DE112010000980B4

DE112010000980B4 - Kraftübertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112010000980B4
Application number: DE112010000980.5T
Authority: DE
Inventors: Shouji Asatsuke; Akio Oishi; Tatsuyuki Ohashi; Jun Ishimura; Keiichi Ishikawa
Original assignee: FCC Co Ltd
Current assignee: FCC Co Ltd
Priority date: 2009-03-06
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2019-02-21
Anticipated expiration: 2030-03-04
Also published as: WO2010101168A1; JP2010203591A; US20120061198A1; JP5303318B2; US8973454B2; CN102341615B; CN102341615A; DE112010000980T5

Abstract

Kraftübertragungsvorrichtung, umfassend:
ein Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel (2, 2' oder 2"), das eine Antriebsleistung des Motors (E) auf die Räder (D) zu einem frei wählbaren Zeitpunkt übertragen und unterbrechen kann;
mehrere Getriebestufenkupplungsmittel (3), die separat vom Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel zwischen dem Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel (2, 2' oder 2") und den Rädern (D) auf dem Weg eines Kraftübertragungssystems angeordnet sind, wobei der Eingang und der Ausgang des Getriebestufenkupplungsmittels (3) auf vorgegebene Übersetzungsverhältnisse eingestellt sind; und
ein Getriebestufenwahlmittel (5), das eines der Getriebestufenkupplungsmittel (3) entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeugs wählen und das Übersetzungsverhältnis während der Kraftübertragung vom Motor (E) auf die Räder (D) frei einstellen kann.
wobei das Getriebestufenkupplungsmittel (3) folgendes umfasst:
abwechselnd angeordnete Antriebskupplungsscheiben (3aa, 3ba, 3ca, 3da, 3ea, 3fa, 3ga, 3ha) und angetriebene Kupplungsscheiben (3ab, 3bb, 3cb, 3db, 3eb, 3fb, 3gb, 3hb); und
Hydraulikkolben (Pa, Pb, Pc, Pd, Pe), die die Antriebskupplungsscheiben (3aa, 3ba, 3ca, 3da, 3ea, 3fa, 3ga, 3ha) und die angetriebenen Kupplungsscheiben (3ab, 3bb, 3cb, 3db, 3eb, 3fb, 3gb, 3hb) selektiv verbinden oder trennen können, wobei die Antriebsleistung des Motors (E) auf die Räder (D) bei einem vorgegebenen Übersetzungsverhältnis übertragen wird, wobei die Antriebskupplungsscheiben (3aa, 3ba, 3ca, 3da, 3ea, 3fa, 3ga, 3ha) und die angetriebenen Kupplungsscheiben (3ab, 3bb, 3cb, 3db, 3eb, 3fb, 3gb, 3hb) miteinander verbunden sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung, die frei die Übertragung oder die Unterbrechung der Antriebsleistung eines Fahrzeugmotors auf die Räder wählt.
Beschreibung des Standes der Technik
Als Kraftübertragungsvorrichtung zum selektiven Übertragen oder Unterbrechen der Antriebsenergie auf Fahrzeugräder gibt es zwei Übertragungsarten, wie zum Beispiel die manuelle Übertragung (MT), bei der der Schaltbetrieb manuell ausgeführt wird, und eine automatische Übertragung (AT), bei der der Schaltbetrieb von einem Drehmomentenwandler automatisch ausgeführt wird. Eine Vorrichtung mit automatischer Übertragung der Kraft ist zum Beispiel aus der JP H03-204477 bekannt. Diese sieht eine geteilte und mit einer beweglichen Trennwand versehene Flüssigkeitskammer zwischen den Lamellenkupplungen vor. Obwohl die AT die Drehzahländerungsoperation leicht ausführen kann, ist, da sie eine schlechte Kraftübertragungseffizienz hat, ein AMT-Typ von Kraftübertragungsvorrichtung vorgeschlagen worden, der die Drehzahländerungsoperation automatisch ausführen kann, ohne den Drehmomentenwandler zu verwenden.
Der AMT-Typ von Kraftübertragungsvorrichtung umfasst ein Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel zum Übertragen oder Unterbrechen des Kraftübertragungssystems zwischen einem Motor und den Rädern und mehrere Getriebestufenkupplungsmittel, dessen Eingang und Ausgang auf ein vorgegebenes Übersetzungsverhältnis eingestellt sind. Das Getriebestufenkupplungsmittel umfasst einen Synchronisationsmechanismus und eine Klauenkupplung und ist so ausgebildet, dass das Übersetzungsverhältnis während der Kraftübertragung vom Motor auf die Räder frei durch selektives Verbinden der Klauenkupplung mit einem der Getriebestufenkupplungsmittel eingestellt werden kann. Es gibt hier keine dokumentierten Informationen des Standes der Technik, da solch ein Stand der Technik keine bekannte Erfindung ist, die in Dokumenten offenbart wird.
Offenbarung der Erfindung
Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen
Jedoch gibt es bei der Kraftübertragungsvorrichtung nach dem Stand der Technik ein Problem, dass die Zeitverzögerung bei Drehzahländerung groß wird, da das Übersetzungsverhältnis durch Wählen einer beliebigen Getriebestufe aus dem Synchronisationsmechanismus eingestellt wird und die Klauenkupplung das Getriebestufenkupplungsmittel bildet. Das heißt, die Zeitverzögerung für die Drehzahländerung wird bei der Kraftübertragungsvorrichtung nach dem Stand der Technik groß, da es zuerst notwendig ist, die Synchronisierung durch den Synchronisationsmechanismus auszuführen und dann die Klauenkupplung einzurücken, und daher erfordert dieser sequentielle Prozess eine recht lange Zeit.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kraftübertragungsvorrichtung bereitzustellen, die Effizienz ihrer Kraftübertragungseffizienz verbessern kann und auch die Zeitverzögerung für die Drehzahländerung reduziert.
Mittel zum Lösen der Probleme
Zum Erreichen des oben genannten Ziels, wird gemäß der vorliegenden Erfindung von Anspruch 1 eine Kraftübertragungsvorrichtung bereitgestellt, umfassend, ein Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel, das eine Antriebsleistung des Motors auf die Räder zu einem frei wählbaren Zeitpunkt übertragen und unterbrechen kann; mehrere Getriebestufenkupplungsmittel, die zwischen dem Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel und den Rädern auf dem Weg eines Kraftübertragungssystems angeordnet sind, wobei der Eingang und Ausgang des Getriebestufenkupplungsmittels auf vorgegebene Übersetzungsverhältnisse eingestellt sind, und ein Getriebestufenwahlmittel, das eins der Getriebestufenkupplungsmittel entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeugs wählen und das Übersetzungsverhältnis während der Kraftübertragung vom Motor auf die Räder frei einstellen kann, wobei das Getriebestufenkupplungsmittel abwechselnd angeordnete Antriebskupplungsscheiben und angetriebene Kupplungsscheiben umfasst, und Hydraulikkolben, wobei die Hydraulikkolben die Antriebskupplungsscheiben und die angetriebenen Kupplungsscheiben selektiv verbinden und trennen können, wobei die Antriebsleistung des Motors auf die Räder mit einem vorgegebenen Übersetzungsverhältnis übertragen wird, wobei die Antriebskupplungsscheiben und die angetriebenen Kupplungsscheiben miteinander verbunden sind.
Die Erfindung gemäß Anspruch 2 ist eine Kraftübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Getriebestufenkupplungsmittel die Antriebskupplungsscheiben und die angetriebenen Kupplungsscheiben bei einem unterschiedlichen Übersetzungsverhältnis gemäß der Betriebsrichtung der Hydraulikkolben selektiv einkuppeln kann.
Die Erfindung gemäß Anspruch 3 ist eine Kraftübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Kraftübertragungsvorrichtung ferner einen Drehmomentenwandler umfasst und wobei das Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel ein erstes Kupplungsmittel zum Übertragen der Antriebsleistung des Motors auf die Räder über ein Kraftübertragungssystem des Drehmomentenwandlers, ein zweites Kupplungsmittel zum Übertragen der Antriebsleistung des Motors auf die Räder nicht über ein Kraftübertragungssystem des Drehmomentenwandlers und ein Steuerungsmittel zum Betätigen des ersten und zweiten Kupplungsmittels durch freies Wählen derselben entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeugs umfasst.
Die Erfindung gemäß Anspruch 4 ist eine Kraftübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel ein Kupplungsmittel für geradzahlige Stufen, das mit Getriebestufenkupplungsmitteln von geradzahligen Stufen verbunden werden kann, und ein Kupplungsmittel für ungeradzahlige Stufen umfasst, das mit Getriebestufenkupplungsmitteln von ungeradzahligen Stufen verbunden werden kann.
Die Erfindung gemäß Anspruch 5 ist eine Kraftübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel reibschlüssige Materialien hat, die Reibungskennwerte derart haben, dass ihr Gleitreibungskoeffizient sich im Lauf der Zeit kontinuierlich verringert, und wobei das Getriebestufenkupplungsmittel reibschlüssige Materialien hat, die Reibungskennwerte derart haben, dass ihr Gleitreibungskoeffizient sich im Lauf der Zeit kontinuierlich ähnlich wie der des Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittels verringert und eine „hahnenschwanzähnliche“ Charakteristik hat, bei der der Gleitreibungskoeffizient einen höheren Peakwert als der zum Beginn des Zeitverlaufs hat .
Wirkungen der Erfindung
Da gemäß Anspruch 1 der Erfindung das Getriebestufenkupplungsmittel abwechselnd angeordnete Antriebskupplungsscheiben und angetriebene Kupplungsscheiben und Hydraulikkolben umfasst, die selektiv die Antriebskupplungsscheiben und die angetriebenen Kupplungsscheiben ein- und auskuppeln können, und die Antriebsleistung des Motors auf die Räder mit einem vorgegebenen Übersetzungsverhältnis übertragen wird, wobei die Antriebskupplungsscheiben und die angetriebenen Kupplungsscheiben eingekuppelt sind, ist es möglich, die Kraftübertragungseffizienz zu verbessern und die Zeitverzögerung bei der Drehzahländerung zu reduzieren.
Da gemäß Anspruch 1 der Erfindung das Getriebestufenkupplungsmittel selektiv die Antriebskupplungsscheiben und die angetriebenen Kupplungsscheiben bei einem unterschiedlichen Übersetzungsverhältnis gemäß der Betriebsrichtung der Hydraulikkolben kuppeln kann, ist es möglich, die Hydraulikkolben der Antriebskupplungsscheiben und der angetriebenen Kupplungsscheiben gemeinsam zu nutzen, und demgemäß ist es leicht, die Größe (besonders die axiale Größe) der Kraftübertragungsvorrichtung und die Zahl der Strukturelemente der Vorrichtung und damit ihre Herstellungskosten zu reduzieren.
Da gemäß Anspruch 3 der Erfindung das Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel ein erstes Kupplungsmittel zum Übertragen der Antriebsleistung des Motors auf die Räder über ein Kraftübertragungssystem des Drehmomentenwandlers, ein zweites Kupplungsmittel zum Übertragen der Antriebsleistung des Motors auf die Räder nicht über ein Kraftübertragungssystem des Drehmomentenwandlers und ein Steuerungsmittel zum Betätigen der ersten und zweiten Kupplungsmittel durch freies Wählen derselben entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeugs umfasst, ist es möglich, die Last auf das Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel durch Verteilen der Last auf das erste und zweite Kupplungsmittel neben der Reduzierung der Zeitverzögerung der Drehzahländerung zu reduzieren.
Da gemäß Anspruch 4 der Erfindung das Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel ein Kupplungsmittel für geradzahlige Stufen, das mit Getriebestufenkupplungsmitteln der geradzahligen Stufen verbunden werden kann, und ein Kupplungsmittel für ungeradzahlige Stufen umfasst, das mit Getriebestufenkupplungsmitteln ungeradzahliger Stufen verbunden werden kann, ist es möglich, die Last auf dem Kupplungsmittel durch Verteilen der Last auf das Kupplungsmittel für geradzahlige Stufen und das Kupplungsmittel für ungeradzahlige Stufen zu reduzieren, wobei außerdem die Zeitverzögerung der Drehzahländerung reduziert wird.
Da gemäß Anspruch 5 der Erfindung das Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel reibschlüssige Materialien hat, die Reibungskennwerte derart haben, dass ihr Gleitreibungskoeffizient sich im Laufe der Zeit kontinuierlich verringert, und das Getriebestufenkupplungsmittel reibschlüssige Materialien hat, die Reibungskennwerte derart haben, dass ihr Gleitreibungskoeffizient sich im Laufe der Zeit kontinuierlich ähnlich dem des Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittels verringert und eine „hahnenschwanzähnliche“ Charakteristik hat, bei der der Gleitreibungskoeffizient einen höheren Peakwert als der zum Beginn des Zeitverlaufs hat, ist es möglich, separate wünschenswerte Kennwerte jeweils dem Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel und dem Getriebestufenkupplungsmittel zuzuweisen.
Figurenliste

1 Längsschnitt, der die Kraftübertragungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 Schematische Ansicht, die das Konzept der Kraftübertragungsvorrichtung von 1 zeigt.
3 Vergrößerte Darstellung, die den Drehmomentenwandler und das Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel der Kraftübertragungsvorrichtung von 1 zeigt.
4 Vergrößerte Querschnittsansicht, die das Getriebestufenkupplungsmittel (das Getriebestufenkupplungsmittel, das auf der ersten Eingangswelle gebildet ist) der Kraftübertragungsvorrichtung von 1 zeigt.
5 Vergrößerte Querschnittsansicht, die das Getriebestufenkupplungsmittel (das Getriebestufenkupplungsmittel, das auf der zweiten Eingangswelle gebildet ist) der Kraftübertragungsvorrichtung von 1 zeigt.
6 Tabelle, die Modi zeigt, welche von der Kraftübertragungsvorrichtung von 1 angewendet werden.
7 Diagramm, das die Reibungskennwerte des Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittels zeigt (7(a)), und ein Diagramm, das die Reibungskennwerte des Getriebestufenkupplungsmittels zeigt (7(b)).
8 Längsschnitt, der die Kraftübertragungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 Schematische Ansicht, die das Konzept der Kraftübertragungsvorrichtung von 8 zeigt. und
10 Schematische Ansicht, die das Konzept der Kraftübertragungsvorrichtung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Formen der besten Ausführung der Erfindung
Die Formen der besten Ausführung der vorliegenden Erfindung werden mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die Kraftübertragungsvorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll die Antriebsleistung eines Motors (Antriebsquelle) eines Kraftfahrzeugs (Fahrzeug) auf die Räder (Antriebsräder) übertragen oder unterbrechen und umfasst hauptsächlich, wie in den 1 und 2 gezeigt, einen Drehmomentenwandler 1, ein Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel 2, ein Getriebestufenkupplungsmittel 3, ein Steuerungsmittel 4 und ein Getriebestufenwahlmittel 5. 1 ist ein Längsschnitt, der die Kraftübertragungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 2 ist eine schematische Ansicht, die das Konzept der Kraftübertragungsvorrichtung von 1 zeigt.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, sind der Drehmomentenwandler 1, das Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel 2 und das Getriebestufenkupplungsmittel 3 auf einem Weg eines Kraftübertragungssystems vom Motor E als Antriebsquelle eines Fahrzeugs zu den Rädern (Antriebsräder D) angeordnet. In 1 bezeichnet die Bezugszahl 11 eine Eingangswelle, die sich vom Motor E aus erstreckt, und eine Bezugszahl 9 bezeichnet eine Ausgangswelle, die sich bis zu den Antriebsrädern D erstreckt. Der Drehmomentenwandler 1 hat eine Drehmomentenverstärkungsfunktion zum Verstärken des Drehmomentes von Motor E und seine Übertragung auf die Antriebsräder D und wird um seine Welle durch die Antriebskraft gedreht, die vom Motor E übertragen wird. Der Drehmomentenwandler 1 umfasst hauptsächlich die Drehmomentenwandlergehäuse 1a, 13 zum flüssigkeitsdichten Beinhalten von Flüssigkeit (Betriebsöl), eine Pumpe P, die auf der Seite des Drehmomentenwandlergehäuses 1a gebildet ist und mit demselben gedreht wird, und eine Turbine T, die gegenüber der Pumpe P angeordnet ist und an der Seite des Drehmomentenwandlergehäuses 13 drehbar ist.
Die Eingangswelle 11 ist mit dem Drehmomentenwandlergehäuse 13 durch ein Gehäuseelement 12 verbunden. Wenn die Antriebskraft des Motors die Eingangswelle 11 dreht, werden das Gehäuseehäuseelement 12, die Drehmomentenwandlergehäuse 13, 1a und die Pumpe P gedreht, und das Drehmoment wird auf die Turbine T durch die Flüssigkeit (Betriebsöl) mit dem Drehmoment, das verstärkt wird, übertragen. Wenn die Turbine T dann durch das verstärkte Drehmoment gedreht wird, wird die erste Antriebswelle 15 (3) gedreht, und so wird das verstärkte Drehmoment auf die Antriebsräder D über das Getriebestufenkupplungsmittel 3 übertragen. Der Begriff „Kraftübertragungssystem des Drehmomentenwandlers“, der hierin verwendet wird, bedeutet ein Kraftübertragungssystem, das durch das Drehmomentenwandlergehäuse 1a, die Pumpe P und die Turbine T gebildet wird. Eine Bezugszahl 10 in 1 bezeichnet ein Getriebegehäuse.
Andererseits ist das Drehmomentenwandlergehäuse 13 mit einem Verbindungselement 14 durch den Dämpfungsmechanismus 18 verbunden, der Schraubenfedern umfasst, und das Verbindungselement 14 ist ferner durch Keilnuten mit der äußeren Umfangsfläche einer zweiten Antriebswelle 16 über die erste Eingangswelle 6 verbunden. Wenn dementsprechend die Eingangswelle 11 durch die Antriebsleistung des Motors E angetrieben wird, werden das Gehäuseelement 12, das Drehmomentenwandlergehäuse 13, das Verbindungselement 14 und die zweite Antriebswelle 16 gedreht, und so wird das Antriebsmoment von Motor E auf das Getriebestufenkupplungsmittel 3 übertragen. Das heißt, die zweite Antriebswelle 16 ermöglicht das Übertragen der Antriebsleistung des Motors E auf die Antriebsräder D nicht über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentenwandlers 1.
Wie oben beschrieben, kann die erste Antriebswelle 15 durch die Antriebsleistung des Motors E über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentenwandlers 1 gedreht und mit dem ersten Kupplungsmittel 2a verbunden werden, und die zweite Antriebswelle 16 kann direkt durch die Antriebsleistung des Motors E nicht über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentenwandlers 1 gedreht werden und kann mit dem zweiten Kupplungsmittel 2b des Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel 2 verbunden werden.
Das Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel 2 soll die Antriebsleistung des Motors E auf die Antriebsräder D zu einem freien Zeitpunkt übertragen oder unterbrechen und umfasst das erste Kupplungsmittel 2a zum Übertragen der Antriebsleistung des Motors E auf die Antriebsräder D durch das Kraftübertragungssystem des Drehmomentenwandlers 1 und ein zweites Kupplungsmittel 2b zum Übertragen der Antriebsleistung des Motors E auf die Antriebsräder D nicht über das Kraftübertragungssystem des Drehmomentenwandlers 1. Das erste und zweite Kupplungsmittel 2a, 2b umfassen jeweils mehrere Antriebskupplungsscheiben 2aa, 2ba und mehrere angetriebene Kupplungsscheiben 2ab, 2bb, die nach rechts und links in den Zeichnungen verschiebbar sind und daher mehrere Scheibenkupplungen bilden.
Im ersten Kupplungsmittel 2a sind die Antriebskupplungsscheiben 2aa auf einem Verriegelungselement 15a befestigt, das auf der ersten Antriebswelle 15 gebildet ist und sich mit diesem verzahnt, und die angetriebenen Kupplungsscheiben 2ab sind auf einem kastenförmigen Element 17 befestigt. Diese Antriebskupplungsscheiben 2aa und die angetriebenen Kupplungsscheiben 2ab sind miteinander abwechselnd angeordnet und bilden eine geschichtete Struktur und sind für den Presskontakt und die Trennung voneinander ausgelegt.
Andererseits sind im zweiten Kupplungsmittel 2b die Antriebskupplungsscheiben 2ba auf einem Verriegelungselement 16a befestigt, das auf der zweiten Antriebswelle 16 gebildet ist und sich mit diesem verzahnt, und die angetriebenen Kupplungsscheiben 2bb sind auf einem kastenförmigen Element 17 befestigt. Diese Antriebskupplungsscheiben 2ba und die angetriebenen Kupplungsscheiben 2bb sind miteinander abwechselnd angeordnet und bilden eine geschichtete Struktur und sind für den Presskontakt und die Trennung voneinander ausgelegt. Der Begriff „Trennung“, wie hier verwendet, bedeutet einen Zustand, der von einem Druck, welcher auf die Kupplungsscheiben ausgeübt wird, befreit ist, und ist daher nicht nur auf einen körperlich getrennten Zustand beschränkt. Die Übertragung der Antriebskraft ist im Zustand des Presskontaktes möglich und wird im getrennten Zustand unterbrochen.
Wie in 3 gezeigt, umfasst das Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel 2 das erste Kupplungsmittel 2a, das zweite Kupplungsmittel 2b und zwei Hydraulikkolben P1, P2, die dem ersten bzw. zweiten Kupplungsmittel 2a, 2b entsprechen, welche alle im selben kastenförmigen Element 17 enthalten sind. Das erste und zweite Kupplungsmittel 2a, 2b können durch Steuern des hydraulischen Drucks zum Betätigen der Hydraulikkolben P1, P2 selektiv betätigt werden.
Das heißt, der Hydraulikkolben P1 wird nach rechts in 3 gegen eine Druckkraft einer Rückstellfeder 2c durch Zufuhr des Betriebsöls zu einer Hydraulikkammer S1 zwischen dem kastenförmigen Element 17 und dem Hydraulikkolben P1 bewegt. Das erste Kupplungsmittel 2a wird also durch Spitzen, die auf dem Hydraulikkolben P1 gebildet sind, in den Presskontakt der Antriebskupplungsscheiben 2aa und der angetriebenen Kupplungsscheiben 2ab miteinander gedrückt. Die Spitzen, die auf dem Hydraulikkolben P1 gebildet sind, können durch Vertiefungen (nicht dargestellt) geschoben werden, die auf dem Umfang der Antriebskupplungsscheiben 2ba und der angetriebenen Kupplungsscheiben 2bb des zweiten Kupplungsmittels 2b gebildet sind.
Der Hydraulikkolben P2 wird nach rechts in 3 gegen eine Druckkraft einer Rückstellfeder 2c durch Einleiten des Betriebsöls in eine Hydraulikkammer S2 zwischen dem Hydraulikkolben P1 und dem Hydraulikkolben P2 bewegt, und daher wird das zweite Kupplungsmittel 2b durch Spitzen, die auf dem Hydraulikkolben P2 gebildet sind, in den Presskontakt der Antriebskupplungsscheiben 2ba und der angetriebenen Kupplungsscheiben 2bb miteinander gedrückt. Das erste Kupplungsmittel 2a und das zweite Kupplungsmittel 2b können also selektiv durch Steuern der hydraulischen Drücke betätigt werden, die die Hydraulikkolben P1 und P2 betreiben. In 3 bezeichnet eine Bezugszahl 19 Stopper, die an den Seiten des ersten und zweiten Kupplungsmittels 2a, 2b angeordnet sind. Die Bereitstellung des Stoppers 19 an der Seite des zweiten Kupplungsmittels 2b ermöglicht es, das zweite und erste Kupplungsmittel 2b, 2a unabhängig voneinander zu bedienen.
Das kastenförmige Element 17, das das Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel 2 bildet, ist mit einem Zahnrad Ga verbunden, das in ein Zahnrad eingreift, welches auf der Ausgangswelle 8 gebildet ist. Die Antriebsleistung des Motors E, die durch das erste oder zweite Kupplungsmittel 2a oder 2b übertragen wird, kann also auf die Ausgangswelle 8 über das Zahnrad Ga übertragen werden.
Das Steuerungsmittel 4 kann den hydraulischen Öldruck steuern, der jedem Getriebestufenkupplungsmittel 3 zugeführt wird, und ist dafür ausgelegt, das erste und zweite Kupplungsmittel 2a, 2b gemäß den Fahrbedingungen des Fahrzeugs selektiv zu betreiben. Ähnlich wie das Getriebestufenwahlmittel 5, welches später beschrieben wird, kann das Steuerungsmittel 4 zum Beispiel durch einen Mikrocomputer gebildet werden, der in ein Fahrzeug geladen ist.
Das Getriebestufenkupplungsmittel 3 ist zwischen dem Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel 2 und den Antriebsrädern D auf dem Weg des Kraftübertragungssystems angeordnet, und sein Eingang (Drehzahl des Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittels) und Ausgang (Drehzahl der Antriebsräder) werden auf vorgegebene Übersetzungsverhältnisse eingestellt. In der illustrierten Ausführungsform werden acht Übersetzungsverhältnisse, d.h. Getriebestufenkupplungsmittel 3a-3h (Übersetzungsverhältnisse, die 1-7 Gangstufe und Rückwärtsgang entsprechen), eingestellt. In den Zeichnungen bezeichnet eine Bezugszahl 6 eine erste Eingangswelle, Nummer 7 bezeichnet eine zweite Eingangswelle, Nummer 8 bezeichnet eine Ausgangswelle, und Nummer 9 bezeichnet eine leerlaufende Welle, und die Zahnräder Ga, Gb sind leerlaufende Zahnräder.
Insbesondere sind die Getriebestufenkupplungsmittel 3a-3c auf der ersten Eingangswelle 6 gebildet, wie in 4 gezeigt. Das Getriebestufenkupplungsmittel 3a umfasst abwechselnd angeordnete Antriebskupplungsscheiben 3aa und angetriebene Kupplungsscheiben 3ab und einen Hydraulikkolben Pa, der durch den hydraulischen Druck zum selektiven Ein- oder Auskuppeln der Antriebskupplungsscheiben 3aa und der angetriebenen Kupplungsscheiben 3ab angetrieben wird, und ist so ausgelegt, dass die Antriebsleistung auf die Ausgangswelle 8 über ein Gangstufe G1 übertragen werden kann, wenn die Antriebskupplungsscheibe 3aa und die angetriebene Kupplungsscheibe 3ab im Eingriff sind.
Das heißt, der Hydraulikkolben Pa wird nach links in 4 durch Einleiten von Betriebsöl in eine Hydraulikkammer Sa bewegt, und daher wird das Getriebestufenkupplungsmittel 3a ebenfalls nach links durch das Spitzenende des Hydraulikkolbens Pa gedrückt, um die Antriebskupplungsscheiben 3aa und die angetriebenen Kupplungsscheiben 3ab miteinander zu verbinden. Dementsprechend wird die Antriebsleistung der ersten Eingangswelle 6 auf die Ausgangswelle 8 über die Gangstufen G1 übertragen, und daher wird die Leistung bei einem Übersetzungsverhältnis übertragen, das dem Durchmesser der Zahnräder der Gangstufe G1 entspricht. Durch Einleiten von Öl in die Hydraulikkammer Sn wird auch der Hydraulikkolben in seine Ruhelage zurückgeführt, und die Antriebskupplungsscheiben 3aa und die angetriebenen Kupplungsscheiben 3ab werden voneinander getrennt und in die Ruhelage zurückgeführt.
Das Getriebestufenkupplungsmittel 3b umfasst abwechselnd angeordnete Antriebskupplungsscheiben 3ba und angetriebene Kupplungsscheiben 3bb und einen Hydraulikkolben Pb, der durch den hydraulischen Druck zum selektiven Ein- oder Auskuppeln der Antriebskupplungsscheiben 3ba und der angetriebenen Kupplungsscheiben 3bb angetrieben wird, und ist so ausgelegt, dass die Antriebsleistung auf die Ausgangswelle 8 über eine Gangstufe G2 übertragen werden kann, wenn die Antriebskupplungsscheiben 3ba und die angetriebene Kupplungsscheiben 3bb miteinander verbunden sind. Das Getriebestufenkupplungsmittel 3c umfasst abwechselnd angeordnete Antriebskupplungsscheiben 3ca und angetriebene Kupplungsscheiben 3cb und einen Hydraulikkolben Pb, der durch den hydraulischen Druck zum selektiven Ein- oder Auskuppeln der Antriebskupplungsscheiben 3ca und der angetriebenen Kupplungsscheiben 3cb angetrieben wird, und ist so ausgelegt, dass die Antriebsleistung auf die Ausgangswelle 8 über ein Gangstufe G3 übertragen werden kann, wenn die Antriebskupplungsscheiben 3ca und die angetriebene Kupplungsscheiben 3cb miteinander verbunden sind.
Der Hydraulikkolben Pb wird nach rechts in 4 durch Einleiten von Betriebsöl in eine Hydraulikkammer Sb bewegt, und daher wird das Getriebestufenkupplungsmittel 3b ebenfalls nach rechts durch das Spitzenende des Hydraulikkolbens Pb gedrückt, um die Antriebskupplungsscheiben 3ba und die angetriebenen Kupplungsscheiben 3bb miteinander zu verbinden. Andererseits wird der Hydraulikkolben Pb nach links in 4 durch Einleiten von Betriebsöl in eine Hydraulikkammer Sc bewegt, und daher wird das Getriebestufenkupplungsmittel 3c ebenfalls nach links durch das Spitzenende des Hydraulikkolbens Pb gedrückt, um die Antriebskupplungsscheiben 3ca und die angetriebenen Kupplungsscheiben 3cb miteinander zu verbinden.
Das heißt, es ist möglich, den Hydraulikkolben Pb nach links oder rechts durch Einleiten des Betriebsöls in die Hydraulikkammer Sb oder Sc selektiv zu bewegen, um das Getriebestufenkupplungsmittel 3b oder 3c selektiv zu steuern. Da das Getriebestufenkupplungsmittel 3b, 3c die Antriebskupplungsscheiben und die angetriebenen Kupplungsscheiben bei einem unterschiedlichen Übersetzungsverhältnis gemäß der Betriebsrichtung des Hydraulikkolbens Pb selektiv kuppeln kann, ist es möglich, den Hydraulikkolben Pb der Antriebskupplungsscheiben und der angetriebenen Kupplungsscheiben bei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen gemeinsam zu nutzen, und demgemäß ist es leicht, die Größe (besonders die axiale Größe) der Kraftübertragungsvorrichtung und die Zahl der Strukturelemente der Vorrichtung und damit ihre Herstellungskosten zu reduzieren. Dementsprechend kann die Antriebsleistung der ersten Eingangswelle 6 auf die Ausgangswelle 8 über die Gangstufe G2 oder G3 bei einem Übersetzungsverhältnis übertragen werden, das den Durchmessern der Zahnräder der Gangstufe G2, G3 entspricht.
Die zweite Eingangswelle 7 ist so ausgelegt, dass sie mit der ersten Eingangswelle 6, die damit verriegelt ist, rotiert. Getriebestufenkupplungsmittel 3d-3h sind auf der zweiten Eingangswelle 7 befestigt, wie in 5 gezeigt. Das Getriebestufenkupplungsmittel 3d umfasst abwechselnd angeordnete Antriebskupplungsscheiben 3da und angetriebene Kupplungsscheiben 3db und einen Hydraulikkolben Pc, der durch hydraulischen Druck so gesteuert wird, dass die Antriebskupplungsscheiben 3da und die angetriebenen Kupplungsscheiben 3db selektiv miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden. Dementsprechend ist es so ausgelegt, dass die Antriebsleistung auf eine leerlaufende Welle 9 über eine Gangstufe Gr übertragen wird und ferner von der leerlaufenden Welle 9 auf die Ausgangswelle 8 übertragen wird, wenn die Antriebskupplungsscheiben 3da und die angetriebenen Kupplungsscheiben 3db miteinander verbunden sind. Analog umfasst das Getriebestufenkupplungsmittel 3e abwechselnd angeordnete Antriebskupplungsscheiben 3ea und die angetriebenen Kupplungsscheiben 3eb und einen Hydraulikkolben Pc, der durch hydraulischen Druck so gesteuert wird, dass die Antriebskupplungsscheiben 3ea und die angetriebenen Kupplungsscheiben 3eb selektiv miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden. Dementsprechend ist es derart ausgelegt, dass die Antriebsleistung über eine Gangstufe G4 auf die Ausgangswelle 8 übertragen wird, wenn die Antriebskupplungsscheiben 3ea und die angetriebenen Kupplungsscheiben 3eb miteinander verbunden sind.
Der Hydraulikkolben Pc wird nach rechts in 5 durch Einleiten von Betriebsöl in eine Hydraulikkammer Sd bewegt, und daher wird das Getriebestufenkupplungsmittel 3d ebenfalls nach rechts durch das Spitzenende des Hydraulikkolbens Pc gedrückt, um die Antriebskupplungsscheiben 3da und die angetriebenen Kupplungsscheiben 3db miteinander zu verbinden. Andererseits wird der Hydraulikkolben Pc nach links in 5 durch Einleiten von Betriebsöl in eine Hydraulikkammer Se bewegt, und daher wird das Getriebestufenkupplungsmittel 3e ebenfalls nach links durch das Spitzenende des Hydraulikkolbens Pc gedrückt, um die Antriebskupplungsscheiben 3ea und die angetriebenen Kupplungsscheiben 3eb miteinander zu verbinden.
Das heißt, es ist möglich, den Hydraulikkolben Pc nach links oder rechts durch Einleiten des Betriebsöls in die Hydraulikkammer Sd oder Se selektiv zu bewegen, um das Getriebestufenkupplungsmittel 3d oder 3e selektiv zu steuern. Da das Getriebestufenkupplungsmittel 3d, 3e die Antriebskupplungsscheiben und die angetriebenen Kupplungsscheiben bei einem unterschiedlichen Übersetzungsverhältnis gemäß der Betriebsrichtung des Hydraulikkolbens Pc selektiv miteinander verbinden kann, ist es möglich, den Hydraulikkolben Pc der Antriebskupplungsscheiben und der angetriebenen Kupplungsscheiben bei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen gemeinsam zu nutzen, und demgemäß ist es leicht, die Größe (besonders die axiale Größe) der Kraftübertragungsvorrichtung und die Zahl der Strukturelemente der Vorrichtung und damit ihre Herstellungskosten zu reduzieren. Auf diese Weise kann die Antriebsleistung der zweiten Eingangswelle 7 über die Gangstufen Gr oder G4 auf die Ausgangswelle 8 bei einem Übersetzungsverhältnis übertragen werden, das den Durchmessern der Zahnräder der Gangstufe Gr, G4 entspricht. Wenn die Antriebsleistung über die Gangstufe Gr übertragen wird, fährt das Fahrzeug bei einem vorgegebenen Übersetzungsverhältnis rückwärts.
Das Getriebestufenkupplungsmittel 3f umfasst abwechselnd angeordnete Antriebskupplungsscheiben 3fa und angetriebene Kupplungsscheiben 3fb und einen Hydraulikkolben Pd, der durch den hydraulischen Druck zum selektiven Ein- oder Auskuppeln der Antriebskupplungsscheiben 3fa und der angetriebenen Kupplungsscheiben 3fb angetrieben wird, und ist so ausgelegt, dass die Antriebsleistung auf die Ausgangswelle 8 über ein Gangstufe G5 übertragen werden kann, wenn die Antriebskupplungsscheiben 3fa und die angetriebene Kupplungsscheiben 3fb miteinander verbunden sind.
Der Hydraulikkolben Pd wird nach links in 5 durch Einleiten von Betriebsöl in eine Hydraulikkammer Sf bewegt, und daher wird das Getriebestufenkupplungsmittel 3f ebenfalls nach links durch das Spitzenende des Hydraulikkolbens Pd gedrückt, um die Antriebskupplungsscheiben 3fa und die angetriebenen Kupplungsscheiben 3fb miteinander zu verbinden. Dementsprechend kann die Antriebsleistung der ersten Eingangswelle 6 auf die Ausgangswelle 8 über die Gangstufe G5 bei einem Übersetzungsverhältnis übertragen werden, das den Durchmessern der Zahnräder der Gangstufe G5 entspricht. Der Hydraulikkolben Pd wird in seine Ruhelage zurückgeführt, und die Antriebskupplungsscheiben 3fa und die angetriebenen Kupplungsscheiben 3fb werden durch Einleiten von Betriebsöl in eine Hydraulikkammer Sn voneinander getrennt.
Das Getriebestufenkupplungsmittel 3g umfasst abwechselnd angeordnete Antriebskupplungsscheiben 3ga und angetriebene Kupplungsscheiben 3gb und einen Hydraulikkolben Pe, der durch den hydraulischen Druck zum selektiven Ein- oder Auskuppeln der Antriebskupplungsscheiben 3ga und der angetriebenen Kupplungsscheiben 3gb angetrieben wird, und ist so ausgelegt, dass die Antriebsleistung auf die Ausgangswelle 8 über eine Gangstufe G6 übertragen werden kann, wenn die Antriebskupplungsscheiben 3ga und die angetriebene Kupplungsscheiben 3gb miteinander verbunden sind. Außerdem umfasst das Getriebestufenkupplungsmittel 3h abwechselnd angeordnete Antriebskupplungsscheiben 3ha und angetriebene Kupplungsscheiben 3hb und einen Hydraulikkolben Pe, der durch hydraulischen Druck zum selektiven Ein- oder Auskuppeln der Antriebskupplungsscheiben 3ha und der angetriebenen Kupplungsscheiben 3hb angetrieben wird, und ist so ausgelegt, dass die Antriebsleistung auf die Ausgangswelle 8 über ein Gangstufe G7 übertragen werden kann, wenn die Antriebskupplungsscheiben 3ha und die angetriebene Kupplungsscheiben 3hb miteinander verbunden sind.
Der Hydraulikkolben Pe wird nach rechts in 5 durch Einleiten von Betriebsöl in eine Hydraulikkammer Sh bewegt, und daher wird das Getriebestufenkupplungsmittel 3g ebenfalls nach rechts durch das Spitzenende des Hydraulikkolbens Pe gedrückt, um die Antriebskupplungsscheiben 3ga und die angetriebenen Kupplungsscheiben 3gb miteinander zu verbinden. Andererseits wird der Hydraulikkolben Pe nach links in 5 durch Einleiten von Betriebsöl in eine Hydraulikkammer Sg bewegt, und daher wird das Getriebestufenkupplungsmittel 3h ebenfalls nach links durch das Spitzenende des Hydraulikkolbens Pe gedrückt, um die Antriebskupplungsscheiben 3ha und die angetriebenen Kupplungsscheiben 3hb miteinander zu verbinden.
Das heißt, es ist möglich, den Hydraulikkolben Pe nach links oder rechts durch Einleiten des Betriebsöls in die Hydraulikkammer Sg oder Sh selektiv zu bewegen, um das Getriebestufenkupplungsmittel 3g oder 3h selektiv zu steuern. Da das Getriebestufenkupplungsmittel 3g, 3h die Antriebskupplungsscheiben und die angetriebenen Kupplungsscheiben bei einem unterschiedlichen Übersetzungsverhältnis gemäß der Betriebsrichtung des Hydraulikkolbens Pe selektiv miteinander verbinden kann, ist es möglich, den Hydraulikkolben Pe der Antriebskupplungsscheiben und der angetriebenen Kupplungsscheiben bei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen gemeinsam zu nutzen, und demgemäß ist es leicht, die Größe (besonders die axiale Größe) der Kraftübertragungsvorrichtung und die Zahl der Strukturelemente der Vorrichtung und damit ihre Herstellungskosten zu reduzieren. Auf diese Weise kann die Antriebsleistung der zweiten Eingangswelle 7 über die Gangstufe G6 oder G7 auf die Ausgangswelle 8 bei einem Übersetzungsverhältnis übertragen werden, das den Durchmessern der Zahnräder der Gangstufe G6, G7 entspricht.
Das Getriebestufenwahlmittel 5 kann den Druck des Hydrauliköls, das jedem Getriebestufenkupplungsmittel 3 zugeführt wird, steuern und ist dafür ausgelegt, jedes der Getriebestufenkupplungsmittel 3 (Getriebestufenkupplungsmittel 3a-3h in der illustrierten Ausführungsform) gemäß den Fahrbedingungen des Fahrzeugs zu wählen und das Übersetzungsverhältnis während der Kraftübertragung von einem Motor auf die Antriebsräder frei einzustellen. Das Getriebestufenwahlmittel 5 kann zum Beispiel durch einen Mikrocomputer gebildet werden, der in ein Fahrzeug geladen ist.
Das Steuerungsmittel 4 und das Getriebestufenwahlmittel 5 können das Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel 2 und das Getriebestufenkupplungsmittel 3 gemäß voreingestellten Modi selektiv steuern, wie in 6 gezeigt. Wie zum Beispiel in Punkt (3) in 6 gezeigt, ist es möglich, drei neutrale Modi 1-3 als neutrale Zustände und zwei Startmodi 1 und 2 als Anfangsmodi wie in Punkt (5) einzustellen. Außerdem können drei Betriebsmodi 1-3 der Vorlaufstufe 1 als Betriebszustände wie in Punkt (6) eingestellt werden. Da gemäß der vorliegenden Erfindung mehrere Modi eingestellt werden können, ist es möglich, glatte und Best-Fit-Regelungen durch freies Wählen von Modi gemäß den Bedingungen Lufttemperatur, Betriebsöltemperatur und so weiter zu erreichen.
Da in dieser Ausführungsform die Kraftübertragungsvorrichtung mit dem Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel 2 zum Absorbieren des Motordrehmomentes und des Motorträgheitsmomentes während der Drehzahländerung und mit dem Getriebestufenkupplungsmittel 3 zum Übertragen des Motordrehmomentes und Absorbieren des Übertragungsträgheitsmomentes versehen ist, unterscheiden sich die Reibungskennwerte der Antriebskupplungsscheiben 2aa, 2ba und der angetriebenen Kupplungsscheiben 2ab, 2bb des Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittels 2 (das erste Kupplungsmittel 2a und das zweite Kupplungsmittel 2b) von den Reibungskennwerten der Antriebskupplungsscheiben und der angetriebenen Kupplungsscheiben des Getriebestufenkupplungsmittels 3 (das Getriebestufenkupplungsmittel 3a-3h), wie in 7 gezeigt.
Das heißt, die Antriebskupplungsscheiben 2aa, 2ba und die angetriebenen Kupplungsscheiben 2ab, 2bb des Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittels 2 sind aus Reibungsmaterialien hergestellt, die Reibungskennwerte haben, welche keine selbsterregten Vibrationen verursachen (d.h. Reibungskennwerte des Gleitreibungskoeffizienten, die sich im Lauf der Zeit kontinuierlich verringern), wie in 7(a) gezeigt, wie zum Beispiel diejenigen, die ein papierartiges Grundmaterial aus Naturfasern haben, wie zum Beispiel Baumwolle, Holz usw. oder synthetische Fasern, die mit organischen oder anorganischen das Reibungsverhalten verbessernden Materialien gemischt und mit Phenolharz getränkt oder gehärtet sind. Es ist möglich, ein Reibungsmaterial zu erhalten, das einen hohen Reibungskoeffizienten hat und beim Aufnehmen von Druck, Temperatur und Umfangsgeschwindigkeit stabil ist, indem diese Reibungsmaterialien auf die Antriebskupplungsscheiben 2aa, 2ba und die angetriebenen Kupplungsscheiben 2ab, 2bb des Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittels 2 aufgetragen werden.
Andererseits sind die Antriebskupplungsscheiben und die angetriebenen Kupplungsscheiben des Getriebestufenkupplungsmittels 3 aus Reibungsmaterialien mit Reibungskennwerten hergestellt (7(b)), die den Gleitreibungskoeffizienten (dynamisches µ) haben, der im wesentlichen so wie der der Antriebskupplungsscheiben 2aa, 2ba und der angetriebenen Kupplungsscheiben 2ab, 2bb des Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittels 2 ist, außer dass er eine „hahnenschwanzähnliche“ Kennlinie hat (siehe einen Teil, der mit „A“ eingekreist ist), die einen höheren Peakwert hat als bei einer anfänglichen Zeitspanne (d.h. eine Tendenz zur Erhöhung im Lauf der Zeit). Diese Materialien besitzen Elastizität und ein geringes spezifisches Gewicht und können durch Binden von Korkpulver hergestellt werden, z.B. durch Gummi oder Harz. Es ist möglich, Antriebskupplungsscheiben und angetriebene Kupplungsscheiben des Getriebestufenkupplungsmittels 3 zu erhalten, die einen hohen Reibungskoeffizienten in Öl haben, indem diese Materialien zu ihrer Herstellung aufgetragen werden.
Es ist möglich, für günstige Kennwerte für das Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel und das Getriebestufenkupplungsmittel zu sorgen, indem man diese Materialien, die oben beschrieben werden, auf diese aufträgt. Das heißt, im Gegensatz zum Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel 2, auf welches Motordrehmoment und Motorträgheitsmoment wirken, wirken Übertragungsträgheitsmoment und Übertragungsdrehmoment (d.h. statisches µ) auf das Getriebestufenkupplungsmittel 3, daher kann das Getriebestufenkupplungsmittel 3 so ausgelegt werden, dass es eine kleine Wärmekapazität hat. Es ist daher möglich, die Größe der Kraftübertragungsvorrichtung zu reduzieren.
Da gemäß dieser Ausführungsform das Getriebestufenkupplungsmittel 3 alternativ angeordnete Antriebskupplungsscheiben und angetriebene Kupplungsscheiben und Hydraulikkolben (Pa-Pe) umfasst, die Antriebskupplungsscheiben und die angetriebenen Kupplungsscheiben selektiv verbinden oder trennen können, und die Antriebsleistung bei einem voreingestellten Übersetzungsverhältnis übertragen werden kann, wobei die Antriebskupplungsscheiben und die angetriebenen Kupplungsscheiben verbunden sind, ist es möglich, seine Übertragungseffizienz besonders im Vergleich mit der Kraftübertragungsvorrichtung vom Typ AT zu verbessern sowie die Zeitverzögerung bei Drehzahländerung im Vergleich mit der Kraftübertragungsvorrichtung vom Typ AMT zu reduzieren.
Ferner, da das Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel 3 ein erstes Kupplungsmittel 2a zum Übertragen der Antriebsleistung des Motors E auf die Räder über ein Kraftübertragungssystem des Drehmomentenwandlers 1, ein zweites Kupplungsmittel 2b zum Übertragen der Antriebsleistung des Motors E auf die Räder nicht über ein Kraftübertragungssystem des Drehmomentenwandlers 1 und ein Steuerungsmittel 4 zum Betätigen der ersten und zweiten Kupplungsmittel 2a, 2b durch freies Wählen derselben gemäß dem Fahrzustand des Fahrzeugs umfasst, ist es möglich, die Last auf dem Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel 2 durch Verteilen der Last auf das erste und zweite Kupplungsmittel 2a, 2b neben der Reduzierung der Zeitverzögerung der Drehzahländerung zu reduzieren.
Da ferner gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Hydraulikkammer und die öldruckabbauende Kammer zum Annullieren des Öldrucks, der auf die Hydraulikkolben (Pa-Pe) im Getriebestufenkupplungsmittel 3 (3a-3h) ausgeübt wird, gemeinsam genutzt werden, ist es möglich, eine unabhängig angeordnete annullierende Kammer wegzulassen und so die Größe der Kraftübertragungsvorrichtung weiter zu reduzieren. Außerdem ist es vorteilhaft, gewellte Antriebs- und angetriebene Kupplungsscheiben im Getriebestufenkupplungsmittel 3 (3a-3h) anzuwenden. In solch einem Fall ist es möglich, die Antriebs- und die angetriebenen Kupplungsscheiben voneinander zu trennen, ohne eine Rückstellfeder zu verwenden, und so die Reibung auf Grund der Verringerung der Kontaktfläche während des getrennten Zustandes zu reduzieren.
Ferner ist es möglich, die Synchronisierungsgeräusche zu reduzieren und die Erzeugung von Einrückgeräuschen der Klauenkupplung im Vergleich zur Kraftübertragungsvorrichtung nach dem Stand der Technik zu vermeiden, in dem das Übersetzungsverhältnis durch freies Wählen der Getriebestufe durch den Synchronisierungsmechanismus und die Klauenkupplung eingestellt wird. Außerdem ist es gemäß der vorliegenden Erfindung leicht, eine sogenannte „Sprungschaltung“ (diskontinuierliche Drehzahländerung, z.B. von einer ersten Stufe zu einer dritten Stufe) auszuführen.
Dann wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Analog zur ersten Ausführungsform soll die Kraftübertragungsvorrichtung dieser Ausführungsform die Antriebsleistung des Motors (Energiequelle) auf die Antriebsräder übertragen oder unterbrechen und umfasst hauptsächlich, wie in den 8 und 9 dargestellt, ein Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel 2', das Getriebestufenkupplungsmittel 3, das Steuerungsmittel 4, das Getriebestufenwahlmittel 5 und einen Dämpfungsmechanismus 18'. 8 ist ein Längsschnitt, der die Kraftübertragungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 9 ist eine schematische Ansicht, die das Konzept der Kraftübertragungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform zeigt. Strukturelemente der Kraftübertragungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform, die dieselben wie die der ersten Ausführungsform sind, werden mit denselben Bezugszahlen bezeichnet, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Das Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel 2' soll die Antriebsleistung vom Motor (Energiequelle) E auf die Antriebsräder D zu einem beliebigen Zeitpunkt übertragen oder unterbrechen und umfasst hauptsächlich, wie in 8 gezeigt, einen Hydraulikkolben P', eine Hydraulikkammer S' zum Bewegen des Hydraulikkolbens P' nach rechts in 8, Antriebskupplungsscheiben 2'a und angetriebene Kupplungsscheiben 2'b. Die Antriebskupplungsscheiben 2'a und die angetriebenen Kupplungsscheiben 2'b werden durch Einleiten des Betriebsöls in die Hydraulikkammer S' miteinander verbunden, um den Hydraulikkolben P' zu bewegen. Dementsprechend kann das Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel 2', ähnlich wie in der ersten Ausführungsform, die Antriebsleistung von Motor E auf die Antriebsräder D zu einem beliebigen Zeitpunkt unter der Leitung des Steuerungsmittels 4 übertragen oder unterbrechen.
Da analog zur ersten Ausführungsform das Getriebestufenkupplungsmittel 3 der zweiten Ausführungsform abwechselnd angeordnete Antriebskupplungsscheiben und angetriebene Kupplungsscheiben und Hydraulikkolben (Pa-Pe) umfasst, die durch den hydraulischen Druck zum Verbinden und Trennen der Antriebskupplungsscheiben und der angetriebenen Kupplungsscheiben gesteuert werden, und so ausgelegt ist, dass die Antriebsleistung bei einem vorgegebenen Übersetzungsverhältnis übertragen wird, wobei die Antriebskupplungsscheiben und die angetriebenen Kupplungsscheiben miteinander verbunden sind, ist es möglich, die Kraftübertragungseffizienz zu verbessern und die Zeitverzögerung bei der Drehzahländerung zu reduzieren.
Im folgenden wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Analog zur ersten und zweiten Ausführungsform soll die Kraftübertragungsvorrichtung dieser Ausführungsform die Antriebsleistung des Motors (Energiequelle) auf die Antriebsräder übertragen oder unterbrechen und umfasst hauptsächlich, wie in 10 dargestellt, ein Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel 2, ein Getriebestufenkupplungsmittel 3', das Steuerungsmittel 4, das Getriebestufenwahlmittel 5 und den Dämpfungsmechanismus 18'. 10 ist eine schematische Ansicht, die das Konzept der Kraftübertragungsvorrichtung der dritten Ausführungsform zeigt. Strukturelemente der Kraftübertragungsvorrichtung der dritten Ausführungsform, die dieselben wie die der ersten und zweiten Ausführungsform sind, werden mit denselben Bezugszahlen bezeichnet, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Im Getriebestufenkupplungsmittel 3' werden Getriebestufenkupplungsmittel 3'a (2. und 4. Stufe) und 3'b (6. Drehzahl und R (Rückwärtsgang)) auf geradzahlige Stufen eingestellt, und Getriebestufenkupplungsmittel 3'c (1. und 3. Stufe) und 3'd (5. und 7. Stufe) werden auf ungeradzahlige Stufen eingestellt. Analog zur ersten und zweiten Ausführungsform umfasst die konkrete Struktur jedes Getriebestufenkupplungsmittels (3'a-3'd) abwechselnd angeordnete Antriebskupplungsscheiben und angetriebene Kupplungsscheiben und Hydraulikkolben, die durch hydraulischen Druck zum selektiven Verbinden und Trennen der Antriebskupplungsscheiben und angetriebenen Kupplungsscheiben gesteuert werden können, und ist so ausgelegt, dass die Antriebsleistung bei einem vorgegebenen Übersetzungsverhältnis übertragen werden kann, wobei die Antriebskupplungsscheiben und die angetriebenen Kupplungsscheiben miteinander verbunden sind.
Das Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel 2" umfasst ein Kupplungsmittel 2"a für geradzahlige Stufen, das mit dem Getriebestufenkupplungsmittel 3'a, 3'b von geradzahligen Stufen verbunden werden kann, und ein Kupplungsmittel 2"b für ungeradzahlige Stufen, das mit dem Getriebestufenkupplungsmittel 3'c, 3'd von ungeradzahligen Stufen verbunden werden kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es also möglich, analog wie in der ersten und zweiten Ausführungsform, die Last für das Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel durch Aufteilen der Last auf das Kupplungsmittel für geradzahlige Stufen und das Kupplungsmittel für ungeradzahlige Stufen zu reduzieren, zusätzlich zur Reduktion der Zeitverzögerung bei der Drehzahländerung.
Obwohl die vorliegende Erfindung oben beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die hierin beschriebene und gezeigte beschränkt. Zum Beispiel braucht das Getriebestufenkupplungsmittel keine gemeinsam genutzten Hydraulikkolben zu verwenden (d.h. einen zweckbestimmten Hydraulikkolben für jedes Getriebestufenkupplungsmittel verwenden). Darüber hinaus kann jedes Layout auf das Getriebestufenkupplungsmittel angewendet werden, und seine Zahl (d.h. die Zahl der Drehzahländerungsstufen) kann jede Mehrzahl sein (z.B. 1-3 Stufen oder 1-4 Stufen).
Anwendbarkeit in der Industrie
Die vorliegende Erfindung kann auf jede Kraftübertragungsvorrichtung angewendet werden, die unterschiedliche Konfigurationen in ihrem Aussehen oder in den Strukturteilen hat oder solche hat, die zusätzliche Funktionen haben, wenn die Kraftübertragungsvorrichtung derart beschaffen ist, dass das Getriebestufenkupplungsmittel abwechselnd angeordnete Antriebskupplungsscheiben und angetriebene Kupplungsscheiben und Hydraulikkolben umfasst, die durch hydraulischen Druck zum selektiven Verbinden und Trennen der Antriebskupplungsscheiben und angetriebenen Kupplungsscheiben betrieben werden, und ist so ausgelegt, dass die Antriebsleistung bei einem vorgegebenen Übersetzungsverhältnis übertragen werden kann, wobei die Antriebskupplungsscheiben und die angetriebenen Kupplungsscheiben miteinander verbunden sind.
Bezugszeichenliste

1: Drehmomentenwandler
2, 2', 2": Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel
2a: erstes Kupplungsmittel
2b: zweites Kupplungsmittel
2"a: Kupplungsmittel für geradzahlige Stufen
2"b: Kupplungsmittel für ungeradzahlige Stufen
3: Getriebestufenkupplungsmittel
4: Steuerungsmittel
5: Getriebestufenwahlmittel
6: erste Eingangswelle
7: zweite Eingangswelle
8: Ausgangswelle
9: Leerlaufwelle
10: Getriebegehäuse
11: Eingangswelle
12: Gehäuseelement
13: Drehmomentenwandlergehäuse
14: Verbindungselement
15: erste Antriebswelle
16: zweite Antriebswelle
15a, 16a: Verriegelungselement
17: kastenförmiges Element
18: Dämpfungsmechanismus
19: Stopper
E: Motor
D: Antriebsräder (Räder)
Pa-Pe: Hydraulikkolben

Claims

Kraftübertragungsvorrichtung, umfassend: ein Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel (2, 2' oder 2"), das eine Antriebsleistung des Motors (E) auf die Räder (D) zu einem frei wählbaren Zeitpunkt übertragen und unterbrechen kann; mehrere Getriebestufenkupplungsmittel (3), die separat vom Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel zwischen dem Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel (2, 2' oder 2") und den Rädern (D) auf dem Weg eines Kraftübertragungssystems angeordnet sind, wobei der Eingang und der Ausgang des Getriebestufenkupplungsmittels (3) auf vorgegebene Übersetzungsverhältnisse eingestellt sind; und ein Getriebestufenwahlmittel (5), das eines der Getriebestufenkupplungsmittel (3) entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeugs wählen und das Übersetzungsverhältnis während der Kraftübertragung vom Motor (E) auf die Räder (D) frei einstellen kann. wobei das Getriebestufenkupplungsmittel (3) folgendes umfasst: abwechselnd angeordnete Antriebskupplungsscheiben (3aa, 3ba, 3ca, 3da, 3ea, 3fa, 3ga, 3ha) und angetriebene Kupplungsscheiben (3ab, 3bb, 3cb, 3db, 3eb, 3fb, 3gb, 3hb); und Hydraulikkolben (Pa, Pb, Pc, Pd, Pe), die die Antriebskupplungsscheiben (3aa, 3ba, 3ca, 3da, 3ea, 3fa, 3ga, 3ha) und die angetriebenen Kupplungsscheiben (3ab, 3bb, 3cb, 3db, 3eb, 3fb, 3gb, 3hb) selektiv verbinden oder trennen können, wobei die Antriebsleistung des Motors (E) auf die Räder (D) bei einem vorgegebenen Übersetzungsverhältnis übertragen wird, wobei die Antriebskupplungsscheiben (3aa, 3ba, 3ca, 3da, 3ea, 3fa, 3ga, 3ha) und die angetriebenen Kupplungsscheiben (3ab, 3bb, 3cb, 3db, 3eb, 3fb, 3gb, 3hb) miteinander verbunden sind.
Kraftübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Getriebestufenkupplungsmittel (3) die Antriebskupplungsscheiben (3aa, 3ba, 3ca, 3da, 3ea, 3fa, 3ga, 3ha) und die angetriebenen Kupplungsscheiben (3ab, 3bb, 3cb, 3db, 3eb, 3fb, 3gb, 3hb) bei einem unterschiedlichen Übersetzungsverhältnis entsprechend der Betriebsrichtung der Hydraulikkolben (Pa, Pb, Pc, Pd, Pe) selektiv verbinden kann.
Kraftübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Kraftübertragungsvorrichtung ferner einen Drehmomentenwandler (1) umfasst und wobei das Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel (2) ein erstes Kupplungsmittel (2a) zum Übertragen der Antriebsleistung des Motors (E) auf die Räder (D) über ein Kraftübertragungssystem des Drehmomentenwandlers (1), ein zweites Kupplungsmittel (2b) zum Übertragen der Antriebsleistung des Motors (E) auf die Räder (D) nicht über ein Kraftübertragungssystem des Drehmomentenwandlers (1) und ein Steuerungsmittel (4) zum Betätigen des ersten und zweiten Kupplungsmittels (2a, 2b) durch freies Wählen derselben entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeugs umfasst.
Kraftübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel (2") ein Kupplungsmittel (2"a) für geradzahlige Stufen, das mit Getriebestufenkupplungsmittel (3'a, 3'b) von geradzahligen Stufen verbunden werden kann, und ein Kupplungsmittel (2"b) für ungeradzahlige Stufen umfasst, das mit Getriebestufenkupplungsmitteln (3'c, 3'd) von ungeradzahligen Stufen verbunden werden kann.
Kraftübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittel (2, 2' oder 2") reibschlüssige Materialien hat, die Reibungskennwerte derart haben, dass ihr Gleitreibungskoeffizient sich im Lauf der Zeit kontinuierlich verringert, und wobei das Getriebestufenkupplungsmittel (3, 3') reibschlüssige Materialien hat, die Reibungskennwerte derart haben, dass ihr Gleitreibungskoeffizient sich im Lauf der Zeit kontinuierlich ähnlich wie der des Startdrehzahländerungs-Kupplungsmittels (2, 2' oder 2") verringert und eine „hahnenschwanzähnliche“ Charakteristik hat, bei der der Gleitreibungskoeffizient einen höheren Peakwert als der zum Beginn des Zeitverlaufs hat.