliegenden Erfindung ist parallel zu den Antriebswellen 11 und 12 drehbar angeordnet und vier Paare von Drehzahländerungszahnradpaaren 14, 15, 16 und 17 sind zwischen der Ausgangswelle 13 und den Antriebswellen 11 und 12 angeordnet. Jedes Drehzahländerungszahnradpaar 14, 15, 16 und 17 weist ein Antriebszahnrad 14a, 15a, 16a und 17a individuell auf und ein Abtriebszahnrad 14b, 15b, 16b und 17b, die individuell im Eingriff mit dem Antriebszahnrad 14a, 15a, 16a und 17a sind. Hier ist jede Übersetzung von Anzahlen von Zähnen zwischen den Antriebszahnrädern 14a, 15a, 16a und 17a und dem Abtriebszahnrad 14b, 15b, 16b und 17b voneinander verschieden, sind anders gesagt Übersetzungsverhältnisse der Drehzahländerungszahnradpaare 14, 15, 16 und 17 voneinander verschieden. Diese Drehzahländerungszahnradpaare 14, 15, 16 und 17 sind nämlich geeignet, um erste bis vierte Schaltstufen (insbesondere Drehzahländerungsverhältnisse) individuell einzurichten, und sind die Übersetzungsverhältnisse dieser Zahnradpaare 14, 15, 16 und 17 in einer Abfolge verringert.
Insbesondere sind das Antriebszahnrad 14a des ersten Zahnradpaars 14, das das größte Übersetzungsverhältnis hat, und das Antriebszahnrad 16a des dritten Zahnradpaars 16, das das drittgrößte Übersetzungsverhältnis hat, an die zweite Antriebswelle 12 gesetzt. Andererseits sind das Antriebszahnrad 15a des zweiten Zahnradpaars 15, das das zweitgrößte Übersetzungsverhältnis hat, und das Antriebszahnrad 17a des vierten Zahnradpaars 17, das das kleinste Übersetzungsverhältnis hat, auf den Abschnitt der ersten Antriebswelle 11 gesetzt, der von der zweiten Antriebswelle 12 vorsteht. Die Drehzahländerungszahnradpaare 14 und 16 zum Einrichten der ungeraden Schaltstufen sind nämlich zwischen einer der Antriebswellen 12 und der Ausgangswellen 13 angeordnet, und die Drehzahländerungszahnradpaare 15 und 17 zum Einrichten der geraden Schaltstufen sind zwischen die andere Antriebswelle 11 und die andere Ausgangswelle 13 angeordnet.
Das Abtriebszahnrad 14b, 15b, 16b und 17b der Drehzahländerungszahnradpaare 14, 15, 16 und 17 sind an der Ausgangswelle 13 auf eine Weise angeordnet, so dass diese sich um die Ausgangswelle 13 drehen, nämlich in der Reihenfolge des ersten Abtriebszahnrads 14b, des dritten Abtriebszahnrads 16b, des zweiten Abtriebszahnrads 15b und des vierten Abtriebszahnrads 17b von der rechten Seite von 1 ausgehend.
Diese Drehzahländerungszahnradpaare 14, 15, 16 und 17 sind angepasst, um selektiv mit der Ausgangswelle 13 verbunden zu werden. Zu diesem Zweck ist die Leistungsübertragungseinheit mit einem Kupplungsmechanismus versehen. Beispielsweise kann eine Reibungskupplung, eine Klauenkupplung oder Ähnliches als Kupplungsmechanismus verwendet werden, und wird in dem 1 gezeigten Beispiel eine Klauenkupplung verwendet. In diesem Beispiel sind zwei Klauenkupplungen in der Leistungsübertragungseinheit angeordnet. Insbesondere ist eine der Klauenkupplungen zwischen dem ersten Abtriebszahnrad 14b und dem dritten Abtriebszahnrad 16b angeordnet und ist die andere Klauenkupplung zwischen dem zweiten Abtriebszahnrad 15b und dem vierten Abtriebszahnrad 17b angeordnet.
Zum selektiven Verbinden des ersten Abtriebszahnrads 14b und des dritten Abtriebszahnrads 16b mit der Ausgangswelle 13 ist das in 1 gezeigte Beispiel mit einer Kupplung S1 zum Einrichten der ungeraden Schaltstufen versehen. Die Kupplung S1 ist strukturell identisch mit der vorstehend erwähnten Sperrkupplung FL, die zum Sperren des Planetengetriebemechanismus 1 angepasst ist, um dadurch den Planetengetriebemechanismus 1 zu integrieren. Insbesondere weist die Kupplung S1 Folgendes auf: eine Hülse 19, die mit einer Nabe 18 verzahnt ist, die mit der Ausgangswelle 13 auf eine Weise integriert ist, dass sie in ihre axiale Richtung hin- und herläuft; und eine Verzahnung 20, die mit dem ersten Abtriebszahnrad 14b integriert ist, und eine Verzahnung 21, die mit dem dritten Abtriebszahnrad 16b integriert ist, sind an beiden Seiten der Nabe 18 gelegen.
Daher ist das erste Abtriebszahnrad 14b mit der Ausgangswelle 13 durch die Hülse 19 und die Nabe 18 durch Bewegen der Hülse 19 in Richtung auf die Seite des ersten Abtriebszahnrads 14b verbunden, um dadurch die Hülse 19 mit der Verzahnung 20 in Eingriff zu bringen. In ähnlicher Weise wird das dritte Abtriebszahnrad 16b mit der Ausgangswelle 13 durch die Hülse 19 und die Nabe 18 durch Bewegen der Hülse 19 in Richtung auf die Seite des dritten Abtriebszahnrads 16b verbunden, um dadurch die Hülse 18 mit der Verzahnung 21 in Eingriff zu bringen.
Unterdessen ist zum selektiven Verbinden des zweiten Abtriebszahnrads 15b und des vierten Abtriebszahnrads 17b mit der Ausgangswelle 13 das in 1 gezeigte Beispiel mit einer Kupplung S2 zum Einrichten der geraden Schaltstufen versehen. Die Kupplung S2 ist strukturell identisch mit der vorstehend erwähnten Kupplung S1 zum Einrichten der ungeraden Schaltstufen. Insbesondere weist die Kupplung S2 Folgendes auf: eine Hülse 23, die mit einer Nabe 22 verzahnt ist, die mit der Ausgangswelle 13 integriert ist, nämlich auf eine Weise, dass sie in ihre axiale Richtung hin- und herläuft; und eine Verzahnung 24, die mit dem zweiten Abtriebszahnrad 15b integriert ist, und eine Verzahnung 25, die mit dem vierten Abtriebszahnrad 17b integriert ist, die an beiden Seiten der Nabe 22 gelegen ist. Daher wird das zweite Abtriebszahnrad 15b mit der Ausgangswelle 13 durch die Hülse 23 und die Nabe 22 durch Bewegen der Hülse 23 in Richtung auf die Seite des zweiten Abtriebszahnrads 15b verbunden, wodurch die Hülse 23 mit der Verzahnung 23 in Eingriff gelangt. In ähnlicher Weise wird das vierte Abtriebszahnrad 17b mit der Ausgangswelle 13 durch die Hülse 23 und die Nabe 22 durch Bewegen der Hülse 23 in Richtung auf die Seite des vierten Abtriebszahnrads 17b verbunden, wodurch die Hülse 23 mit der Verzahnung 25 in Eingriff gebracht wird.
Zum Hin- und Herbewegen der Hülse 19 der Klauenkupplung S1 zum Einrichten der ungeraden Schaltstufen und der Hülse 23 der Klauenkupplung S2 zum Einrichten der geraden Schaltstufen ist das in 1 gezeigte Beispiel mit einem Stellglied 26 sowie einem Stellglied 27 versehen. Hier können Stellglieder der hydraulischen Bauart und der elektrischen Bauart als Stellglieder 26 und 27 verwendet werden.
Die Ausgangswelle 13 ist mit dem Differenzial 29, das als Endreduktionsmechanismus funktioniert, durch ein Vorgelegerad 28 verbunden, das an einem seiner Endabschnitte der Seite des Planetengetriebes 1 angeordnet ist. Insbesondere ist das Differenzial 29 ein bekannter Zahnradmechanismus, der Folgendes aufweist: ein Differenzialgehäuse, das mit dem Hohlrad 30 integriert ist, das mit dem Vorgelegerad 28 kämmend eingreift; ein Ritzel, das in dem Differenzialgehäuse angeordnet ist; und ein Paar von Seitenrädern, die mit dem Ritzel kämmend eingreifen (die vorstehend aufgelisteten Elemente sind nicht gezeigt). Eine Achse 31 zum Übertragen des Drehmoments auf ein Rad (nicht gezeigt) ist individuell an jedem Seitenzahnrad verbunden. Somit ist die Leistungsübertragungseinheit, die in 1 gezeigt ist, geeignet, um als Antriebsachse an dem Fahrzeug zu dienen.
Zusätzlich weist die Leistungsübertragungseinheit, die in 1 gezeigt ist, ferner eine elektronische Steuereinheit (ECU) 32 auf, die hauptsächlich aus einem Mikrocomputer aufgebaut ist, zum Steuern eines Antriebsmodus, eines Drehzahländerungsvorgangs usw. durch Abgeben eines Steueranweisungssignals an die Steuerung 4 und an die Stellglieder 10, 26 und 27. Beispielsweise werden ein Antriebsbefehl, wie zum Beispiel ein Öffnungsgrad eines Beschleunigers, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Drehzahl der Kraftmaschine, ein gegenwärtiges Drehzahländerungsverhältnis usw. in die elektronische Steuereinheit 32 eingegeben und führt die elektronische Steuereinheit 32 eine Berechnung auf der Grundlage der eingegebenen Daten und derjenigen Daten durch, die im Voraus gespeichert werden, wie zum Beispiel ein Drehzahländerungsdiagramm (insbesondere ein Drehzahländerungskennfeld). Dann gibt die elektronische Steuereinheit 32 ein Steuerbefehlssignal gemäß dem Berechnungsergebnis ab. Gemäß der Leistungsübertragungseinheit, die soweit beschrieben ist, wird eine vorbestimmte Schaltstufe durch Verbinden der ersten Antriebswelle 11 oder der zweiten Antriebswelle 12 mit der Ausgangswelle 13 auf eine Weise eingerichtet, dass das Drehmoment unter Verwendung von zwei der Kupplungen S1 und S2 übertragen wird und durch Umschalten der Antriebswelle, zum Übertragen des Drehmoments der Kraftmaschine 2 zwischen den Antriebswellen 11 und 12 durch den Planetengetriebemechanismus 1. Zusätzlich ist eine Drehzahl des Zahnrads, das die Leistung durch die Funktion der Kupplung S1 oder S2 übertragen soll, mit der Drehzahl von dieser synchronisiert, die nach dem Drehzahländerungsvorgang durch den Planetengetriebemechanismus 1 und dem Motorgenerator 3 erzielt wird.
2 ist eine Tabelle, die eine Relation zwischen den Schaltstufen, die durch mechanisches und direktes Verbinden der Kraftmaschine 2 mit der Ausgangswelle 13 eingerichtet werden, und den Eingriffszuständen der Kupplungen S1, S2 und S11 in jeder Schaltstufe zeigt. Die eingekreisten Zahlen in 2 entsprechen individuell den eingekreisten Zahlen in 1, die eingekreisten Zahlen stellen nämlich die Drehzahländerungszahnradpaare dar, die mit der Hülse 19 der Kupplung S1 oder der Hülse 23 der Kupplung S2 einzurücken sind. Zusätzlich stellt „X“ in 2 einen Zustand dar, in welchem die Kupplung ausgerückt ist, und stellt „O“ einen Zustand dar, in welchem die Kupplung eingerückt ist, um dadurch den Planetengetriebemechanismus 1 zu blockieren.
An dieser Stelle wird eine Funktion der in 1 gezeigten Leistungsübertragungseinheit erklärt. In dem Fall der Einrichtung der ersten Schaltstufe zum Starten des Fahrzeugs wird die Kraftmaschine 2 gestartet, so dass diese gedreht wird, und wird der Träger Cr des Planetengetriebemechanismus 1 dadurch in der Vorwärtsrichtung gedreht. In dieser Situation wird der Motorgenerator 3 frei oder auf eine Weise gedreht, dass nicht gestattet wird, dass das Sonnenrad Sn eine Reaktionskraft bildet, indem der Strom zu diesem zugeführt wird. Als Folge wird das Hohlrad Rg als Ausgangselement angehalten und tritt daher das Drehmoment an dem Hohlrad Rg nicht in Erscheinung. 3 ist ein numerographisches Diagramm des Planetengetriebemechanismus 1 und diese Situation ist in 3(a) gezeigt. In dieser Situation ist das erste Abtriebszahnrad 14b mit der Ausgangswelle 13 durch Bewegen der Hülse 19 der Kupplung S1 in Richtung auf die Seite des ersten Abtriebszahnrads 14b verbunden, um dadurch die Hülse 19 mit der Verzahnung 20 in Eingriff zu bringen. Folglich ist das erste Zahnradpaar 14 mit dem Hohlrad Rg und der Ausgangswelle 13 verbunden. Jedoch hat zu diesem Zeitpunkt das Drehmoment noch nicht an dem Hohlrad Rg gewirkt. Daher wird die Ausgangswelle 13 nicht gedreht werden und hat sich das Fahrzeug, an dem die Leistungsübertragungseinheit montiert ist, noch nicht bewegt.
Wenn dann der Strom, der zu dem Motorgenerator 3 zugeführt wird, gesteuert wird, um den Motorgenerator 3 als Generator zu verwenden, wirkt eine Reaktionskraft, die sich aus der Drehung des Motorgenerators 3 ergibt, wirksam an dem Sonnenrad Sn und wird die Drehzahl des Sonnenrads Sn dadurch graduell abgesenkt. In dieser Situation wirkt das Drehmoment an dem Hohlrad Rg, um das Hohlrad Rg in der Vorwärtsrichtung zu drehen, und wird die Drehzahl des Hohlrads Rg dadurch graduell angehoben. Diese Situation ist durch eine gestrichelte Linie in 3(a) angegeben. Das Drehmoment des Hohlrads Rg wird auf das erste Antriebszahnrad 14(a) durch die zweite Antriebswelle 12 übertragen und weitergehend auf die Ausgangswelle 13 von dem ersten Zahnradpaar 14 durch die Kupplung S1 übertragen. Als Folge wird das Drehmoment von der Ausgangswelle 13 auf die beiden Räder 31 durch das Vorgelegerad (Co) 28 und das Differenzial 29 abgegeben.
In diesem Prozess wird das Drehmoment der Kraftmaschine 2 an die zweite Antriebswelle 12 abgegeben, während es verstärkt wird, und wird die Drehzahl der Ausgangswelle 13 graduell auch dann angehoben, wenn die Drehzahl der Kraftmaschine 2 konstant ist. Daher wird das Drehzahländerungsverhältnis stufenlos, anders gesagt kontinuierlich verringert. Somit ist dies eine Funktion, die derjenigen eines herkömmlichen Drehmomentwandlers ähnlich ist, der verbreitet in Fahrzeugen verwendet wird.
Wenn die Drehzahlen des Motorgenerators 3 und des Sonnenrads Sn graduell abgesenkt werden und der Planetengetriebemechanismus 1 beginnt sich integral zu drehen, wird die Sperrkupplung SL, die ausgerückt ist, eingerückt. Insbesondere wird die Hülse 8 der Sperrkupplung SL zu der linken Seite von 1 bewegt, so dass diese mit der Verzahnung 9 in Eingriff gelangt, und werden das Sonnenrad Sn und der Träger Cr dadurch miteinander verbunden. Als Folge wird der Planetengetriebemechanismus 1 blockiert, wie in 3(b) gezeigt ist. Daher wird die Leistung, die von der Kraftmaschine 2 abgegeben wird, auf die zweite Antriebswelle 12 unverändert übertragen und wird weitergehend auf die Ausgangswelle 13 durch das erste Zahnradpaar 14 und die Kupplung S1 übertragen. Als Folge wird die erste Stufe, die mechanisch und direkt verbunden ist, eingerichtet. In diesem Fall ist der Motorgenerator 3 nicht mit der Leistungsübertragung verknüpft. Daher wird die elektrische Leistung nicht verbraucht und wird die mechanische Leistung nicht in elektrische Leistung umgewandelt. Aus diesem Grund kann der Leistungsverlust minimiert werden, so dass die Energieeffizienz verbessert werden kann. Eine Einrichtung zum Einrücken der ausgerückten Sperrkupplung SL während des Prozesses vom Start des Fahrzeugs zum Einrichten der ersten Stufe, insbesondere eine funktionelle Einrichtung zum Durchführen der vorstehend erklärten Steuerung der elektronischen Steuereinheit 32 entspricht der Starteinrichtung der vorliegenden Erfindung.
In der ersten Stufe wird der Planetengetriebemechanismus 1 somit integral gedreht. Demgemäß werden die erste Antriebswelle 11 und die Drehzahländerungszahnradpaare 15 und 17 zum Einrichten der geraden Schaltstufen, die an der ersten Antriebswelle 11 angeordnet sind, gedreht. Ein Drehungszustand des zweiten Zahnradpaars 15 ist ebenso in 3(b) angegeben. In der ersten Stufe sind die Drehzahl des zweiten Abtriebszahnrads 15b und die Drehzahl der Ausgangswelle 13 voneinander verschieden. Daher wird in dem Fall des Hochschaltens zu der zweiten Stufe eine Synchronsteuerung durchgeführt, um diese Drehzahlen zu synchronisieren.
Insbesondere wird in dem Fall, dass eine Beurteilung zum Durchführen eines Hochschaltvorgangs erfüllt ist, zuerst die Drehzahl des Sonnenrads Sn auf seiner Drehzahl in der ersten Stufe gehalten, indem der Motorgenerator 3 als Generator verwendet wird, um ein negatives Drehmoment zu erzeugen. In dieser Situation wird die Sperrkupplung SL ausgerückt. Dann wird die Drehzahl des Motorgenerators 3 abgesenkt, indem das negative Drehmoment, das durch den Motorgenerator 3 selbst gebildet wird, erhöht wird. In diesem Fall wird das Kraftmaschinendrehmoment auf eine Weise gesteuert, so dass das Drehmoment der Ausgangswelle 13 nicht variiert. Der Steuerbetrag des Kraftmaschinendrehmoments kann durch ein verbreitet bekanntes herkömmliches Verfahren, beispielsweise auf der Grundlage des Drehmoments des Motorgenerators 3, eines Übersetzungsverhältnisses des Planetengetriebemechanismus 1 (insbesondere eines Verhältnisses zwischen der Anzahl der Zähne des Sonnenrads Sn und der Anzahl der Zähne des Hohlrads Rg) usw. berechnet werden.
Ein Übergangszustand des Hochschaltvorgangs, bei dem die Drehzahl des Motorgenerators 3 durch Erhöhen seines negativen Drehmoments abgesenkt wird, ist in 3(c) gezeigt. Wie in 3(c) gezeigt ist, wird die Drehzahl der Kraftmaschine 2 zu ihrer Drehzahl abgesenkt, die in der zweiten Stufe erzielt wird, während das negative Drehmoment, das durch den Motorgenerator 3 gebildet wird, erhöht wird, um die Drehzahlen und Drehmomente des Hohlrads Rg und der Ausgangswelle 13 zu halten, und wird die Drehzahl des Motorgenerators 3 abgesenkt. Wie beschrieben ist, ist das Antriebszahnrad 15a des zweiten Zahnradpaars 15 mit der Kraftmaschine 2 durch die erste Antriebswelle 11 und den Träger Cr verbunden. Daher werden die Drehzahl des zweiten Antriebszahnrads 15a und die Drehzahl des zweiten Abtriebszahnrads 15b, das damit klemmend eingreift, durch Absenken der Drehzahl der Kraftmaschine 2 abgesenkt. Schließlich wird die Drehzahl des zweiten Abtriebszahnrads 15b mit der Drehzahl der ersten Ausgangswelle 11 synchronisiert, wie in 3(d) gezeigt ist. Die Synchronsteuerung wird nämlich abgeschlossen. Zusätzlich wird die Drehrichtung des Motorgenerators 3 in diesem Augenblick umgekehrt, so dass der Motorgenerator 3 als Motor verwendet werden kann.
Wenn die Synchronisation der Drehzahlen abgeschlossen ist, wird das zweite Abtriebszahnrad 15b mit der Ausgangswelle 13 durch Bewegen der Hülse 23 der Kupplung S2 in Richtung auf die Seite des zweiten Zahnradpaars 15 verbunden, um dadurch die Hülse 23 mit der Verzahnung 24 des Abtriebszahnrads 15b in Eingriff zu bringen. Als Folge wird das zweite Zahnradpaar 15 mit dem Träger Cr und der Ausgangswelle 13 verbunden. Gleichzeitig wird die Kupplung S1 ausgerückt, um das erste Abtriebszahnrad 14b von der Ausgangswelle 13 zu trennen. Daher wird die Drehzahl nicht variiert, auch wenn das zweite Zahnradpaar 15 mit der Ausgangswelle 13 durch die Kupplung C2 verbunden ist. Aus diesem Grund wird ein Schaltstoß durch eine Trägheitskraft nicht verursacht. Wenn zusätzlich die Kupplung S1 ausgerückt wird, wird die Kupplung S2 gerade eingerückt und überträgt das Drehmoment auf die Ausgangswelle 13. Daher kann das Drehmoment konstant auf die Ausgangswelle 13 auch während des Drehzahländerungsvorgangs übertragen werden. Aus diesem Grund kann das Auftreten eines Schaltstoßes verhindert werden und wird das Drehmoment während des Drehzahländerungsvorgangs nicht abfallen. Somit kann verhindert werden, dass der Fahrer ein unangenehmes Gefühl empfindet.
In der so eingerichteten zweiten Stufe wird die Leistung der Kraftmaschine 2 auf die erste Antriebswelle 1 unverändert übertragen und wird weitergehend auf die Ausgangswelle 13 durch das zweite Zahnradpaar 15 und die Kupplung S2 übertragen. Die zweite Stufe ist nämlich eine direkt verbundene Stufe, in der die Leistung der Kraftmaschine 2 direkt an die Ausgangswelle 13 durch eine mechanische Einrichtung übertragen wird, wie in 3(e) gezeigt ist. Der Motorgenerator 3 wird nämlich nicht notwendigerweise verwendet und daher nicht auf eine bestimmte Weise angetrieben (insbesondere ist er ausgeschaltet). Aus diesem Grund kann die Leistungsübertragungseffizienz vorzüglich aufrecht erhalten werden, so dass die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs verbessert wird.
Als nächstes wird ein Hochschaltvorgang von der zweiten Stufe zu der dritten Stufe im Folgenden erklärt. Nach dem Durchführen eines derartigen Hochschaltens, nämlich in der dritten Stufe soll das Drehmoment auf das dritte Abtriebszahnrad 16b übertragen werden. Daher wird in dem Fall der Durchführung des Hochschaltens von der zweiten Stufe zu der dritten Stufe die Drehzahl des dritten Abtriebszahnrads 16b mit der Drehzahl der Ausgangswelle 13 synchronisiert. Insbesondere wird in dem Fall, dass die Drehung des Motorgenerators 3 in der zweiten Stufe angehalten ist, das dritte Abtriebszahnrad 16b mit einer Drehzahl gedreht, die höher als die Drehzahl der Ausgangswelle 13 ist. Daher wird zum Synchronisieren der Drehzahl des dritten Abtriebszahnrads 16b mit der Drehzahl der Ausgangswelle 13 der Motorgenerator 3 als Motor in der Vorwärtsrichtung angetrieben, wie in 3(f) gezeigt ist, um dadurch das Sonnenrad Sn, das damit verbunden ist, mit der Drehzahl zu drehen, die höher als die Drehzahl der Kraftmaschine 2 ist. Als Folge wird die Drehzahl des Hohlrads Rg als Ausgangselement abgesenkt. Dabei werden die Drehzahlen des Hohlrads Rg und des dritten Zahnradpaars 16, das damit verbunden ist, durch das Übersetzungsverhältnis des Planetengetriebemechanismus 1, die Drehzahl des Motorgenerators 3 und das Übersetzungsverhältnis des dritten Zahnradpaars 16 beherrscht. Daher kann die Drehzahl des Motorgenerators 3, die zum Synchronisieren der Drehzahl des dritten Abtriebszahnrads 16b mit der Drehzahl der Ausgangswelle 13 erforderlich ist, einfach berechnet und gesteuert werden. Nach dem derartigen Ausführen der Synchronsteuerung wird das dritte Abtriebszahnrad 16b mit der Ausgangswelle 13 durch Bewegen der Hülse 19 der Kupplung S1 in Richtung auf die Seite des dritten Abtriebszahnrads 16b verbunden, um dadurch die Hülse 19 mit der Verzahnung 21 in Eingriff zu bringen. Unterdessen wird die Hülse 23 der Kupplung S2 von dem zweiten Abtriebszahnrad 15b wegbewegt, um das zweite Abtriebszahnrad 15b von der Ausgangswelle 13 zu trennen.
Ein Hochschalten von der dritten Stufe zu der vierten Stufe ist ein Drehzahländerungsvorgang von der ungeraden Schaltstufe zu der geraden Schaltstufe. Daher werden die Synchronsteuerung und der Drehzahländerungsvorgang auf demselben Weg wie die Vornahme des Drehzahländerungsvorgangs von der ersten Stufe zu der zweiten Stufe durchgeführt. Unterdessen kann der Herunterschaltvorgang durch Durchführen der Synchronsteuerung und des Umschaltbetriebs der Kupplungen in der umgekehrten Reihenfolge der Durchführung der vorstehend erklärten Steuerung durchgeführt werden.
Somit sind bei der Leistungsübertragungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung die Kraftmaschine 2, der Planetengetriebemechanismus 1 und die Antriebswellen 11 und 12 koaxial angeordnet und ist die Ausgangswelle 13 parallel zu diesen Elementen angeordnet, die axial angeordnet sind. Obwohl nämlich drei Wellen eingesetzt werden, sind die Antriebswellen 11 und 12 konzentrisch angeordnet. Das bedeutet, dass die Anzahl von Achsen im Wesentlichen zwei bei der Leistungsübertragungseinheit beträgt, die in 1 gezeigt ist. Daher kann die Leistungsübertragungseinheit insgesamt verkleinert werden. Zusätzlich ist, wie aus 1 ersichtlich ist, die Konfiguration der Drehzahländerungszahnradpaare 14, 15, 16 und 17 derjenigen eines manuellen Getriebes oder eines Dualkupplungsgetriebes ähnlich. Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine Startkupplung (insbesondere eine Kupplung, in die die Leistung der Kraftmaschine eingeleitet wird, die ausgerückt wird, wenn das Fahrzeug angehalten wird, und wenn ein Drehzahländerungsvorgang durchgeführt wird, und die eingerückt wird, wenn das Fahrzeug gefahren wird) bei dem manuellen Getriebe oder dem Dualkupplungsgetriebe durch den vorstehend erwähnten Differentialmechanismus ersetzt werden. Aus diesem Grund kann die Leistungsübertragungseinheit der vorliegenden Erfindung nicht größer als das Dualkupplungsgetriebe vergrößert werden, kann anders gesagt die Leistungsübertragungseinheit insgesamt verkleinert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sollte der Differenzialmechanismus nicht auf den Einzelritzelplanetengetriebemechanismus beschränkt werden. Beispielsweise kann der Differenzialmechanismus ebenso hauptsächlich aus einem Doppelritzelplanetengetriebemechanismus bestehen. Zusätzlich sind die Rollen der Drehzahländerungszahnradpaare 14, 15, 16 und 17, das Drehmoment zwischen den Antriebswellen 11 und 12 und der Ausgangswelle 13 selektiv zu übertragen. Daher können die Antriebszahnräder 14a, 15a, 16a und 17a ebenso angepasst werden, so dass diese sich zu der Antriebswelle 11 und 12 drehen, und um selektiv mit der Antriebswelle 11 und 12 durch einen Kupplungsmechanismus verbunden zu werden.
Ein Beispiel einer solchen Konfiguration ist in 4 gezeigt. Hier sind die vorstehend erwähnten Stellglieder, die Steuerung, die elektrische Speichervorrichtung und die elektronische Steuereinheit aus 4 zur Vereinfachung weggelassen. Jedoch ist das in 4 gezeigte Beispiel ebenso mit diesen Elementen wie die Leistungsübertragungseinheit versehen, die in 1 gezeigt ist. In dem in 4 gezeigten Beispiel wird ein Doppelritzelplanetengetriebemechanismus als Planetengetriebemechanismus 1 verwendet. Beim Doppelritzelplanetengetriebemechanismus 1 sind ein Ritzel, das mit dem Sonnenrad Sn klemmend eingreift, und ein weiters Ritzel, das mit dem Ritzel und dem Hohlrad Rg klemmend eingreift, zwischen dem Sonnenrad Sn und dem Hohlrad Rg angeordnet; und werden diese Ritzel durch den Träger Cr drehbar und umlauffähig gehalten. Wie in dem Beispiel, das in 1 gezeigt ist, ist die Kraftmaschine 2 mit dem Träger Cr verbunden, ist der Motorgenerator 3 mit dem Sonnenrad Sn verbunden, ist die erste Antriebswelle 11 mit dem Träger Cr verbunden und ist die zweite Antriebswelle 12 mit dem Hohlrad Rg verbunden.
In dem in 4 gezeigten Beispiel sind das erste Antriebszahnrad 14a und das dritte Antriebszahnrad 16a an der zweiten Antriebswelle 12 drehbar angeordnet und ist die Kupplung S1 zum Einrichten der ungeraden Schaltstufen zwischen den Antriebszahnrädern 14a und 16a angeordnet. Die Nabe 18 der Kupplung S1 ist an der zweiten Antriebswelle 12 angebracht. Unterdessen sind das zweite Antriebszahnrad 15a und das vierte Antriebszahnrad 17a an der ersten Antriebswelle 11 drehbar angeordnet und ist die Kupplung S2 zum Einrichten der geraden Schaltstufe zwischen den Antriebszahnrädern 15a und 17a angeordnet. Demgemäß sind die Abtriebszahnräder 14b, 15b, 16b und 17b an der Ausgangswelle 13 so angeordnet, dass sie integral damit drehbar sind.
Wie in 3 gezeigt ist, sind in dem nomografischen Diagramm des in 1 gezeigten Beispiels die Drehelemente des Planetengetriebemechanismus 1 in der Reihenfolge des Sonnenrads Sn, das mit dem Motorgenerator 3 verbunden ist, des Trägers Cr, der mit der Kraftmaschine 2 verbunden ist, und des Hohlrads Rg, das als Ausgangselement funktioniert, gelegen. Andererseits sind in dem numerographischen Diagramm des in 4 gezeigten Beispiels die Drehelemente des Planetengetriebemechanismus 1 in der Reihenfolge des Sonnenrads Sn, das mit dem Motorgenerator 3 verbunden ist, des Hohlrads Rg, das als Ausgangselement funktioniert, und des Trägers Cr, der mit der Kraftmaschine 2 verbunden ist, gelegen. Jedoch werden gemäß dem in 4 gezeigten Beispiel die ungeraden Schaltstufen, wie zum Beispiel die erste und die dritte Schaltstufe durch Integrieren des Planetengetriebemechanismus 1 durch die Sperrkupplung SL eingerichtet und werden die geraden Schaltstufen, wie zum Beispiel die zweite und die vierte Schaltstufe durch direktes Übertragen der von der Kraftmaschine 2 abgegebenen Leistung auf jedes Zahnradpaar 15 und 17 eingerichtet. Daher kann ein Drehzahländerungsvorgang durchgeführt werden, während die Synchronsteuerung wie in dem Fall der Leistungsübertragungseinheit durchgeführt wird, die in 1 gezeigt ist.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es ebenso möglich, die Leistungsübertragungseinheit durch Kombinieren des Differenzialmechanismus, der in 4 gezeigt ist, mit den Zahnradmechanismen des in 1 gezeigten Beispiels zu konfigurieren, wie zum Beispiel den Drehzahländerungszahnradpaaren 14, 15, 16 und 17. Ein solches Beispiel ist in 5 gezeigt. Dabei sind die vorstehend erwähnten Stellglieder, die Steuerung, die elektrische Speichervorrichtung und die elektronische Steuereinheit von dem in 5 gezeigten Beispiel zur Vereinfachung weggelassen. Jedoch ist das in 5 gezeigte Beispiel ebenso mit diesen Elementen wie die Leistungsübertragungseinheit versehen, die in 1 gezeigt ist. Das in 5 gezeigte Beispiel, das so aufgebaut ist, kann ebenso einen Drehzahländerungsvorgang durchführen, während es die Synchronsteuerung wie die Leistungsübertragungseinheiten durchführt, die in den 1 und 4 gezeigt sind.
Jede der Leistungsübertragungseinheiten, die in den 1, 4 und 5 gezeigt sind, kann das Fahrzeug durch Antreiben des Motorgenerators 3 und Regenerieren der Energie durch den Motorgenerator 3 ohne Antreiben der Kraftmaschine 2 antreiben. Die Eingriffszustände der Sperrkupplung SL dieses Falls sind ebenso in 2 gezeigt. Wie in 2 gezeigt ist, ist in dem Fall, dass der Antriebsmodus der EV-Fahrmodus ist, in welchem die Kraftmaschine 2 nicht angetrieben wird und das Fahrzeug durch Antreiben des Motorgenerators 3 angetrieben wird, der als Motor funktioniert, die Sperrkupplung SL in allen Schaltstufen eingerückt, um dadurch den Planetengetriebemechanismus 1 vollständig zu integrieren. Daher wird die von dem Motorgenerator 3 abgegebene Leistung auf jede Antriebswelle 11 und 12 durch den Planetengetriebemechanismus 1 übertragen. Die Leistung wird weitergehend auf die Ausgangswelle 13 durch jedes Drehzahländerungszahnradpaar 14, 15, 16 und 17 übertragen, das mit der Ausgangswelle 13 durch die Kupplung S1 oder S2 verbunden ist. Als Folge wird das Fahrzeug durch die Leistung des Motorgenerators 3 angetrieben.
In dem Fall der Regeneration der Energie unter Verwendung des Motorgenerators 3 als Generator wird der Planetengetriebemechanismus 1 in Abhängigkeit von der Situation in den ungeraden Schaltstufen zum Durchführen der Differenzialfunktion gesperrt oder entsperrt. Unterdessen wird der Planetengetriebemechanismus 1 durch die Sperrkupplung SL in den geraden Schaltstufen gesperrt. Hier werden die ungeraden Schaltstufen durch das Drehzahländerungszahnradpaar eingerichtet, das mit dem Drehelement verbunden ist, das nicht mit der Kraftmaschine 2 oder dem Motor 3 verbunden ist, anders gesagt durch das Drehzahländerungszahnradpaar eingerichtet, das mit dem Differenzialelement des Planetengetriebemechanismus 1 verbunden ist. Andererseits wird die gerade Schaltstufe durch das Drehzahländerungszahnradpaar eingerichtet, das direkt mit der Kraftmaschine 2 verbunden ist.
Demgemäß wird in den geraden Schaltstufen der Planetengetriebemechanismus 1 integral durch die Leistung gedreht, die von der Seite der Ausgangswelle 13 eingeleitet wird. Daher kann in den geraden Schaltstufen die Energie in elektrische Leistung durch den Motorgenerator 3 durch antreibendes Drehen des Motorgenerators 3 regeneriert werden, während die Kraftmaschine 2 sich dreht. Andererseits ist es ebenso möglich, Energie in den ungeraden Schaltstufen durch Einrücken der Sperrkupplung SL zu regenerieren. Eine Trägheitsenergie, die sich aus dem Fahren des Fahrzeugs ergibt, kann nämlich in elektrische Energie sowohl in den geraden als auch den ungeraden Schaltstufen regeneriert werden. Die Situation der Regeneration der Energie ist in dem numerographischen Diagramm von 6 gezeigt.
Dagegen kann in dem Fall des Entsperrens des Planetengetriebemechanismus 1 durch Ausrücken der Sperrkupplung SL, wenn das Fahrzeug fährt, während die Energie in der ungeraden Schaltstufe regeneriert wird, die Drehzahl des Motorgenerators 3 durch das Reibungsdrehmoment der Kraftmaschine 2 und die Differenzialfunktion des Planetengetriebemechanismus 1 erhöht werden. Beispielsweise kann die Drehzahl des Motorgenerators 3, wie vorstehend erklärt ist, in dem Fall erhöht werden, dass die Drehzahl des Motorgenerators 3 höher als diejenige der Kraftmaschine 3 ist, und steht das regenerative Drehmoment des Motorgenerators 3 im Gleichgewicht mit dem Reibungsdrehmoment der Kraftmaschine 2, wie in 6 gezeigt ist. In dieser Situation werden sowohl der Motorgenerator 3 als auch die Kraftmaschine 2 durch das von dem Hohlrad Rg eingeleitete Drehmoment gedreht. Jedoch wirkt das Reibungsdrehmoment der Kraftmaschine 2 als Reaktion gegen den Träger Cr und ist im Gleichgewicht mit dem regenerativen Drehmoment des Motorgenerators 3. Daher wird die Drehzahl des Motorgenerators 3 auf einer relativ hohen Drehzahl gehalten. Der Erzeugungsbetrag des Motorgenerators 3 wird gemäß einer Erhöhung seiner Drehzahl erhöht. Demgemäß kann ein größerer Betrag der Energie in diesem Fall im Vergleich mit demjenigen des Falls regeneriert werden, in welchem der Planetengetriebemechanismus 1 gesperrt ist. Die Energie kann somit effizient regeneriert werden.
Die funktionelle Einrichtung zum Sperren und Entsperren des Planetengetriebemechanismus 1 in Abhängigkeit von der Schaltstufe in dem Fall, dass das Fahrzeug durch den Motorgenerator 3 gefahren wird (insbesondere in dem EV-Fahrmodus), und in dem Fall, dass das Fahrzeug während der Regeneration von Energie gefahren wird, entspricht der Motorisierungsregenerationseinrichtung der vorliegenden Erfindung. Die Motorisierungsregenerationseinrichtung wird durch die vorstehend erwähnte elektronische Steuereinheit 32 gesteuert.
An dieser Stelle wird ein weiteres Beispiel der vorliegenden Erfindung erklärt. 7 zeigt ein Beispiel, in welchem zwei Ausgangswellen 13A und 13B mit dem Differenzial 29 verbunden sind, um eine axiale Länge der Leistungsübertragungseinheit zu verkürzen. Insbesondere sind die Ausgangswellen 13A und 13B individuell parallel zu den Antriebswellen 11 und 12 angeordnet und sind Vorgelegeräder 28A und 28B individuell an einem der Endabschnitte der Ausgangswellen 13A und 13B angebracht, so dass diese in Eingriff mit dem Hohlrad 30 des Differenzials 29 stehen.
Das erste Abtriebszahnrad 14b und das dritte Abtriebszahnrad 16b sind an einer der Ausgangswellen 13A drehbar angeordnet. Die Kupplung S1 zum Einrichten der ungeraden Schallstufen ist ebenso an der Ausgangswelle 13A an der entgegengesetzten Seite der Kraftmaschine 2 über die Abtriebszahnräder 14b und 16b angeordnet. Die Kupplung S1 weist Folgendes auf: eine Nabe 18, die mit der Ausgangswelle 13A integriert ist; und eine Hülse 19, die auf der Nabe 18 bewegbar in der axialen Richtung verzahnt ist. Das erste Abtriebszahnrad 14b und das dritte Abtriebszahnrad 16b werden selektiv mit der Ausgangswelle 13A durch Verschieben der Hülse 19 zwischen einer ersten Position, einer neutralen Position (insbesondere einer Ausrückposition) und einer dritten Position verbunden. Zu diesem Zweck sind eine Nabe 33, die mit dem ersten Abtriebszahnrad 14b integriert ist, und eine Nabe 34, die mit dem dritten Abtriebszahnrad 16b integriert ist, mit der Nabe 18 ausgerichtet, die an der Ausgangswelle 13A angeordnet ist, und ist die Hülse 19 angepasst, so dass diese auf diesen Naben 33 und 34 verzahnt werden kann.
Die Hülse 19 ist ein zylindrisches Element, an dem eine Verzahnung an der inneren Fläche von beiden Enden ausgebildet ist, und die Hülse 19 wird durch ein Stellglied (nicht gezeigt) zwischen Folgendem verschoben: einer Position, die mit der Nabe 18 und der Nabe 33 des ersten Abtriebszahnrads 14b verzahnt ist; einer Position, die mit der Nabe 18 verzahnt ist, ohne mit den Naben 33 und 34 verzahnt zu sein; und einer Position, die mit der Nabe 18 und mit der Nabe 34 des dritten Abtriebszahnrads 16b verzahnt ist.
Unterdessen sind das zweite Abtriebszahnrad 15b und das vierte Abtriebszahnrad 17b an der anderen Ausgangswelle 13B drehbar angeordnet. Die Kupplung S2 zum Einrichten der geraden Schaltstufen ist ebenso an der Ausgangswelle 13B an einer Position, die näher an der Kraftmaschine 2 als die Abtriebszahnräder 15b und 17b liegt, angeordnet. Insbesondere ist die Kupplung S1 an einer äußeren Umfangsseite der Zahnradpaare 15 und 17 angeordnet und ist andererseits die Kupplung S2 an einer äußeren Umfangsseite des Drehzahländerungszahnradpaars 14 und 16 angeordnet. Anders gesagt sind die Drehzahländerungszahnradpaare 14 und 16 und die Drehzahländerungszahnradpaare 15 und 17 zueinander in der axialen Richtung versetzt und sind die Kupplungen S1 und S2 ebenso zueinander in der axialen Richtung versetzt. Somit überschneiden sich die strukturellen Elemente in der radialen Richtung nicht, so dass der Außendurchmesser der Leistungsübertragungseinheit so gut wie möglich verringert werden kann.
Die Kupplung S2 weist Folgendes auf: eine Nabe 23, die mit der Ausgangswelle 13B integriert ist; und eine Hülse 23, die auf der Nabe 22 bewegbar in der axialen Richtung verzahnt ist. Das zweite Abtriebszahnrad 15b und das vierte Abtriebszahnrad 17b werden selektiv mit der Ausgangswelle 13B durch Verschieben der Hülse 23 zwischen einer zweiten Position, einer neutralen Position (insbesondere einer Ausrückposition) und einer vierten Position verbunden. Zu diesem Zweck sind eine Nabe 35, die mit dem vierten Abtriebszahnrad 17b integriert ist, und eine Nabe 36, die mit dem zweiten Abtriebszahnrad 15b integriert ist, mit der Nabe 22 ausgerichtet, die an der Ausgangswelle 13B angeordnet ist, und ist die Hülse 23 angepasst, so dass diese auf diese Naben 35 und 36 verzahnt werden kann.
Die Hülse 23 ist ebenso ein zylindrisches Element, bei welchem eine Verzahnung an einer inneren Fläche von ihren beiden Enden ausgebildet ist, und die Hülse 23 wird durch ein Stellglied (nicht gezeigt) zwischen Folgenden verschoben: einer Position, um mit der Nabe 22 und mit der Nabe 36 des zweiten Abtriebszahnrads 15b verzahnt zu werden; einer Position, um mit der Nabe 22 verzahnt zu werden, ohne mit den Naben 35 und 36 verzahnt zu werden; und einer Position, um mit der Nabe 22 und mit der Nabe 35 des vierten Abtriebszahnrads 17b verzahnt zu werden. Die übrigen Elemente sind identisch mit denjenigen des in 1 gezeigten Beispiels. Daher wird die weitergehende Erklärung dieser Elemente durch Hinzufügen der gemeinsamen Bezugszeichen zu 7 ausgelassen. Zusätzlich sind die vorstehend erwähnten Stellglieder, die Steuerung, die elektrische Speichervorrichtung und die elektronische Steuereinheit von dem in 7 gezeigten Beispiel zur Vereinfachung weggelassen.
Wie die vorstehend erwähnte Leistungsübertragungseinheit, die in 1 gezeigt ist, ist das in 7 gezeigte Beispiel ebenso in der Lage, die erste bis vierte Stufe einzurichten. Zusätzlich ist das in 7 gezeigte Beispiel ebenso fähig, die Startsteuerung zum graduellen Erhöhen des Ausgangsdrehmoments durchzuführen, wenn das Fahrzeug gestartet wird, und die Synchronsteuerung durchzuführen, wenn ein Drehzahländerungsvorgang durchgeführt wird. Die Relationen zwischen den Schaltstufen, die durch die Leistungsübertragungseinheit eingerichtet werden, die in 7 gezeigt ist, und die Einrückzustände der Kupplungen SL, S1 und S2 in jeder Schaltstufe sind identisch mit denjenigen, die in 2 gezeigt sind. Daher entsprechen die eingekreisten Zahlen in 7 ebenso demjenigen in 2.
In dem Fall, dass die zwei Ausgangswellen 13A und 13B so angeordnet werden, kann die Anzahl der einstellbaren Schaltstufen einfach erhöht werden, während verhindert wird, dass die axiale Länge der Leistungsübertragungseinheit verlängert wird. Ein solches Beispiel ist in 8 gezeigt. Insbesondere sind in dem in 8 gezeigten Beispiel sechs Paare von Drehzahländerungszahnradpaaren 14, 15, 16, 37 und 38 angeordnet, um sechs Schaltstufen einzurichten. Wie in 8 gezeigt ist, sind das erste Antriebszahnrad 14a, das dritte Antriebszahnrad 16a und das sechste Antriebszahnrad 38a in der Reihenfolge an der zweiten Antriebswelle 2 angeordnet. Unterdessen sind das erste Abtriebszahnrad 14b und ein sechstes Abtriebszahnrad 38b, das mit dem sechsten Antriebszahnrad 38a kämmend eingreift, an einer der Ausgangswellen 13A drehbar angeordnet. Daher ist das dritte Abtriebszahnrad 16b an der anderen Ausgangswelle 13B drehbar angeordnet.
Andererseits sind das zweite Antriebszahnrad 15a, das fünfte Antriebszahnrad 37a und das vierte Antriebszahnrad 17a an der ersten Antriebswelle 11 in der Reihenfolge angeordnet und damit integriert. Unterdessen ist ein fünftes Antriebszahnrad 37b, das mit dem fünften Antriebszahnrad 37a kämmend eingreift, an der anderen Ausgangswelle 13B drehbar angeordnet. Daher sind das zweite Antriebszahnrad 15b und das vierte Abtriebszahnrad 17b an der einen Ausgangswelle 13A drehbar angeordnet.
Um zu ermöglichen, dass die Drehzahländerungszahnradpaare 14, 15, 16, 17, 37 und 38 das Drehmoment selektiv auf die Ausgangswellen 13A und 13B übertragen, sind drei Kupplungen S11, S12 und S13 vorgesehen. Diese Kupplungen S11, S12 und S13 sind strukturell identisch mit den vorstehend erwähnten Kupplungen SL, S1 und S2. Die Kupplungen S11, S12 und S13 sind nämlich so angepasst, dass sie die Abtriebszahnräder selektiv mit den Ausgangswellen 13A und 13B durch Bewegen ihrer Hülse in ihrer axialen Richtung verbinden.
Insbesondere ist die erste Kupplung S11 zwischen dem ersten Abtriebszahnrad 14b und dem sechsten Abtriebszahnrad 38b angeordnet und weist die erste Kupplung S11 folgendes auf: eine Hülse 40, die mit einer Nabe 39 verzahnt ist, die mit der Ausgangswelle 13A auf eine Weise integriert ist, dass sie in ihrer axialen Richtung hin- und herläuft; und eine Verzahnung 41, die mit dem ersten Antriebszahnrad 14b integriert ist, und eine Verzahnung 42, die mit dem sechsten Abtriebszahnrad 38b integriert ist, die an beiden Seiten der Nabe 39 gelegen sind. Daher wird das erste Abtriebszahnrad 14b mit der Ausgangswelle 13A durch diese Hülse 40 und die Nabe 39 durch Bewegen der Hülse 40 in Richtung auf die Seite des ersten Antriebszahnrads 14b verbunden, um dadurch die Hülse 40 mit der Verzahnung 41 in Eingriff zu bringen. In ähnlicher Weise wird das sechste Abtriebszahnrad 38b mit der Ausgangswelle 13A durch die Hülse 40 und die Nabe 39 durch Bewegen der Hülse 40 in Richtung auf die Seite des sechsten Abtriebszahnrads 38b verbunden, um dadurch die Hülse 40 mit der Verzahnung 42 in Eingriff zu bringen.
Die zweite Kupplung S12 ist zwischen dem zweiten Abtriebszahnrad 15b und dem vierten Abtriebszahnrad 17b an der ersten Ausgangswelle 13A angeordnet und die zweite Kupplung S12 weist Folgendes auf: eine Hülse 44, die mit einer Nabe 43 verzahnt ist, die mit der Ausgangswelle 13A auf eine Weise integriert ist, dass diese in ihrer axialen Richtung hin- und herläuft; und einer Verzahnung 45, die mit dem zweiten Abtriebszahnrad 15b integriert ist, und eine Verzahnung 46, die mit dem vierten Abtriebszahnrad 17b integriert ist, die an beiden Seiten der Nabe 43 gelegen sind. Daher ist das zweite Abtriebszahnrad 15b mit der Ausgangswelle 13A durch die Hülse 44 und die Nabe 43 durch Bewegen der Hülse 44 in Richtung auf die Seite des zweiten Abtriebszahnrads 15b verbunden, um dadurch die Hülse 44 mit der Verzahnung 45 in Eingriff zu bringen. In ähnlicher Weise wird das vierte Abtriebszahnrad 17b mit der Ausgangswelle 13A durch die Hülse 44 und die Nabe 43 durch Bewegen der Hülse 44 in Richtung auf die Seite des vierten Abtriebszahnrads 17b verbunden, um dadurch die Hülse 44 mit der Verzahnung 46 in Eingriff zu bringen. Somit ist die zweite Kupplung S12 strukturell identisch mit der vorstehend erwähnten Kupplung S2 zum Einrichten der geraden Schaltstufen.
Die dritte Kupplung S13 ist zwischen dem dritten Abtriebszahnrad 16b und dem fünften Abtriebszahnrad 37b an der zweiten Ausgangswelle 13B angeordnet und die dritte Kupplung S13 weist Folgendes auf: eine Hülse 38, die mit einer Nabe 47 verzahnt ist, die mit der Ausgangswelle 13B auf eine Weise integriert ist, so dass diese in ihrer axialen Richtung hin- und herläuft; und eine Verzahnung 49, die mit dem dritten Abtriebszahnrad 16b integriert ist, und eine Verzahnung 50, die mit dem fünften Antriebszahnrad 37b integriert ist, die an beiden Seiten der Nabe 47 gelegen sind. Daher wird das dritte Abtriebszahnrad 16b mit der Ausgangswelle 13B durch die Hülse 48 und die Nabe 47 durch Bewegen der Hülse 48 in Richtung auf die Seite des dritten Abtriebszahnrads 16b verbunden, um dadurch die Hülse 48 mit der Verzahnung 49 in Eingriff zu bringen. In ähnlicher Weise wird das fünfte Abtriebszahnrad 37b mit der Ausgangswelle 13B durch die Hülse 48 und die Nabe 47 durch Bewegen der Hülse 48 in Richtung auf die Seite des fünften Abtriebszahnrads 37b verbunden, um dadurch die Hülse 48 mit der Verzahnung 50 in Eingriff zu bringen.
Obwohl dies nicht besonders gezeigt, ist das in 8 gezeigte Beispiel ebenso mit Stellgliedern zum Hin- und Herbewegen der Hülsen 40, 44 und 48 der Kupplungen S11, S12 und S13 in ihrer axialen Richtung versehen. Daher werden die Abtriebszahnräder 14b, 15b, 16b, 17b, 37b und 38b selektiv mit der Ausgangswelle 13A oder 13B durch das Stellglied gemäß einem Befehlssignal verbunden, das von der vorstehend erwähnten elektronischen Steuereinheit abgegeben wird. Gemäß dem in 8 gezeigten Beispiel wird ein Doppelritzelplanetengetriebemechanismus als Planetengetriebemechanismus 1 verwendet. Die übrigen Teile sind identisch mit denjenigen in den Beispielen, die in den 5 und 7 gezeigt sind. Daher wird eine weitergehende Erklärung dieser Elemente durch Hinzufügen der gemeinsamen Bezugszeichen zu 8 weggelassen. Zusätzlich sind die Stellglieder, die Steuerung, die elektrische Speichervorrichtung und die elektronische Steuereinheit aus 8 weggelassen.
Somit kann das in 8 gezeigte Beispiel sechs Vorwärtsstufen einrichten. 9 ist eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen den Schaltstufen, die durch die Leistungsübertragungseinheit eingerichtet werden, die in 8 gezeigt ist, und den Eingriffszuständen der Kupplungen S11, S12 und S13 in jeder Schaltstufe zeigt. Die Definitionen der Symbole in 9 sind identisch mit denjenigen in 2 und die eingekreisten Zahlen in 9 entsprechen individuell denjenigen in 8.
Demgemäß kann die in 8 gezeigte Leistungsübertragungseinheit wie die in 7 gezeigte Leistungsübertragungseinheit ebenso die erste bis vierte Schaltstufe einrichten und kann ebenfalls die fünfte und sechste Schaltstufe einrichten. Darüber hinaus sind gemäß dem in 8 gezeigten Beispiel das Drehzahländerungszahnradpaar 14 zum Einrichten der niedrigsten Schaltstufe und das Drehzahländerungszahnradpaar 38 zum Einrichten der höchsten Schaltstufe benachbart aneinander angeordnet und ist die Kupplung S11 zwischen den Drehzahländerungszahnradpaaren 14 und 38 angeordnet. Daher kann die Anzahl der Kupplungen auch weniger als die Anzahl der einstellbaren Schaltstufen verringert werden. Als Folge kann die Leistungsübertragungseinheit insgesamt verringert werden und können die Kosten der Leistungsübertragungseinheit ebenso reduziert werden. Ferner kann das in 8 gezeigte Beispiel ebenso die Startsteuerung zum graduellen Erhöhen des Ausgangsdrehmoments durchführen, wenn das Fahrzeug gestartet wird, und die Synchronsteuerung durchführen, wenn ein Drehzahländerungsvorgang durchgeführt wird. Ferner kann das in 8 gezeigte Beispiel die sechste Stufe einrichten, die relativ häufig einzurichten ist, wenn das Fahrzeug fährt, kann nämlich eine höchst wichtige Schaltstufe einrichten. Zusätzlich kann das in 8 gezeigte Beispiel die Schaltstufen bidirektional im Fall des Schaltens der Schaltstufe zwischen dem sechsten und dem dritten Gang, zwischen dem fünften und dem zweiten Gang und zwischen dem vierten und dem ersten Gang überspringen, während sie die Synchronsteuerung durchführt.
In den vorstehend erklärten Beispielen sind die Leistungsübertragungseinheiten zum Antreiben des Fahrzeugs in der Rückwärtsrichtung durch Übertragen der Leistung des Motorgenerators 3 auf ein Antriebsrad (nicht gezeigt) angepasst, während der Motorgenerator 3 sich in der Richtung dreht, die entgegengesetzt zu der Richtung des Antriebs des Fahrzeugs in der Vorwärtsrichtung ist. Demgemäß entsprechen der Motorgenerator 3 und das vorbestimmte Zahnradpaar, wie zum Beispiel das erste Zahnradpaar 14 zum Übertragen des Ausgangsdrehmoments des Motorgenerators 3 auf das Antriebsrad, wenn das Fahrzeug rückwärts fährt, den Umkehrmechanismus der vorliegenden Erfindung. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Fahrzeug ebenso durch die Leistung der Kraftmaschine 2 rückwärts gefahren werden. 10 ist ein Prinzipdiagramm, das ein Beispiel einer solchen Konfiguration zeigt. In dem in 10 gezeigten Beispiel ist ein Getriebestrang zum Einrichten einer Rückwärtsstufe in die Struktur hinzugefügt, die in 5 gezeigt ist. Daher wird eine weitergehende Erklärung der Elemente, die denjenigen in 5 gemeinsam sind, durch Hinzufügen der gemeinsamen Bezugszeichen zu 10 weggelassen.
Wie in 10 gezeigt ist, wird das Rückwärtsantriebszahnrad 51 mit dem ersten Abtriebszahnrad 14b in Eingriff gebracht, das an der zweiten Ausgangswelle 12 angeordnet ist, und wird das Rückwärtsabtriebszahnrad 51 an der Vorgelegewelle 52 drehbar gehalten, die parallel zu den Ausgangswellen 11 und 12 angeordnet ist. Zusätzlich ist ein Vorgelegerad 53 an der Vorgelegeantriebswelle 52 angeordnet und ist ein Leerlaufzahnrad 54 zwischen das Vorgelegerad 53 und das Hohlrad 30 des Differenzials 29 zwischengesetzt, so dass dieses im Eingriff mit dem Vorgelegerad 53 und dem Hohlrad 30 ist.
Zusätzlich ist die in 10 gezeigte Leistungsübertragungseinheit mit einer Rückwärtskupplung SR versehen, die zum Verbinden des Rückwärtsabtriebszahnrads 51 selektiv mit der Vorgelegewelle 52 angepasst ist. Ein Aufbau der Rückwärtskupplung SR ist demjenigen der vorstehend erwähnten Kupplungen im Prinzip ähnlich. Insbesondere weist die Rückwärtskupplung SR Folgendes auf: eine Hülse 56, die mit der Nabe 55 verzahnt ist, die mit der Vorgelegewelle 52 auf eine Weise integriert ist, dass sie in der axialen Richtung hin- und herlaufen kann; und eine Verzahnung 57, die benachbart an die Nabe 55 angeordnet ist und die mit dem Rückwärtsabtriebszahnrad 51 integriert ist. Daher ist das Rückwärtsabtriebszahnrad 51 mit der Vorgelegewelle 52 durch die Hülse 56 und die Nabe 55 durch Bewegen der Hülse 56 in Richtung auf die Seite des Rückwärtsabtriebszahnrads 51 verbunden, um dadurch die Hülse 56 mit der Verzahnung 57 in Eingriff zu bringen.
Somit funktioniert gemäß dem in 10 gezeigten Beispiel das erste Antriebszahnrad 14a ebenso als Rückwärtsantriebszahnrad. Daher wird die Leiste, die von dem ersten Antriebszahnrad 14a auf das Rückwärtsabtriebszahnrad 51 übertragen wird, weitergehend auf das Differenzial 29 übertragen, während sie durch das Leerlaufzahnrad 54 umgekehrt wird. Als Folge wird die Rückwärtsstufe eingerichtet. 11 ist eine Tabelle, die eine Relation zwischen den Schaltstufen, die durch die Leistungsübertragungseinheit eingerichtet werden, die in 10 gezeigt ist, und den Eingriffszuständen der Kupplungen S1, S2, SR und SL in jeder Schaltstufe zeigt. Die Eingriffszustände dieser Kupplungen in der ersten Stufe bis vierten Stufe sind identisch mit denjenigen in der ersten Stufe bis vierten Stufe des Kraftmaschinenfahrmodus (Kraftmaschinen fahren) in 2 und ebenso identisch mit denjenigen in der ersten Stufe bis vierten Stufe in den 9 und 13. Die erste Stufe bis vierte Stufe kann nämlich in dem in 10 gezeigten Beispiel durch Ausrücken (oder Neutralisieren) der Rückwärtskupplung SR eingerichtet werden, während die übrigen Kupplungen S1, S2 und SL betätigt werden, wie vorstehend erklärt ist.
In dem Fall der Einrichtung der Rückwärtsstufe in dem in 10 gezeigten Beispiel wird das Rückwärtsabtriebszahnrad 51 mit der Vorgelegewelle 52 durch Bewegen der Rückwärtskupplung SR in Richtung auf die rechte Seite in 10 verbunden (wie durch ® in 11 dargestellt), werden die Kupplung S1 zum Einrichten der ungeraden Schaltstufen und die Kupplung S2 zum Einrichten der geraden Schaltstufen ausgerückt (oder neutralisiert) und wird die Sperrkupplung SL ausgerückt. Nachdem das Fahrzeug gestartet ist, wird die Sperrkupplung SL eingerückt, um den Planetengetriebemechanismus 1 zu integrieren. Somit wird die Sperrkupplung SL auf demselben Weg wie in dem Fall des Starts des Fahrzeugs in der ersten Stufe gesteuert. Somit wird es dem Fahrzeug gestattet, problemlos in der Rückwärtsstufe zu starten, ohne dass eine spezielle Kupplung (insbesondere eine Startkupplung) erforderlich ist. Darüber hinaus ist gemäß dem in 10 gezeigten Beispiel das Drehelement des Planetengetriebemechanismus 1, das das Drehmoment an das Rückwärtsantriebszahnrad 51 abgibt, weder mit der Kraftmaschine 2 noch mit dem Motorgenerator 3 verbunden. Daher kann die Leistungsübertragungseffizienz und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit durch Sperren des Planetengetriebemechanismus 1 verbessert werden, um den Planetengetriebemechanismus integral zu drehen.
Somit wird gemäß dem in 10 gezeigten Beispiel die Rückwärtsstufe durch Betätigen der Kupplungen S1, S2, SR und SL eingerichtet, wie vorstehend erklärt ist, um dadurch das Drehmoment, das von der Kraftmaschine 2 abgegeben wird, auf das Rückwärtsabtriebszahnrad 51 durch die zweite Antriebswelle 12 und das erste Antriebszahnrad 14a zu übertragen, das damit integriert ist, und weiter das Drehmoment von dem Rückwärtsabtriebszahnrad 51 auf das Hohlrad 30 des Differenzials 29 durch das Vorgelegerad 53 und das Leerlaufrad 54 zu übertragen. Da die Rückwärtsstufe durch derartiges Übertragen des Drehmoments von dem ersten Antriebszahnrad 14a des größten Übersetzungsverhältnisses eingerichtet wird, können eine erforderliche Fahrzeuggeschwindigkeit und eine Antriebskraft auch in der Rückwärtsstufe sichergestellt werden.
Alternativ kann das Leerlaufzahnrad 54 ebenso zwischen dem ersten Antriebszahnrad 14a und dem Rückwärtsabtriebszahnrad 51 gelegen sein. Zu diesem Zweck wird die Leistungsübertragungseinheit, die in 10 gezeigt ist, teilweise abgewandelt, wie in 12 gezeigt ist. Daher wird eine weitergehende Erklärung für die Elemente, die mit denjenigen in 10 gemeinsam vorgesehen sind, durch Hinzufügen von gemeinsamen Bezugszeichen zu 12 weggelassen. Insbesondere ist die Leistungsübertragungseinheit, die in 12 gezeigt ist, ebenso mit dem Rückwärtsabtriebszahnrad 51 versehen, das drehbar an der Vorgelegewelle 52 gehalten wird, und ist das Leerlaufzahnrad 54 zwischen das Rückwärtsabtriebszahnrad 51 und das erste Antriebszahnrad 14a gesetzt, um in Eingriff mit dem Rückwärtsabtriebszahnrad 51 und dem ersten Antriebszahnrad 14a zu sein. Unterdessen ist das Vorgelegerad 53, das an der Vorgelegewelle 52 angeordnet ist, direkt mit dem Hohlrad 30 des Differenzials 29 im Eingriff.
Die in 12 gezeigte Leistungsübertragungseinheit ist angepasst, um fünf Vorwärtsstufen einzurichten. Insbesondere ist das fünfte Antriebszahnrad 37b drehbar an der Vorgelegewelle 52 an der entgegengesetzten Seite des Rückwärtsantriebszahnrads 51b über die Rückwärtskupplung SR angeordnet. Das fünfte Antriebszahnrad 37b ist mit einer Verzahnung 58 als Element der Rückwärtskupplung SR integriert und die Verzahnung 58 ist angepasst, so dass diese mit der Hülse 56 der Rückwärtskupplung SR in Eingriff gelangen kann. Daher wird das Rückwärtsabtriebszahnrad 51 mit der Vorgelegewelle 52 durch Bewegen der Hülse 56 in Richtung auf die rechte Seite in 12 verbunden, um dadurch die Hülse 56 mit der Verzahnung 57 des Rückwärtsabtriebszahnrads 51 in Eingriff zu bringen. In ähnlicher Weise wird das fünfte Abtriebszahnrad 37b mit der Vorgelegewelle 52 durch Bewegen der Hülse 56 in Richtung auf die linke Seite in 12 verbunden, um dadurch die Hülse 56 mit der Verzahnung 58 des fünften Abtriebszahnrads 37b in Eingriff zu bringen.
Andererseits ist das fünfte Antriebszahnrad 37a, das mit dem fünften Abtriebszahnrad 37b kämmend eingreift, um das fünfte Zahnradpaar 37 auszubilden, an der zweiten Antriebswelle 12 angeordnet. Somit sind die Antriebszahnräder zum Einrichten der ungeraden Schaltstufen und der Rückwärtsschaltstufe an der zweiten Antriebswelle 12 angeordnet und sind die Antriebszahnräder zum Einrichten der geraden Schaltstufen an der ersten Antriebswelle 11 angebracht.
13 ist eine Tabelle, die eine Relation zwischen den Schaltstufen, die durch die Leistungsübertragungseinheit eingerichtet werden, die in 12 gezeigt ist, und Eingriffszuständen der Kupplungen S1, S2, SR und SL in jeder Schaltstufe zeigt. Insbesondere ist der Abschnitt „fünfte Schaltstufe“ zu der Tabelle von 11 hinzugefügt, wobei daher die Definitionen der Symbole in 13 identisch mit denjenigen in 11 sind. Insbesondere wird gemäß der Leistungsübertragungseinheit, die in 12 gezeigt ist, das fünfte Zahnradpaar 37 mit der zweiten Antriebswelle 12 und der Vorgelegewelle 52 durch Bewegen der Hülse 56 der Rückwärtskupplung SR in Richtung auf die Seite des fünften Abtriebszahnrads 37b verbunden, wie durch ⑤ in 13 dargestellt ist. Als Folge wird das von dem Hohlrad Rg des Planetengetriebemechanismus 1 abgegebene Drehmoment von der Vorgelegewelle 52 auf das Differenzial 29 durch das Vorgelegerad 53 übertragen und wird die fünfte Schaltstufe gemäß dem Übersetzungsverhältnis des fünften Zahnradpaars 37 eingerichtet.
In ähnlicher Weise wird in dem Beispiel, das unter Bezugnahme auf die 10 und 11 erklärt ist, die Rückwärtsstufe durch Bewegen der Hülse 56 der Rückwärtskupplung SR in Richtung auf die Seite des Rückwärtsabtriebszahnrads 51 verbunden, um dadurch die Hülse 56 mit der Verzahnung 57 in Eingriff zu bringen, wie durch ein ® in 13 dargestellt ist. Jedoch ist gemäß dem in 12 gezeigten Beispiel das Leerlaufzahnrad 54 zwischen dem ersten Antriebszahnrad 14a und dem Rückwärtsabtriebszahnrad 51 gelegen. Daher wird anders als in dem Beispiel, das in 10 gezeigt ist, das Rückwärtsabtriebszahnrad 51 in der Rückwärtsstufe rückwärts gedreht. Zusätzlich ist gemäß dem in 12 gezeigten Beispiel die Rückwärtskupplung SR angepasst, so dass diese als Kupplung zum Einrichten der fünften Schaltstufe dient. Daher kann die Leistungsübertragungseinheit insgesamt verkleinert werden und können die Kosten der Leistungsübertragungseinheit abgesenkt werden.
Die vorstehend erwähnte Sperrkupplung SL ist vorgesehen, um zu verhindern, dass der Motorgenerator 3 in dem Fall angetrieben wird, dass der Planetengetriebemechanismus 1 sich integral dreht. Das bedeutet, dass es insbesondere nicht notwendig ist, die Sperrkupplung SL anzuordnen, wenn der Planetengetriebemechanismus 1 sich integral drehen kann, indem der Motorgenerator 3 als Motor angetrieben wird oder der Motorgenerator 3 als Generator verwendet wird. Wie dies beschrieben ist, kann der Motorgenerator 3 direkt mit jeder Antriebswelle 11 und 12 durch Einrücken der Sperrkupplung SL verbunden werden. Daher kann das Fahrzeug in dem EV-Fahrmodus durch Antreiben des Motorgenerators 3 als Motor angetrieben werden und kann die Energie durch Drehen des Motorgenerators 3 als Generator regeneriert werden, wenn das Fahrzeug verzögert. In dem Fall eines solchen Antriebs des Fahrzeugs in dem EV-Fahrmodus oder in dem Fall der derartigen Regeneration der Energie durch den Motorgenerator 3 würde die Energie verschwendet werden, wenn die Kraftmaschine 2 gleichzeitig gedreht würde. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird die Kraftmaschine 2 vorzugsweise von der Eingangswelle 6 getrennt. Ein Beispiel, das mit einem Mechanismus zum Trennen der Kraftmaschine 2 versehen ist, wird im Folgenden erklärt.
Wie in 14 gezeigt ist, ist eine Kupplung (die gelegentlich auch Eingangskupplung im Folgenden genannt wird) C1 zum Verbinden und Trennen der Kraftmaschine 2 von/mit dem Planetengetriebemechanismus 1 zusätzlich in dem in 12 gezeigten Beispiel angeordnet. Insbesondere ist die Eingangskupplung C1 angepasst, so dass diese elektrisch oder hydraulisch eingerückt und ausgerückt werden kann, und ist zwischen der Eingangswelle 6, an der die Sperrkupplung SL angeordnet, und der Kraftmaschine 2 eingesetzt. In 14 wird die Eingangskupplung CL durch ein Symbol einer Reibungskupplung dargestellt. Daher wird gemäß dem in 14 gezeigten Beispiel die Kraftmaschine 2 mit dem Planetengetriebemechanismus 1 durch die Eingangskupplung 6 durch Einrücken der Eingangskupplung C1 verbunden. Dagegen wird die Kraftmaschine 2 von der Eingangswelle 6 und dem Planetengetriebemechanismus 1 durch Ausrücken der Eingangskupplung C1 getrennt. Die übrige Konfiguration ist identisch mit derjenigen des in 12 gezeigten Beispiels.
Demgemäß sind die Relationen zwischen den Schaltstufen, die durch die Leistungsübertragungseinheit eingerichtet werden, die in 14 gezeigt ist, und der Eingriffszustände der Kupplungen S1, S2 und SR in jeder Schaltstufe identisch mit demjenigen in der Leistungsübertragungseinheit, die in 12 gezeigt ist, wie in 15 gezeigt ist. Daher sind die Definitionen der Symbole in 15 identisch mit denjenigen in 13.
16 ist eine Tabelle, die Relationen zwischen den Schaltstufen, die durch die Leistungsübertragungseinheit eingerichtet werden, die in 14 gezeigt ist, und Eingriffszuständen der Sperrkupplung SL und der Eingangskupplung C1 in jeder Schaltstufe zeigt. Wie dies beschrieben ist, kann das Fahrzeug, an dem die Leistungsübertragungseinheit der vorliegenden Erfindung montiert ist, nicht nur durch die Kraftmaschine 2 angetrieben werden (insbesondere in dem Kraftmaschinenfahrmodus) sondern ebenso durch den Motorgenerator 3 (insbesondere dem EV-Fahrmodus) und werden die Sperrkupplung SL und die Eingangskupplung C1 in diesen Fahrmodi gesteuert, wie nachstehend erklärt ist.
Zuerst wird in dem Fall des Kraftmaschinenfahrmodus die Eingangskupplung C1 in jeder Schaltstufe eingerückt, da das Fahrzeug durch die Kraftmaschine 2 gefahren wird. Daher kann das Drehmoment von der Kraftmaschine 2 auf ein Antriebsrad (nicht gezeigt) übertragen werden, um das Fahrzeug anzutreiben, und kann eine Kraftmaschinenbremskraft gebildet werden, wenn das Fahrzeug durch Leerlaufenlassen der Kraftmaschine 2 verzögert wird, um einen Widerstand einzusetzen, der sich aus dem antreibenden Drehen der Kraftmaschine 2 ergibt. Andererseits wird die Sperrkupplung SL in den ungeraden Schaltstufen (insbesondere der ersten, der dritten und der fünften Schaltstufe) und der Rückwärtsschaltstufe eingerückt und in den geraden Schaltstufen (insbesondere der zweiten und der vierten Schaltstufe) ausgerückt. In den ungeraden Schaltstufen und der Rückwärtsschaltstufe wird nämlich die Leistung, die von der Kraftmaschine 2 abgegeben wird, auf die zweite Antriebswelle 12 übertragen, ohne dass ihre Drehzahl erhöht oder verringert wird. Daher wird die Sperrkupplung SL eingerückt und wird der Planetengetriebemechanismus 1 dadurch vollständig integriert.
In der ersten Stufe und der Rückwärtsstufe wird der Motorgenerator 3 in der Richtung gedreht, die entgegengesetzt zu der Drehrichtung der Kraftmaschine 2 ist, bevor das Fahrzeug gestartet wird, oder wenn das Fahrzeug angehalten ist. Dann wird das Drehmoment auf das Hohlrad Rg, das als Ausgangselement funktioniert, in der Vorwärtsrichtung übertragen, um das Fahrzeug zu starten, in dem die Drehzahl des Motorgenerators 3 in der Vorwärtsrichtung erhöht wird (oder die Drehzahl in der Rückwärtsrichtung verringert wird). Daher wird die Sperrkupplung SL ausgerückt, wenn das Fahrzeug gestartet wird, und dann eingerückt, während die Drehzahlen der Drehelemente des Planetengetriebes 1 sich synchronisieren, um dadurch den Planetengetriebemechanismus 1 vollständig zu drehen. Unterdessen wird in den geraden Schaltstufen die Leistung, die von der Kraftmaschine 2 abgegeben wird, auf die erste Antriebswelle 11 übertragen, ohne dass ihre Drehzahl erhöht oder verringert wird. Daher wird die Sperrkupplung SL in den geraden Schaltstufen ausgerückt.
In dem Fall des EV-Fahrmodus wird die Eingangskupplung C1 in jeder Schaltstufe ausgerückt, um dadurch zu verhindern, dass die Kraftmaschine 2 gleichzeitig gedreht wird und um zu vermeiden, dass die Leistung verschwendet wird. Daher kann das Fahrzeug durch Übertragen des Drehmoments von dem Motorgenerator 3 auf das Antriebsrad (nicht gezeigt) angetrieben werden. Wenn darüber hinaus das Fahrzeug verzögert, kann die Energie regeneriert werden und kann eine regenerative Bremskraft durch antreibendes Drehen des Motorgenerators 3 durch die Trägheit gebildet werden, die sich aus der Fahrt des Fahrzeugs ergibt. Wie dies beschrieben ist, wird die Kraftmaschine 2 auch in diesen Fällen nicht gedreht, wobei daher eine Regenerationseffizienz der Energie verbessert werden kann. Andererseits wird in dem Fall des EV-Fahrmodus die Sperrkupplung SL in jeder Schaltstufe eingerückt gehalten, um die Leistung, die von dem Motorgenerator 3 abgegeben wird, auf die Antriebswellen 11 und 12 zu übertragen, ohne ihre Drehzahl zu erhöhen oder zu verringern. Anders gesagt muss, da die Kraftmaschine 2 nicht als Reaktion gegenüber dem Planetengetriebemechanismus 1 in dem EV-Fahrmodus funktioniert, die Sperrkupplung S1 in jeder Schaltstufe eingerückt werden, um den Planetengetriebemechanismus 1 zu integrieren. Zusätzliche ist die Kraftmaschine 2 von der Eingangswelle 6 und dem Planetengetriebemechanismus 1 in dem EV-Fahrmodus getrennt, wobei daher die Kraftmaschine 2 durch einen Startermotor (nicht gezeigt) durch Verbinden des Startermodus mit der Kraftmaschine 2 gestartet werden kann. Alternativ kann in dem Fall, dass die Kraftmaschine 2 mit einer Lichtmaschine (nicht gezeigt) als Hilfseinrichtung versehen ist, die Batterie durch Antreiben der Lichtmaschine durch die Kraftmaschine 2 geladen werden, um elektrische Energie zu erzeugen.
Gemäß dem Beispiel, das in 14 gezeigt ist, wird eine Reibungskupplung als Eingangskupplung C1 verwendet. Daher kann die Eingangskupplung C1 als Drehmomentbegrenzer durch Einrichten einer Einrückkraft von derselben auf eine Eingriffskraft verwendet werden, die zum Antreiben des Fahrzeugs während der normalen Fahrt erforderlich ist, oder auf eine Eingriffskraft, in der ein geeigneter Sicherheitsfaktor für die Eingriffskraft für normales Fahren vorgesehen ist. In diesem Fall wird das Drehmoment nicht an der Leistungsübertragungseinheit übermäßig wirken, auch wenn abrupt gebremst wird. Demgemäß ist es nicht speziell vorzusehen, dass die Festigkeit der Leistungsübertragungseinheit zu verbessern ist und die Abmessung der Leistungsübertragungseinheit zu vergrößern ist. Aus diesem Grund kann verhindert werden, dass die Leistungsübertragungseinheit ihr Gewicht vergrößert, so dass die Montierbarkeit der Leistungsübertragungseinheit nicht verschlechtert werden wird. Zusätzlich wird in dem Fall der Verwendung eines elastischen Elements oder eines elastischen Mechanismus, wie z.B. einer Feder oder Ähnlichem zum Aufbringen einer Einrückkraft auf die Eingangskupplung C1 die Leistung nicht zum Aufrechterhalten des Eingriffs der Eingangskupplung C1 verbraucht. Daher kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden.
Zusätzlich kann das Drehmoment, das durch die Reibungskupplung übertragen wird, begrenzt werden oder graduell durch Schlupfen des Reibungsdrehmoments verändert werden, und kann eine solche Funktion eingesetzt werden, wenn das Fahrzeug startet. Insbesondere kann das Fahrzeug durch Erhöhen des Antriebsdrehmoments durch graduelles Einrücken der Eingangskupplung C1, die aus der Reibungskupplung besteht, auch in dem Fall sanft gestartet werden, dass ein Ladezustand (SOC) der elektrischen Speichervorrichtung zum Zuführen der elektrischen Leistung zu dem Motorgenerator 3 unzureichend ist oder die Temperatur der elektrischen Speichervorrichtung extrem niedrig ist, oder auch in dem Fall, dass die Temperaturen des Motorgenerators 3 und des Wandlers (nicht gezeigt) hoch sind oder der Motorgenerator 3 aufgrund des Auftretens einer Fehlfunktion oder Ähnlichem nicht geeignet angetrieben werden kann.
Als nächstes wird ein Beispiel erklärt, in welchem die Sperrkupplung SL angepasst ist, um als die vorstehend erwähnte Eingangskupplung C1 zu dienen. Gemäß dem in 17 gezeigten Beispiel wird eine Klauenkupplung, die zum Verschieben ihrer Hülse zwischen drei Positionen geeignet ist, als Sperrkupplung SL verwendet. Insbesondere ist in dem in 17 gezeigten Beispiel eine Nabe 59 an der Ausgangswelle der Kraftmaschine 2 angeordnet, so dass diese benachbart an die Nabe 7 gelegen ist, die an der Ausgangswelle 6 in der axialen Richtung angeordnet ist, und ist eine Verzahnung, mit der die Hülse 8 im Eingriff ist, an einer äußeren Umfangsfläche der Nabe 59 ausgebildet. Die radialhomogenen Naben 59 und 7 und die Verzahnung 9, die mit dem Sonnenrad Sn des Planetengetriebemechanismus 1 integriert ist, sind koaxial ausgerichtet.
Die Hülse 8 hat eine ausreichende axiale Länge, so dass sie im Eingriff mit den Naben 59 und 7 und der Verzahnung 9 gleichzeitig gelangen kann, und die Hülse 8 ist angepasst, so dass diese durch ein Stellglied, das dem in 1 gezeigten Stellglied 10 ähnlich ist, zwischen Folgendem verschoben werden kann: einer Position, um mit der Nabe 7 und mit der Verzahnung 9 verzahnt zu sein, um dadurch den Planetengetriebemechanismus 1 zu blockieren (was gelegentlich als Position „A“ bezeichnet wird); einer Position, um mit den Naben 59 und 7 und mit der Verzahnung 9 verzahnt zu werden, um dadurch den Planetengetriebemechanismus 1 zu blockieren und die Kraftmaschine 2 mit dem Planetengetriebemechanismus 1 zu verbinden (was gelegentlich als Position „B“ bezeichnet wird); und einer Position, um mit den Naben 59 und 7 verzahnt zu werden, um dadurch die Kraftmaschine 2 mit dem Planetengetriebemechanismus 1 zu verbinden (was gelegentlich als Position „C“ bezeichnet wird). Die vorstehend erklärten drei Positionen sind schematisch in 18 gezeigt. In 18 sind eine solche Verbindung der Kraftmaschine 2 mit dem Planetengetriebemechanismus 1 und ein derartiges Sperren des Planetengetriebemechanismus 1 durch „X“ und „O“ angegeben. In 18 stellt nämlich „X“ die Tatsache dar, dass die Kraftmaschine 2 nicht mit dem Planetengetriebemechanismus 1 verbunden ist, und die Tatsache, dass der Planetengetriebemechanismus 1 nicht gesperrt ist. Andererseits stellt „O“ die Tatsache dar, dass die Kraftmaschine 2 mit dem Planetengetriebemechanismus 1 verbunden ist, und die Tatsache, dass der Planetengetriebemechanismus 1 gesperrt ist.
19 ist eine Tabelle, die Relationen zwischen den Schaltstufen, die durch die Leistungsübertragungseinheit eingerichtet werden, die in 17 gezeigt ist, und Eingriffszuständen der Kupplungen S1, S2 und SR in jeder Schaltstufe zeigt. Wie aus 19 ersichtlich ist, sind die Eingriffszustände der Kupplungen S1, S2 und SR in jeder Schaltstufe identisch mit denjenigen 13 und 15. Andererseits wird die Hülse 8 der Sperrkupplung SL zwischen den vorstehend erwähnten Positionen A bis C in Abhängigkeit von dem Antriebsmodus, wie z.B. dem Kraftmaschinenfahrmodus und dem EV-Fahrmodus, und ebenso in Abhängigkeit von der Schaltstufe verschoben. Insbesondere wird in dem Fall des Starts des Fahrzeugs in dem Kraftmaschinenfahrmodus die Hülse 8 auf die Position C in der ersten Stufe eingerichtet. Dann wird das Fahrzeug gestartet, und wenn die Drehzahlen der Drehelemente des Planetengetriebemechanismus 1 synchronisiert sind, so dass der Planetengetriebemechanismus 1 beginnt sich integral zu drehen, wird die Hülse 8 auf die Position B verschoben. Die Kraftmaschine 2 wird nämlich mit dem Planetengetriebemechanismus 1 verbunden und dem Planetengetriebemechanismus 1 wird gestattet, eine Differenzialfunktion durch Einrichten der Hülse 8 auf der Position D durchzuführen, und der Planetengetriebemechanismus 1 wird durch Verschieben der Hülse 8 auf die Position B gesperrt. Als Folge wird die Leistung, die von der Kraftmaschine 2 abgegeben wird, auf die zweite Antriebswelle 12 unverändert übertragen. Die Hülse 8 der Sperrkupplung SL wird ebenso auf dieselbe Weise wie in der Rückwärtsstufe gesteuert.
In der zweiten Stufe des Kraftmaschinenfahrmodus wird die Hülse 8 der Sperrkupplung SL auf die Position C gesetzt. Daher wird die Kraftmaschine 2 mit dem Träger Cr des Planetengetriebemechanismus 1 verbunden und wird der Planetengetriebemechanismus 1 entsperrt, so dass er die Differenzialfunktion durchführen kann. Als Folge wird die Leistung, die von der Kraftmaschine 2 abgegeben wird, auf die erste Antriebswelle 11 unverändert übertragen. Die Hülse 8 der Sperrkupplung SL wird ebenso auf die Position C in der vierten Stufe gesetzt.
In der dritten Stufe des Kraftmaschinenfahrmodus wird die Hülse 8 der Sperrkupplung SL auf die Position B gesetzt. Daher wird die Kraftmaschine 2 mit dem Träger CR des Planetengetriebemechanismus 1 verbunden und wird der Planetengetriebemechanismus 1 gesperrt, so dass er integral gedreht wird. Als Folge wird die Leistung, die von der Kraftmaschine 2 abgegeben wird, auf die zweite Antriebswelle 12 unverändert übertragen. Die Hülse 8 der zweiten Kupplung SL wird ebenso auf die Position B in der fünften Schaltstufe gesetzt.
Somit kann das in 17 gezeigte Beispiel ebenso als Leistungsübertragungseinheit funktionieren, die in 14 gezeigt ist. Darüber hinaus ist nur ein Schaltmechanismus erforderlich, um die Kraftmaschine 2 mit dem Planetengetriebemechanismus 1 zu verbinden und den Planetengetriebemechanismus 1 zu sperren. Daher kann die Leistungsübertragungseinheit strukturell vereinfacht werden, so dass die Leistungsübertragungseinheit verkleinert und leichter ausgeführt werden kann. Aus diesem Grund kann die Leistungsübertragungseinheit an einem Fahrzeug einfacher montiert werden und können ihre Kosten abgesenkt werden.
Die Beispiele wurden somit erklärt, die zum Einstellen der Schaltstufen gemäß der Anzahl der Drehzahländerungszahnradpaare angepasst sind. Jedoch kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Leistungsübertragungseinheit ebenso an eine größere Anzahl von Schaltstufen als die Anzahl der Drehzahländerungszahnradpaare angepasst werden, wie im Folgenden erklärt wird. Dabei ist die Definition der „Schaltstufe“ ein Drehzahländerungsverhältnis, das einzurichten ist, ohne dass man sich auf das positive Drehmoment und das negative Drehmoment des Motorgenerators 3 verlässt.
Ein in 20 gezeigtes Beispiel ist eine Alternative des Beispiels, das in 5 gezeigt ist, bei welchem die Sperrkupplung SL angepasst ist, um den Motorgenerator 3 anzuhalten, der selektiv mit dem Sonnenrad Sn verbunden wird. Insbesondere ist die Verzahnung 9 an einer äußeren Umfangsfläche einer Nabe 60 ausgebildet, die mit einem Element verbunden ist, das mit dem Sonnenrad Sn integriert ist, oder das das Sonnenrad Sn mit dem Motorgenerator 3 verbindet. Die Nabe 7 ist an der Eingangswelle 6 näher an der Kraftmaschine 2 als die Nabe 60 angeordnet und eine fixierte Nabe 62 ist ebenso an der Eingangswelle 6 an der entgegengesetzten Seite der Nabe 7 über die Nabe 60 angeordnet.
Gemäß dem in 20 gezeigten Beispiel wird die Hülse 8 ebenso durch ein Stellglied, das dem in 1 gezeigten Stellglied 10 ähnlich ist, zwischen Folgendem verschoben: einer Position, um mit der Nabe 60 und mit der fixierten Nabe 62 verzahnt zu werden, um dadurch den Motorgenerator 3 zu sperren (was gelegentlich als Position „M“ bezeichnet wird); einer Position, um nur mit der Nabe 60 verzahnt zu werden (was gelegentlich als neutrale Position bezeichnet wird); und einer Position, um mit den Naben 60 und 7 verzahnt zu werden, um den Planetengetriebemechanismus 1 zu sperren (was gelegentlich als Position „P“ bezeichnet wird. Die übrigen Elemente sind identisch mit denjenigen des in den 4 und 5 gezeigten Beispiels. Daher wird eine weitergehende Erklärung dieser Elemente durch Hinzufügen der gemeinsamen Bezugszeichen zu 20 weggelassen.
Gemäß der in 20 gezeigten Leistungsübertragungseinheit wird in der ersten Stufe und in der dritten Stufe die Leistung von dem Planetengetriebemechanismus 1 auf die zweite Ausgangswelle 12 übertragen und an die Ausgangswelle 13 durch das erste Zahnradpaar 14 oder das dritte Zahnradpaar 16 abgegeben, die an der zweiten Ausgangswelle 12 angeordnet sind. Daher können eine Schaltstufe, in der das Drehzahländerungsverhältnis größer als dasjenige der ersten Stufe ist, und eine Schaltstufe, in der das Drehzahländerungsverhältnis größer als dasjenige der dritten Stufe ist, unter Verwendung des Planetengetriebemechanismus 1 als Drehzahlverringerungsmechanismus eingerichtet werden. Relationen zwischen den Schaltstufen, die durch die Leistungsübertragungseinheit eingerichtet werden, die in 20 gezeigt ist, und der Eingriffszustände der Kupplungen S1, S2 und SL in jeder Schaltstufe sind in 21 gezeigt.
Insbesondere in dem Fall der Einrichtung der Schaltstufe, in der das Drehzahländerungsverhältnis größer als dasjenige der ersten Stufe ist (insbesondere UD+1.), wird die Hülse 19 der Kupplung S1 zum Einrichten der ungeraden Schaltstufen in Richtung auf die Seite des ersten Abtriebszahnrads 14b verschoben, um dadurch das erste Abtriebszahnrad 14b mit der Ausgangswelle 13 zu verbinden, und wird die Hülse 8 der Sperrkupplung SL von der neutralen Position zu der Position M verschoben, um dadurch das Sonnenrad Sn anzuhalten. Wenn das Sonnenrad Sn so angehalten wird, funktioniert der Träger Cr, der mit der Kraftmaschine 2 verbunden ist, als Eingangselement, funktioniert das Hohlrad Rg, das mit der zweiten Antriebswelle 12 verbunden ist, als Ausgangselement und funktioniert das Sonnenrad Sn als Fixierelement. Daher werden das Hohlrad Rg und die zweite Antriebswelle 12, die damit integriert ist, mit einer Drehzahl gedreht, die so verringert ist, dass sie niedriger als die Drehzahlen des Trägers Cr und der Kraftmaschine 2 sind. Dann wird das Drehmoment von der zweiten Antriebswelle 12 auf die Ausgangswelle 13 durch das erste Zahnradpaar 14 abgegeben. Somit verringern der Planetengetriebemechanismus 1 und das erste Zahnradpaar 14 die Drehzahl zwischen der Kraftmaschine 2 und der Ausgangswelle 13. Als Folge wird die Schaltstufe eingerichtet, in der das Drehzahländerungsverhältnis größer als dasjenige der ersten Stufe ist (insbesondere UD+1).
Diese Situation ist in einem nomographischen Diagramm von 22(a) gezeigt. Insbesondere ist das Sonnenrad Sn, das mit dem Motorgenerator 3 verbunden ist, angehalten und wird das Drehmoment der Kraftmaschine 2 in den Träger Cr eingeleitet. Folglich wird das Hohlrad Rg mit der Drehzahl gedreht, die niedriger als die Drehzahl des Trägers Cr ist, und wird das Drehmoment von dem ersten Antriebszahnrad 14a, das im Wesentlichen mit dem Hohlrad Rg integriert ist, auf das erste Abtriebszahnrad 14b übertragen. Das Drehmoment wird weitergehend von dem ersten Abtriebszahnrad 14b auf das Differenzial 29 durch die Ausgangswelle 13 und das Vorgelegerad 28 übertragen. Somit ist diese Schaltstufe (insbesondere UD+1.) eine direkt verbundene Stufe, in der die Leistung, die von der Kraftmaschine 2 abgegeben wird, durch eine mechanische Einrichtung auf die Ausgangswelle 13 übertragen wird, und wird das Drehmoment von der Ausgangswelle 13 abgegeben. Die Leistung des Motorgenerators 3 wird nämlich in dieser Schaltstufe (insbesondere UD+1.) nicht verwendet.
Hier ist diese Schaltstufe (insbesondere UD+1.) eine Startstufe. Daher wird der Motorgenerator 3 rückwärts durch Entsperren der Sperrkupplung SL1 gerade vor dem Start des Fahrzeugs gedreht. In dieser Situation wird der Motorgenerator 3 als Generator verwendet, um dadurch graduell das Reaktionsdrehmoment zu erhöhen, das an dem Sonnenrad Sn wirkt. Als Folge wird das Drehmoment, das von dem Hohlrad Rg abgegeben wird, graduell erhöht, so dass das Fahrzeug problemlos gestartet werden kann. Wenn dann die Drehzahl des Sonnenrads Sn 0 wird, wird die Hülse 8 der Sperrkupplung SL auf die Position M geschoben, um dadurch das Sonnenrad Sn und den damit integrierten Motorgenerator 3 anzuhalten.
Unterdessen wird die erste Stufe durch Sperren des Planetengetriebemechanismus 1 eingerichtet, um dadurch den Planetengetriebemechanismus 1 integral zu drehen. Zu diesem Zweck wird die Hülse 8 der Sperrkupplung SL auf die Position P geschoben, um dadurch das Sonnenrad Sn mit dem Träger Cr zu verbinden, um den Planetengetriebemechanismus 1 zu sperren. Diese Abläufe zum Einrichten der ersten Stufe sind vorstehend erklärt. In dem Fall des Hochschaltens zu der ersten Stufe wird die Synchronsteuerung durchgeführt, um den Schalstoß zu vermeiden oder zu verringern. Insbesondere wird die Hülse 8 der Sperrkupplung SL auf die Neutralposition geschoben, um dadurch die Sperrkupplung SL auszurücken, und wird die Drehzahl des Motorgenerators 3 elektrisch auf 0 gesteuert.
In dieser Situation wird die Drehzahl des Motorgenerators 3 graduell in der Vorwärtsrichtung auf eine Weise erhöht, so dass die Drehzahl und das Drehmoment des Hohlrads Rg sich nicht verändert, und wird andererseits die Drehzahl der Kraftmaschine 2 graduell verringert, wie in dem nomographischen Diagramm von 22(b) gezeigt ist. Wenn dann die Drehzahlen des Sonnenrads Sn, des Trägers Cr und des Hohlrads Rg nahezu synchronisiert sind, so dass der Planetengetriebemechanismus 1 integral gedreht wird, wird die Hülse 8 der Sperrkupplung SL auf die Position P geschoben, um dadurch den Planetengetriebemechanismus 1 zu sperren, um zu verhindern, dass der Planetengetriebemechanismus 1 eine Differenzialfunktion durchführt, wie in dem nomographischen Diagramm von 22(c) gezeigt ist.
In der zweiten Stufe wird die Leistung, die von der Kraftmaschine 2 abgegeben wird, von der ersten Antriebswelle 11 wie in dem in 5 gezeigten Beispiel abgegeben. In dem Fall des Hochschaltens von der ersten Stufe zu der zweiten Stufe wird die Synchronsteuerung ebenso durchgeführt. Insbesondere wird die Sperrkupplung SL ausgerückt und wird die Drehzahl des Sonnenrads Sn erhöht und wird die Drehzahl des Trägers Cr auf eine Weise verringert, so dass sich die Drehzahl und das Drehmoment des Hohlrads Rg nicht verändert. Wenn die Drehzahl des Sonnenrads Sn durch Antreiben des Motorgenerators 3 als Motor erhöht wird, werden die Drehzahlen des Trägers Cr und der Kraftmaschine 2 abgesenkt, und die Drehzahlen des zweiten Antriebszahnrads 15a, das mit der Kraftmaschine 2 durch die erste Antriebswelle 11 verbunden ist, und des zweiten Abtriebszahnrads 15b, das damit in kämmendem Eingriff ist, werden ebenso graduell abgesenkt, wie in dem nomographischen Diagramm von 22(d) gezeigt ist. Somit wird die Drehzahl des zweiten Abtriebszahnrads 15b mit der Drehzahl der Ausgangswelle 13 synchronisiert. In dieser Situation wird die Kupplung S1 zum Einrichten der ungeraden Schaltstufen ausgerückt und wird die Hülse 23 der Kupplung S2 zum Einrichten der geraden Schaltstufen in Richtung auf die Seite des zweiten Abtriebszahnrads 15b geschoben, um dadurch das zweite Abtriebszahnrad 15b mit der Ausgangswelle 13 zu verbinden, wie in dem nomographischen Diagramm von 22(e) gezeigt ist. Dabei ist die zweite Stufe ebenso eine direkt verbundene Stufe.
Die Schaltstufe zwischen der zweiten und der dritten Stufe (insbesondere UD+3.) wird eingerichtet, indem dem dritten Zahnradpaar 16 gestattet wird, das Drehmoment zwischen der zweiten Antriebswelle 12 und der Ausgangswelle 13 durch die Kupplung S1 zu übertragen, und in dieser Situation wird die Hülse 8 der Sperrkupplung SL auf die Position M geschoben. Daher funktioniert der Planetengetriebemechanismus 1, um die Drehzahl wie in dem Fall der ersten Stufe zu verringern, und führt das dritte Zahnradpaar 16 eine Drehzahländerung zwischen der Kraftmaschine 2 und der Ausgangswelle 13 durch. Als Folge wird die Schaltstufe eingerichtet, in der das Drehzahländerungsverhältnis größer als dasjenige der dritten Stufe ist (insbesondere UD+3.). Dabei ist diese Schaltstufe (insbesondere UD+3.) ebenso eine direkt verbundene Stufe.
Die vierte Stufe wird eingerichtet, indem dem vierten Zahnradpaar 17 gestattet wird, das Drehmoment zwischen der ersten Antriebswelle 11 und der Ausgangswelle 13 durch die Kupplung S2 zu übertragen, während die Sperrkupplung SL wie in dem Fall der Leistungsübertragungseinheit ausgerückt wird, die in 4 gezeigt ist. Zusätzlich kann in dem Fall der Durchführung eines Drehzahländerungsbetriebs zu der benachbarten Stufe, beispielsweise zu der vierten Stufe, der Schaltstoß durch Durchführen der vorstehend erwähnten Synchronsteuerung vermieden werden.
Somit ist die in 20 gezeigte Leistungsübertragungseinheit in der Lage, die Schaltstufe unter Verwendung des Planetengetriebemechanismus 1 als Drehzahlverringerungsmechanismus unter der Bedingung einzurichten, dass die Schaltstufe eingerichtet wird, in der das Drehmoment durch den Planetengetriebemechanismus 1 abgegeben wird, genauer gesagt unter der Bedingung, dass die Schaltstufe eingerichtet wird, in der das Drehmoment von dem Differenzialelement des Planetengetriebemechanismus 1 abgegeben wird, das weder mit der Kraftmaschine 2 noch mit dem Motorgenerator 3 verbunden ist. Daher kann, obwohl die Leistungsübertragungseinheit, die in 20 gezeigt ist, nur mit vier Paaren der Drehzahländerungszahnräder versehen ist, die Leistungsübertragungseinheit, die in 20 gezeigt ist, sechs direkt verbundene Schaltstufen insgesamt einrichten. Gemäß der in 20 gezeigten Leistungsübertragungseinheit können nämlich zusätzliche Schaltstufen gemäß der Anzahl der Drehzahländerungszahnradpaare eingerichtet werden, die mit dem Hohlrad Rg verbunden sind, zusätzlich zu der Anzahl der Schaltstufen, die gemäß der Gesamtzahl der Drehzahländerungszahnradpaare eingerichtet werden. Alternativ kann die Anzahl der einstellbaren Schaltstufen ebenso unter Verwendung des Planetengetriebemechanismus 1 als Drehzahlerhöhungsmechanismus in Abhängigkeit von der Konfiguration des Planetengetriebemechanismus erhöht werden.
Somit ist gemäß der in 20 gezeigten Leistungsübertragungseinheit die erforderliche Anzahl der Drehzahländerungszahnradpaare geringer als die Anzahl der einstellbaren Schaltstufen. Daher kann die Leistungsübertragungseinheit verkleinert werden, so dass ihre Montierbarkeit verbessert werden kann. Darüber hinaus ist nur ein Motorgenerator in der in 20 gezeigten Leistungsübertragungseinheit erforderlich, wodurch die Kosten der Leistungsübertragungseinheit verringert werden können, wie in 20 gezeigt ist. Noch weitergehend werden gemäß der in 20 gezeigten Leistungsübertragungseinheit die Schaltstufen durch mechanisches Verbinden der Kraftmaschine 2 mit der Ausgangswelle 13 eingerichtet. Daher kann die Leistungsübertragungseffizienz verbessert werden. Ferner kann die in 20 gezeigte Leistungsübertragungseinheit ebenso die vorstehend erwähnte Synchronsteuerung durchführen, wodurch der Schaltstoß vermieden oder minimiert werden kann. Ferner kann das Zwischendrehzahländerungsverhältnis zwischen den Drehzahländerungsverhältnissen der Schaltstufen, die durch die Drehzahländerungszahnradpaare eingerichtet werden, durch die Drehzahländerungsfunktion des Planetengetriebemechanismus 1 eingerichtet werden. Auch wenn daher der Gesamtübersetzungsbereich der Leistungsübertragungseinheit durch Verbreitern einer Differenz zwischen dem größten Drehzahländerungsverhältnis und dem kleinsten Drehzahländerungsverhältnis verbreitert wird, kann jede Differenz zwischen den Drehzahländerungsverhältnissen von angrenzenden Schaltstufen verengt werden. Aus diesem Grund können die Leistungscharakteristiken und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit der Leistungsübertragungseinheit verbessert werden.
Zum problemlosen Schalten der angrenzenden Schaltstufen werden die vorstehend erwähnten Positionen der Hülse 8 der Sperrkupplung SL in einer Reihenfolge ausgerichtet, um das Drehzahländerungsverhältnis in der Reihenfolge zu erhöhen oder zu verringern. Zusätzlich ist es, wie in 20 gezeigt ist, vorzuziehen, dass der Motorgenerator 3 an einer äußeren Umfangsseite des Planetengetriebemechanismus 1 gelegen ist, während er zumindest teilweise mit dem Planetengetriebemechanismus 1 in der radialen Richtung überschnitten bzw. überlappt ist. Folglich ist es dem Motorgenerator 3 gestattet, ein relativ großes Drehmoment abzugeben, indem die Abmessung seines äußeren Umfangs vergrößert wird, und kann die Anzahl der Elemente, die in der axialen Richtung ausgerichtet sind, verringert werden, so dass die Leistungsübertragungseinheit einfach an dem Fahrzeug montiert werden kann. Darüber hinaus kann als Folge der Anordnung der Sperrkupplung SL an der Seite, die näher an der Kraftmaschine 2 als dem Planetengetriebemechanismus 1 liegt, die Sperrkupplung SL gemeinsam verwendet werden, um den Motorgenerator 3 zu sperren und den Planetengetriebemechanismus 1 zu sperren. Aus diesem Grund kann die Anzahl der Bauteile verringert werden, so dass die Leistungsübertragungseinheit insgesamt verkleinert werden kann.
Jedoch sollte die Konfiguration des Getriebestrangs zur Verwendung der Sperrkupplung SL zum zusätzlichen Sperren des Motorgenerators 3 oder des Sonnenrads Sn nicht auf das in 20 gezeigte Beispiel beschränkt werden. Beispielsweise sind gemäß dem in 23 gezeigten Beispiel die Kupplung S1 zum Einrichten der ungeraden Schaltstufen und die Kupplung S2 zum Einrichten der geraden Schaltstufen an der Seite der Antriebswellen 11 und 12 angeordnet, um einen Getriebestrang auszubilden. Das in 23 gezeigte Beispiel ist nämlich eine Alternative des in 4 gezeigten Beispiels, wobei der Planetengetriebemechanismus 1 aus einem Einzelritzelplanetengetriebemechanismus besteht, und die Sperrkupplung SL, die in 20 gezeigt ist, ist an der Seite angeordnet, die näher an der Kraftmaschine 2 als der Planetengetriebemechanismus 1 liegt. Das in 23 gezeigte Beispiel kann ebenso sechs Schaltstufen insgesamt einrichten und die Vorteile des in 20 gezeigten Beispiels erzielen.
In den vorstehend erklärten Beispielen ist die Kraftmaschine 2 mit dem Planetengetriebemechanismus 1 auf stationärer Basis verbunden oder wird die Kraftmaschine 2 von dem Planetengetriebemechanismus 1 selektiv getrennt. Jedoch kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Leistungsübertragungseinheit ebenso angepasst sein, um die Kraftmaschine 2 und das Drehelement des Planetengetriebemechanismus 1, das mit dieser verbunden ist, selektiv anzuhalten. Insbesondere ist das in 24 gezeigte Beispiel eine Alternative des in 5 gezeigten Beispiels, in welchem die Sperrkupplung SL angepasst ist, um die Kraftmaschine 2 selektiv zu sperren. Wie in 24 gezeigt ist, ist eine fixierte Nabe 63, die mit einem Fixierelement 61 fixiert ist, an einer entgegengesetzten Seite des Planetengetriebemechanismus 1 über die Nabe 7 angeordnet, die an der Eingangswelle 6 angeordnet ist.
Um die fixierte Nabe 63 mit der Hülse 8 in Eingriff zu bringen, ist eine Verzahnung an der fixierten Nabe 63 ausgebildet, und die Hülse 8 ist angepasst, so dass diese durch ein Stellglied, das dem in 1 gezeigten Stellglied 10 ähnlich ist, zwischen Folgendem verschoben wird: einer Position, um mit der Verzahnung 9 der Seite des Sonnenrads Sn und mit der Nabe 7 verzahnt zu werden, die an der Eingangswelle 6 angeordnet ist (was gelegentlich als Position „PL“ bezeichnet wird); einer Position, um nur mit der Nabe 7 verzahnt zu werden (was gelegentlich als neutrale Position bezeichnet wird); und einer Position, um mit der Nabe 7 und der fixierten Nabe 63 verzahnt zu werden (was gelegentlich als Position „EL“ bezeichnet wird). Die übrigen Elemente sind mit denjenigen des in 5 gezeigten Beispiels identisch. Daher wird eine weitergehende Erklärung dieser Elemente durch Hinzufügen von gemeinsamen Bezugszeichen zu 23 weggelassen.
Gemäß der in 24 gezeigten Leistungsübertragungseinheit können vier Schaltstufen durch Betätigen der Kupplungen S1, S2 und SL eingerichtet werden, wie in 25 angegeben ist. Die Eingriffszustände der Kupplungen S1 zum Einrichten der ungeraden Schaltstufen und der Kupplung S2 zum Einrichten der geraden Schaltstufen in jeder Schaltstufe sind identisch mit denjenigen der vorstehend erklärten Beispiele. Jedoch sind die Eingriffszustände der Sperrkupplung SL, nämlich die Positionen der Hülse 8 zwischen dem Kraftmaschinenfahrmodus (ENG) und dem Motorfahrmodus (EV) unterschiedlich. Insbesondere in dem Fall des Starts des Fahrzeugs in der ersten Stufe durch die Leistung der Kraftmaschine 2, nämlich in dem Fall des Kraftmaschinenfahrmodus wird die Sperrkupplung SL, die ausgerückt ist (wie durch „X“ in 25 dargestellt ist), eingerückt, um zu verhindern, dass der Planetengetriebemechanismus 1 die Differenzialfunktion durchführt, wie es in den vorstehend erklärten Beispielen der Fall ist. Das Hohlrad Rg, das als Ausgangselement funktioniert, wird nämlich graduell in der Vorwärtsrichtung unter Verwendung des Motorgenerators 3 gedreht, der als Generator rückwärts gedreht wird, um eine Reaktionskraft zu bilden, und wenn dann die Drehzahlen der Drehelemente des Planetengetriebemechanismus 1 synchronisiert sind, so dass der Planetengetriebemechanismus 1 integral gewählt wird, wird die Hülse 8 der Sperrkupplung SL auf die Position PL geschoben, um dadurch das Sonnenrad Sn mit dem Träger Cr zu verbinden. Als Folge kann das Fahrzeug problemlos gestartet werden und wird die erste Stufe eingerichtet, in der die Kraftmaschine 1 direkt und mechanisch verbunden ist.
In der zweiten Stufe wird die Sperrkupplung SL ausgerückt, um das Drehmoment durch die erste Antriebswelle 11 zu übertragen. In dem Fall der Einrichtung der dritten Stufe wird die Hülse 8 der Sperrkupplung SL auf die Position PL geschoben, um dadurch das Sonnenrad Sn mit dem Träger Cr zu verbinden. Als Folge wird der Planetengetriebemechanismus 1 integral gedreht und wird die Kraftmaschine 2 mit der zweiten Antriebswelle 12 verbunden. Wie in dem Fall der Einrichtung in der zweiten Stufe wird die Sperrkupplung SL in dem Fall der Einrichtung der vierten Stufe ausgerückt, um das Drehmoment durch die erste Antriebswelle 11 zu übertragen. Zusätzlich kann, wie in dem vorstehend erklärten Beispiel, die Leistungsübertragungseinheit, die in 24 gezeigt ist, ebenso die Synchronsteuerung durchführen, wenn der Drehzahländerungsvorgang durchgeführt wird, um das Auftreten eines Schaltstoßes zu verhindern.
Andererseits ist in der ersten Stufe des EV-Fahrmodus die Hülse 8 der Sperrkupplung SL an der Position EL positioniert, um die Drehung der Kraftmaschine 2 anzuhalten, indem die Kraftmaschine 2 mit dem Fixierelement 61 verbunden wird. Folglich wird der Träger Cr des Planetengetriebemechanismus 1 angehalten. Wenn in dieser Situation die elektrische Leistung zu dem Motorgenerator 3 zugeführt wird, um den Motorgenerator 3 anzutreiben, wird das Drehmoment des Motorgenerators 3 in das Sonnenrad Sn eingeleitet und von dem Hohlrad Rg abgegeben, wie in dem nomographischen Diagramm von 26(a) gezeigt ist.
Insbesondere wird das Hohlrad Rg, das als Ausgangselement funktioniert, in der Vorwärtsrichtung mit einer Drehzahl gedreht, die niedriger als die Drehzahl des Sonnenrads Sn ist, das als Eingangselement dieses Falls funktioniert, und wird das Drehmoment des Motorgenerators 3 von dem Hohlrad Rg abgegeben, während es erhöht wird. Daher kann eine große Antriebskraft sich auch in dem Fall des EV-Fahrmodus sichergestellt werden, so dass verhindert werden kann, dass die Leistungsübertragungseinheit vergrößert wird. Darüber hinaus wird die Kraftmaschine 2 nicht gleichzeitig gedreht, so dass der Leistungsverlust verringert werden kann und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden kann. Auch in dem Fall, dass das Fahrzeug ausrollt, während die Energie durch Drehen des Motorgenerators 3 durch die Trägheit regeneriert wird, die sich aus der Fahrt des Fahrzeugs ergibt, wird die Kraftmaschine 2 nicht durch die regenerative Energie gedreht. Daher kann die Regenerationseffizienz verbessert werden. Ferner wird die Drehzahl des Motorgenerators 3 in diesem Fall relativ hoch, so dass die Energie ausreichend regeneriert werden kann.
In der zweiten Stufe des EV-Fahrmodus wird die Hülse 8 der Sperrkupplung SL auf die Position PL geschoben, um dadurch den Planetengetriebemechanismus 1 integral zu drehen. In diesem Fall werden die Drehelemente des Planetengetriebemechanismus 1 mit denselben Drehzahlen gedreht, wie in dem nomographischen Diagramm von 26(b) gezeigt ist. Daher werden der Motorgenerator 3 und die Kraftmaschine 2 mit derselben Drehzahl gedreht.
In dem Fall des EV-Fahrmodus wird die dritte Stufe durch Betätigen der Sperrkupplung SL wie in dem Fall der Einrichtung der ersten Stufe eingerichtet. Andererseits wird die vierte Stufe durch Betätigen der Sperrkupplung SL wie in dem Fall der Einrichtung der zweiten Stufe eingerichtet.
Wie in 27 gezeigt ist, kann der vorstehend erwähnte Mechanismus zum Sperren der Kraftmaschine 2 in dem in 20 gezeigten Beispiel angeordnet werden. Insbesondere sind die Nabe 60, die mit dem Motorgenerator 3 integriert ist, und die Nabe 7, die an der Eingangswelle 6 angeordnet ist, benachbart aneinander angeordnet. Die fixierte Nabe 62 zum Sperren des Motorgenerators 3 ist an der entgegengesetzten Seite der Nabe 7 über die Nabe 60 angeordnet und eine fixierte Nabe 63 zum Sperren der Kraftmaschine 2 ist an der entgegengesetzten Seite der fixierten Nabe 62 über die Naben 60 und 7 angeordnet.
Gemäß dem in 27 gezeigten Beispiel ist die Hülse 8 der Sperrkupplung SL angepasst, so dass diese zwischen vier Positionen verschoben werden kann, wie in 28 in einem ausgedehnten Maßstab gezeigt ist. Insbesondere wird die Hülse 8 zwischen Folgendem geschoben: einer ersten Position, um mit der Nabe 7, die an der Eingangswelle 6 angeordnet ist, und mit der fixierten Nabe 63 zum Sperren der Kraftmaschine 2 verzahnt zu werden (wie gelegentlich als Position „EL“ bezeichnet wird); einer zweiten Position, um mit der Nabe 60, die mit dem Motorgenerator 3 integriert ist, um mit der Nabe 7, die an der Eingangswelle 6 angeordnet ist, verzahnt zu werden (was gelegentlich als Position „PL“ bezeichnet wird); einer dritten Position, um mit der Nabe 60, die mit dem Motorgenerator 3 integriert ist, um mit der angrenzenden fixierten Nabe 63 verzahnt zu werden (das gelegentlich als Position „ML“ bezeichnet wird); und einer vierten Position, um nur mit einer der Naben, wie zum Beispiel der Nabe 7 oder ähnlichem verzahnt zu werden. Die vierte Position ist nämlich eine Trennungsposition, in der die Hülse 8 die Naben nicht verbindet.
In dem Fall, dass die Leistungsübertragungseinheit angepasst ist, um den Motorgenerator 3 zu sperren, ist es möglich, eine Zwischenschaltstufe einzurichten, in der das Drehzahländerungsverhältnis größer als dasjenige der Schaltstufe ist, in der das Drehmoment durch den Planetengetriebemechanismus 1 abgegeben wird. Die Leistungsübertragungseinheit, die in 27 gezeigt ist, kann nämlich ebenfalls solche Zwischenschaltstufen einrichten. 29 ist eine Tabelle, die einer Beziehung zwischen den Schaltstufen, die durch die in 27 gezeigte Leistungsübertragungseinheit eingerichtet werden, und den Eingriffszuständen der Kupplungen S1, S2 und SL in jeder Schaltstufe zeigt. Gemäß dem in 29 gezeigten Beispiel wird der Kraftmaschinenfahrmodus durch Verbinden des ersten Abtriebszahnrads 14b mit der Ausgangswelle 13 durch die Kupplung S1 und durch Sperren (oder Anhalten) des Motorgenerators 3 durch Verschieben der Hülse 8 der Sperrkupplung SL auf die vorstehend erwähnte Position ML erzielt. Da der Planetengetriebemechanismus 1 als Drehzahlverringerungsmechanismus in dem Kraftmaschinenfahrmodus funktioniert, kann die Schaltstufe, in der das Drehzahländerungsverhältnis größer als dasjenige der ersten Stufe ist (insbesondere UD+1.) eingerichtet werden.
Wie in dem Fall der Einrichtung der Schaltstufe, in der das Drehzahländerungsverhältnis größer als dasjenige der ersten Stufe ist (insbesondere UD+1.), kann die Zwischenschaltstufe, in der das Drehzahländerungsverhältnis zwischen den Drehzahländerungsverhältnissen der zweiten und der dritten Stufe liegt (insbesondere UD+3.), durch Verbinden des dritten Abtriebszahnrads 16b mit der Ausgangswelle 13 durch die Kupplung S1 und durch Sperren (oder Anhalten) des Motorgenerators 3 durch Verschieben der Hülse 8 der Sperrkupplung SL auf die vorstehend erwähnte Position ML eingerichtet werden, um dadurch zu gestatten, dass der Planetengetriebemechanismus 1 als Drehzahlverringerungsmechanismus funktioniert. Wie in dem Fall der vorstehend erwähnten Beispiele, die in den 20 und 23 gezeigt sind, wird in dem Fall des Startens des Fahrzeugs in der Schaltstufe, in der das Drehzahländerungsverhältnis größer als dasjenige der ersten Schaltstufe ist (insbesondere UD+1.), das Antriebsdrehmoment graduell durch Ausrücken der Sperrkupplung SL erhöht, während eine Reaktionskraft durch den Motorgenerator 3 gegenüber dem Sonnenrad Sn gebildet wird, und wird der Motorgenerator 3 nach dem Synchronisieren der Drehzahlen der Drehelemente des Planetengetriebemechanismus 1 gesperrt.
In der ersten und der dritten Stufe des Kraftmaschinenmodus wird der Planetengetriebemechanismus 1 gesperrt, so dass er integral gedreht wird, und wird das Drehmoment von dem Planetengetriebemechanismus 1 durch die zweite Antriebswelle 12 abgegeben. Daher wird die Hülse 8 der Sperrkupplung CL auf die Position PL geschoben, um mit der Nabe 60, die mit dem Motorgenerator 3 integriert ist, und mit der Nabe 7 verzahnt zu werden, die an der Eingangswelle 6 angeordnet ist. Der Planetengetriebemechanismus 1 wird durch Verbinden des Sonnenrads Sn mit dem Träger Cr desselben wie in dem Fall des in 20 gezeigten Beispiels integral gedreht.
In der zweiten und der vierten Stufe des Kraftmaschinenfahrmodus wird das zweite Abtriebszahnrad 15b oder das vierte Abtriebszahnrad 17b mit der Ausgangswelle 13 durch die Kupplung S2 verbunden und wird die Leistung, die von der Kraftmaschine 2 abgegeben wird, von der ersten Antriebswelle 11 auf das zweite Zahnradpaar 15 oder das vierte Zahnradpaar 17 übertragen. Daher wird die Sperrkupplung SL in dem in 20 gezeigten Beispiel ausgerückt.
Andererseits wird in dem Fall des EV-Fahrmodus die Kraftmaschine 2 in den Schaltstufen gestört, in denen die Leistung auf die zweite Antriebswelle 12 durch den Planetengetriebemechanismus 1 übertragen wird. Insbesondere in dem Fall, dass das erste Abtriebszahnrad 14b oder das dritte Abtriebszahnrad 16b mit der Ausgangswelle 13 durch die Kupplung S1 verbunden ist, wird die Hülse 8 der Sperrkupplung SL auf die Position EL geschoben. Als Folge wird der Träger Cr des Planetengetriebemechanismus 1 gemeinsam mit der Kraftmaschine 2 angehalten, so dass der Planetengetriebemechanismus 1 als dritter Verringerungsmechanismus funktionieren kann. Daher kann die Schaltstufe, in der das Drehzahländerungsverhältnis größer als dasjenige der ersten Stufe ist (insbesondere UD+1.), und die Schaltstufe, in der das Drehzahländerungsverhältnis größer als dasjenige der dritten Stufe ist, aber kleiner als dasjenige der zweiten Stufe ist (insbesondere UD+3.) eingerichtet werden. Somit können gemäß dem in 27 gezeigten Beispiel vier Schaltstufen insgesamt eingerichtet werden.
Unterdessen wird wie in dem Fall der 20 und 24 gezeigten Beispiele die Hülse 8 der Sperrkupplung SL auf die Position PL geschoben, um mit den Naben 60 und 7 in den geraden Schaltstufen des EV-Fahrmodus verzahnt zu werden, um dadurch das Sonnenrad Sn mit dem Träger Cr des Planetengetriebemechanismus 1 zu verbinden, um den Motorgenerator 3 mit der ersten Antriebswelle 11 direkt zu verbinden.
Daher kann das in 24 gezeigte Beispiel die Leistungsübertragungseinheit, die in 27 gezeigt ist, ebenso die Energieeffizienz in dem Motorfahrmodus und beim Regenerieren von Energie verbessern und ebenso die Vorteile der vorstehend erwähnten Beispiele erzielen. Zusätzlich ist es vorteilhaft, die Sperrkupplung SL zum Sperren der Kraftmaschine 1 zu verwenden. Jedoch sollte gemäß der vorliegenden Erfindung der Mechanismus zum Sperren der Kraftmaschine 2 nicht auf die vorstehend erwähnte Sperrkupplung SL beschränkt werden. Beispielsweise kann ein Bremsmechanismus oder ein Kupplungsmechanismus separat zum Sperren der Kraftmaschine 2 angeordnet werden. Dabei wird die Energieeffizienz nicht verschlechtert, auch wenn ein separater Bremsmechanismus oder der Kupplungsmechanismus zum Sperren der Kraftmaschine 2 eingesetzt wird.
Somit entspricht die Sperrkupplung SL, die soweit erklärt ist, dem Trennungsmechanismus, dem selektiven Eingriffsmechanismus, dem Elektromotorsperrmechanismus und dem Kraftmaschinensperrmechanismus der vorliegenden Erfindung in Abhängigkeit von der Konfiguration und ihrer Funktion und entspricht die Rückwärtskupplung SR dem Schaltmechanismus der vorliegenden Erfindung.

Claims

Leistungsübertragungseinheit, die Folgendes hat: eine Kraftmaschine (2); eine Vielzahl von Drehzahländerungszahnradpaaren (14-17, 37, 38), von denen jedes ein verschiedenes Übersetzungsverhältnis hat, und auf die Leistung, die von der Kraftmaschine abgegeben wird, übertragen wird; ein Ausgangselement (13) zum Abgeben der Leistung, die von dem Drehzahländerungszahnradpaar übertragen wird; einen Differenzialmechanismus (1), der drei Drehelemente (Sn, Cr, Rg) hat, um eine Differenzialfunktion durchzuführen, und bei dem ein erstes Drehelement (Cr) der drei Drehelemente mit der Kraftmaschine verbunden ist; einen Elektromotor (3), der mit einem zweiten Drehelement (Sn) der drei Drehelemente verbunden ist; und einen Sperrmechanismus (SL) zum Verbinden der Drehelemente miteinander, um dadurch den Differenzialmechanismus integral zu drehen wobei die Vielzahl der Drehzahländerungspaare ein erstes Zahnradpaar (15), das angepasst ist, um mit dem ersten Drehelement und dem Ausgangselement verbunden zu werden, und ein zweites Zahnradpaar (14) aufweisen, das angepasst ist, um mit einem dritten Drehelement (Rg) der drei Drehelemente und dem Ausgangselement verbunden zu werden, und der Sperrmechanismus einen Kupplungsmechanismus aufweist, der angepasst ist, um durch Trennen der verbundenen Drehelemente den Differenzialmechanismus zu in dem Fall entsperren, dass die Leistung an das Ausgangselement durch eines der Drehzahländerungszahnradpaare abgegeben wird, und zum Sperren des Differenzialmechanismus durch Verbinden der Drehelemente miteinander in dem Fall, dass die Leistung an das Ausgangselement durch ein anderes Drehzahländerungspaar mit einem Übersetzungsverhältnis zum Einrichten einer Schaltstufe abgegeben wird, die benachbart an der Schaltstufe gelegen ist, die durch das eine Drehzahländerungszahnradpaar eingerichtet wird.
Leistungsübertragungseinheit gemäß Anspruch 1, ferner mit: einem Umkehrmechanismus, der ein Drehmoment, das von dem Differenzialmechanismus auf diesen übertragen wird, abgibt, während er eine Richtung des Drehmoments umkehrt, so dass diese entgegengesetzt zu derjenigen des Drehmoments ist, das auf das Ausgangselement durch das Drehzahländerungszahnradpaar übertragen wird.
Leistungsübertragungseinheit gemäß Anspruch 2, wobei: der Umkehrmechanismus einen Schaltmechanismus (SR) aufweist, der das Ausgangselement selektiv mit dem dritten Drehelement verbindet.
Leistungsübertragungseinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit: einem Trennungsmechanismus (SL), der die Kraftmaschine von dem ersten Drehelement des Differenzialmechanismus trennt, um dadurch zu verhindern, dass das Drehmoment auf das erste Drehelement übertragen wird.
Leistungsübertragungseinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: der Differenzialmechanismus einen Planetengetriebemechanismus aufweist, der ein Sonnenrad (Sn) als Außenzahnrad; ein Hohlrad (Rg) als Innenzahnrad, das konzentrisch zu dem Sonnenrad angeordnet ist; und einen Träger (Cr) aufweist, der ein Ritzel, das zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad angeordnet ist, drehbar und umlauffähig hält; wobei der Träger mit der Kraftmaschine verbunden ist; und wobei das Sonnenrad mit dem Elektromotor verbunden ist.
Leistungsübertragungseinheit gemäß Anspruch 5, wobei eine erste Antriebswelle (6), die mit dem Träger verbunden ist, und eine zweite Antriebswelle (12), die mit dem Hohlrad verbunden ist, konzentrisch zueinander und koaxial zu einer Drehmitte des Planetengetriebemechanismus angeordnet sind; und wobei die Antriebszahnräder der Drehzahländerungszahnradpaare an diesen Wellen angeordnet sind.