DE112013003628T5

DE112013003628T5 - Fahrzeugleistungsgetriebevorrichtung

Info

Publication number: DE112013003628T5
Application number: DE201311003628
Authority: DE
Inventors: c/o Honda R&D Co. Ltd. Ichikawa Kazuki; c/o Honda R&D Co. Ltd. Sugino Soichi; c/o Honda R&D Co. Ltd. Shimodaira Shinichi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2015-05-07
Also published as: WO2014017438A1; BR112015000742A2; JPWO2014017438A1; US9234571B2; CN104541089B; CN104541089A; JP5898317B2; US20150192193A1

Abstract

Eine Auswahlvorrichtung (S), die zwischen einem Getriebe (T) und einem Differentialgetriebe (D) angeordnet ist, umfasst eine erste Ausgangswelle (12), die mit dem Getriebe (T) verbunden ist, eine zweite Ausgangswelle (31), die mit dem Differentialgetriebe (D) verbunden ist, eine dritte Ausgangswelle (32), die relativ drehbar auf einen Außenumfang der zweiten Ausgangswelle (31) montiert ist, einen Planetengetriebemechanismus (42), der ein Sonnenrad (43), das mit der dritten Ausgangswelle (32) verbunden ist, und einen Zahnkranz (45), der mit dem Differentialgetriebe (D) verbunden ist, hat, einen ersten Verzahnungsumschaltmechanismus (35), der fähig ist, zwischen einem Zustand, in dem die ersten und dritten Ausgangswellen (12, 32) verbunden sind und die zweite Ausgangswelle (31) gelöst ist, und einem Zustand, in dem die ersten bis dritten Ausgangswellen (12, 31, 32) verbunden sind, umzuschalten, und einen zweiten Verzahnungsumschaltmechanismus (51), der fähig ist, ein drittes Element (44) des Planetengetriebemechanismus (42) mit einem Gehäuse (50) zu verbinden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugleistungsgetriebevorrichtung mit einer Auswahlvorrichtung, die zwischen einem Getriebe und einem Differentialgetriebe angeordnet ist.
Hintergrundtechnik
Ein stufenlos variables Getriebe, das die Drehung einer Eingangswelle, die mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, in Pendelbewegungen mit wechselseitig verschiedenen Phasen für mehrere Verbindungsstangen umwandelt und die Pendelbewegungen der mehreren Verbindungsstangen über mehrere Freilaufkupplungen in die Drehung einer Ausgangswelle umwandelt, ist aus dem nachstehenden Patentdokument 1 bekannt.
Außerdem ist ein Automatikgetriebe mit drei parallelen Wellen, das mit einer ersten Eingangswelle, einer zweiten Eingangswelle und einer Ausgangswelle ausgestattet ist, in dem ein Leerlaufzahnrad mit einem Rückwärtsantriebszahnrad, das auf der ersten Eingangswelle bereitgestellt ist, und einem angetriebenen Rückwärtszahnrad, das auf der Ausgangswelle bereitgestellt ist, verzahnt wird, wobei das Rückwärtsantriebszahnrad über eine Kupplung mit der ersten Eingangswelle verbunden wird, und das angetriebene Rückwärtszahnrad über eine Auswahleinrichtung mit der ersten Ausgangswelle verbunden wird, womit eine Rückwärtsgangposition eingerichtet wird, aus dem nachstehenden Patentdokument 2 bekannt.
Überdies ist ein stufenlos variables Riemengetriebe mit einem Endlosriemen, der um eine auf einer Hauptwelle bereitgestellte Antriebsriemenscheibe und eine auf einer Gegenwelle bereitgestellte angetriebene Riemenscheibe gewickelt ist, in dem ein Planetengetriebe-Vorwärts-Rückwärts-Umschaltmechanismus zwischen der Hauptwelle und der Antriebsriemenscheibe angeordnet ist, um somit die Antriebsriemenscheibe sich relativ zu der Hauptwelle rückwärts drehen zu lassen, wodurch ein Rückwärtsbereich eingerichtet wird, aus dem nachstehenden Patentdokument 3 bekannt.
Dokumente der verwandten Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: Japanische Patentveröffentlichung (PCT) Nr. 2005-502543
Patentdokument 2: Japanische Patentveröffentlichung Nr. 4336448
Patentdokument 3: Japanische Patentveröffentlichung 4035423

Zusammenfassung der Erfindung
Probleme, die von der Erfindung gelöst werden sollen
Das in dem vorstehenden Patentdokument 1 beschriebene stufenlos variable Getriebe hat eine Struktur, in der die Pendelbewegung der Verbindungsstange über die Freilaufkupplung auf die Ausgangswelle übertragen wird; die Ausgangswelle kann sich daher nur in eine Richtung (Vorwärtsfahrtrichtung) drehen, und es ist daher notwendig, eine Hybridisierung zu verwenden, indem ein Elektromotor mit einer Fußwelle verbunden wird, um das Fahrzeug rückwärts fahren zu lassen.
Um das Fahrzeug ohne die Verwendung eines Elektromotors rückwärts fahren zu lassen, könnte die Anordnung eines Vorwärts-Rückwärts-Umschaltmechanismus, der durch eine Hydraulikkupplung zwischen der Ausgangswelle, die sich nur in eine Richtung dreht, und einem Differentialgetriebe, betrieben wird, und die Umkehrung der Drehung der Ausgangswelle und dann deren Übertragung auf das Differentialgetriebe überlegt werden. Wenn der Vorwärts-Rückwärts-Umschaltmechanismus jedoch auf der laufabwärtigen Seite der Ausgangswelle angeordnet ist, auf die ein großes Drehmoment, das von dem stufenlos variablen Getriebe verstärkt wird, übertragen wird, hat eine Hydraulikkupplung für den Vorwärts-Rückwärts-Umschaltmechanismus, um dem großen Drehmoment standzuhalten, unweigerlich eine große Kapazität, und daher besteht eine Möglichkeit, dass die Gesamtabmessungen der Leistungsübertragungsvorrichtung groß werden. Insbesondere, wenn ein Versuch unternommen wird, dem Vorwärts-Rückwärts-Umschaltmechanismus eine Funktion einer Auswahlvorrichtung zu verleihen, um einen Parkbereich oder einen neutralen Bereich einzurichten, besteht eine Möglichkeit, dass die Abmessungen weiter zunehmen.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehenden Gegebenheiten erreicht, und es ist eine ihrer Aufgaben, die Größe einer Auswahlvorrichtung, die zwischen dem stufenlos variablen Getriebe und einem Differentialgetriebe angeordnet ist, zu verringern und deren Gewicht zu erleichtern, indem die Struktur vereinfacht wird.
Mittel zum Lösen der Probleme
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Fahrzeugleistungsgetriebevorrichtung bereitgestellt, die zwischen einem Getriebe und einem Differentialgetriebe angeordnet ist, wobei die Auswahlvorrichtung aufweist: eine erste Ausgangswelle, die mit dem Getriebe verbunden ist, eine zweite Ausgangswelle, die mit dem Differentialgetriebe verbunden ist, eine dritte Ausgangswelle, die relativ drehbar auf einen Außenumfang der zweiten Ausgangswelle montiert ist, einen Planetengetriebemechanismus, der ein erstes Element, das mit der dritten Ausgangswelle verbunden ist, und ein zweites Element, das mit dem Differentialgetriebe verbunden ist, aufweist, einen ersten Verzahnungsumschaltmechanismus, der fähig ist, zwischen einem Zustand, in dem die ersten und dritten Ausgangswellen verbunden sind und die zweite Ausgangswelle gelöst ist, und einem Zustand, in dem die ersten bis dritten Ausgangswellen verbunden sind, umzuschalten, und einen zweiten Verzahnungsumschaltmechanismus, der fähig ist, ein drittes Element des Planetengetriebemechanismus mit einem Gehäuse zu verbinden.
Ferner hat der Planetengetriebemechanismus gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung neben dem ersten Aspekt ein Untersetzungsverhältnis von der dritten Ausgangswelle auf das Differentialgetriebe, das auf größer als 1 festgelegt ist.
Außerdem weist der erste Verzahnungsumschaltmechanismus gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung neben dem ersten oder zweiten Aspekt auf: ein erstes inneres Umfangsprofil, das mit einem ersten äußeren Umfangsprofil, das auf der ersten Ausgangswelle bereitgestellt ist, verzahnt, und ein zweites inneres Umfangsprofil, das mit einem zweiten äußeren Umfangsprofil, das auf der zweiten Ausgangswelle bereitgestellt ist, und einem dritten äußeren Umfangsprofil, das auf der dritten Ausgangswelle bereitgestellt ist, verzahnt, und das erste innere Umfangsprofil hat einen Durchmesser, der größer als der Durchmesser des zweiten inneren Umfangsprofils ist, wobei eine Abschrägung auf einem Endteil auf der Seite des ersten inneren Umfangsprofils des zweiten inneren Umfangsprofils ausgebildet ist.
Überdies weist das Getriebe gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung neben jedem der ersten bis dritten Aspekte auf: einen eingangsseitigen Drehpunkt mit einer variablen Größe der Exzentrizität von einer Achse einer Eingangswelle, die mit einer Antriebsquelle verbunden ist und sich zusammen mit der Eingangswelle dreht, eine Freilaufkupplung, die mit der ersten Ausgangswelle verbunden ist, einen ausgangsseitigen Drehpunkt, der auf einem Eingangselement der Freilaufkupplung bereitgestellt ist, eine Verbindungsstange, deren entgegengesetzte Enden mit dem eingangsseitigen Drehpunkt und dem ausgangsseitigen Drehpunkt verbunden sind und sich pendelnd bewegen, und einen Schaltaktuator zum Ändern einer Größe der Exzentrizität des eingangsseitigen Drehpunkts.
Wenn gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung neben dem vierten Aspekt ferner die ersten und dritten Ausgangswellen verbunden sind und die zweite Ausgangswelle von dem ersten Verzahnungsumschaltmechanismus gelöst ist, wird das dritte Element durch den zweiten Verzahnungsumschaltmechanismus von dem Gehäuse gelöst und die zweite Ausgangswelle ist in einem Drehzustand, wenn eine Drehrichtung der zweiten Ausgangswelle eine erste Richtung ist, die Größe der Exzentrizität wird derart gesteuert, dass eine Drehzahl der ersten Ausgangswelle nicht größer als eine Drehzahl der zweiten Ausgangswelle ist, und wenn die Drehrichtung der zweiten Ausgangswelle eine zweite Richtung ist, wird die Größe der Exzentrizität derart gesteuert, dass der Absolutwert der Drehzahl des dritten Elements nicht größer als eine vorgegebene Drehzahl ist.
Es sollte hier bemerkt werden, dass eine exzentrische Scheibe 18 einer Ausführungsform dem eingangsseitigen Drehpunkt der vorliegenden Erfindung entspricht, ein Stift 19c der Ausführungsform dem ausgangsseitigen Drehpunkt der vorliegenden Erfindung entspricht, ein äußeres Element 22 der Ausführungsform dem Eingangselement der Freilaufkupplung der vorliegenden Erfindung entspricht, ein Sonnenrad 43 der Ausführungsform dem ersten Element der vorliegenden Erfindung entspricht, ein Träger 44 der Ausführungsform dem dritten Element der vorliegenden Erfindung entspricht, ein Zahnkranz 45 der Ausführungsform dem zweiten Element der vorliegenden Erfindung entspricht, ein Verbrennungsmotor E der Ausführungsform der Antriebsquelle der vorliegenden Erfindung entspricht, und ein stufenlos variables Getriebe T der Ausführungsform dem Getriebe der vorliegenden Erfindung entspricht.
Ergebnisse der Erfindung
Wenn gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung der erste Verzahnungsumschaltmechanismus die ersten und dritten Ausgangswellen integral verbindet, und der zweite Verzahnungsumschaltmechanismus das dritte Element des Planetengetriebemechanismus mit dem Gehäuse verbindet, wird das Differentialgetriebe mit dem Planetengetriebemechanismus verriegelt, und ein Parkbereich wird eingerichtet. Wenn der erste Verzahnungsumschaltmechanismus die erste und dritte Ausgangswelle verbindet, wird der zweite Verzahnungsumschaltmechanismus gelöst, und der zweite Verzahnungsumschaltmechanismus verbindet das dritte Element des Planetengetriebemechanismus mit dem Gehäuse, die Drehung der Antriebskraft der ersten Ausgangswelle wird mit Hilfe des Planetengetriebemechanismus umgekehrt und wird auf das Differentialgetriebe übertragen, und ein Rückwärtsbereich wird eingerichtet. Wenn der erste Verzahnungsumschaltmechanismus die erste und dritte Ausgangswelle verbindet, wird der zweite Verzahnungsumschaltmechanismus gelöst, und der zweite Verzahnungsumschaltmechanismus löst das dritte Element des Planetengetriebemechanismus, das Differentialgetriebe läuft zusammen mit dem Planetengetriebemechanismus leer, und ein neutraler Bereich wird eingerichtet. Wenn der erste Verzahnungsumschaltmechanismus die ersten bis dritten Ausgangswellen integral verbindet und der zweite Verzahnungsumschaltmechanismus das dritte Element des Planetengetriebemechanismus löst, wird die Antriebskraft der ersten Ausgangswelle über die zweite Ausgangswelle oder über die dritte Ausgangswelle auf das Differentialgetriebe übertragen, und sie drehen den Planetengetriebemechanismus integral, und ein Antriebsbereich wird eingerichtet.
Da die Drehzahl einer mit einer Antriebsquelle verbundenen Eingangswelle durch das Getriebe verringert wird, wird das Übertragungsdrehmoment der ersten bis dritten Ausgangswellen auf der laufabwärtigen Seite des Getriebes groß, aber es wird aufgrund der Bereitstellung eines Drehmomentwandlers und einer Startkupplung auf dem Getriebe möglich, mit Hilfe der ersten und zweiten Verzahnungsumschaltmechanismen der Auswahlvorrichtung zwischen den vier Bereichen umzuschalten, ohne die Übertragung von Drehmoment auf die Ausgangswelle zu verriegeln, und ohne eine Hydraulikkupplung oder elektromagnetische Kupplung mit großer Kapazität zu erfordern, womit ermöglicht wird, eine kleine Größe und ein leichtes Gewicht für die Leistungsgetriebevorrichtung zu erreichen.
Da außerdem gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung in Bezug auf den Planetengetriebemechanismus das Untersetzungsverhältnis von der dritten Ausgangswelle auf das Differentialgetriebe derart festgelegt wird, dass es größer als 1 ist, kann das Übersetzungsverhältnis einer Rückwärtsgangposition von dem Planetengetriebemechanismus angenommen werden. Das Übertragungsdrehmoment wird aufgrund eines hohen Übersetzungsverhältnisses in der Rückwärtsgangposition groß, aber da der erste Verzahnungsumschaltmechanismus auf der laufaufwärtigen Seite des Planetengetriebemechanismus bereitgestellt ist, wirkt nur ein relativ kleines Übertragungsdrehmoment, bevor es von dem Planetengetriebemechanismus vergrößert wird, auf den ersten Verzahnungsumschaltmechanismus und sein Umschalten kann reibungslos mit einem geringen Achsschub ausgeführt werden.
Überdies umfasst der erste Verzahnungsumschaltmechanismus gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung das erste innere Umfangsprofil, das mit dem auf der ersten Ausgangswelle bereitgestellten äußeren Umfangsprofil verzahnt, und das zweite innere Umfangsprofil, das mit dem auf der zweiten Ausgangswelle bereitgestellten äußeren Umfangsprofil und dem auf der dritten Ausgangswelle bereitgestellten zweiten äußeren Umfangsprofil verzahnt. Da die Abschrägung auf dem Endteil auf der Seite des ersten inneren Umfangsprofils des zweiten inneren Umfangsprofils ausgebildet ist, ist es nicht nur möglich, aufgrund der Keilwirkung der Abschrägung das zweite innere Umfangsprofil leicht mit dem zweiten äußeren Umfangsprofil in Eingriff zu bringen, sondern es ist auch möglich, die Abschrägung des zweiten inneren Umfangsprofils durch Gießen oder Schmieden herzustellen, ohne sich mit dem ersten inneren Umfangsprofil zu stören, da der Durchmesser des ersten inneren Umfangskeils größer als der Durchmesser des zweiten inneren Umfangsprofils ist, und im Vergleich mit einem Fall, in dem es durch maschinelle Bearbeitung hergestellt wird, können die Kosten verringert werden.
Wenn außerdem gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung die mit der Antriebsquelle verbundene Eingangswelle sich dreht, dreht sich die exzentrische Scheibe der Getriebeeinheit exzentrisch, und wenn die Verbindungsstange, die mit einem Ende der exzentrischen Scheibe verbunden ist, sich pendelnd bewegt, dreht sich die Ausgangswelle über die Freilaufkupplung, mit der das andere Ende der Verbindungsstange verbunden ist. Wenn die Größe der Exzentrizität der exzentrischen Scheibe relativ zu der Eingangswelle durch den Schaltaktuator geändert wird, ändert sich der Drehwinkel der Ausgangswelle und das Übersetzungsverhältnis wird geändert, da der Pendelhub der Verbindungsstange sich ändert. Da ein derartiges Getriebe die erste Ausgangswelle nicht rückwärts drehen kann, kann die erste Ausgangswelle nicht rückwärts gedreht werden, indem die Auswahlvorrichtung zum Vorwärts-Rückwärts-Umschalten weiter auf der Seite der Antriebsquelle als die Eingangswelle bereitgestellt wird, aber indem die Auswahlvorrichtung weiter auf der laufabwärtigen Seite als die erste Ausgangswelle bereitgestellt wird, kann das Vorwärts-Rückwärts-Umschalten ohne Probleme ausgeführt werden.
Überdies wird gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung das dritte Element in einem Zustand, in dem die erste und dritte Ausgangswelle mit Hilfe des ersten Verzahnungsumschaltmechanismus verbunden sind, um somit die zweite Ausgangswelle zu lösen, mit Hilfe des zweiten Verzahnungsumschaltmechanismus von dem Gehäuse gelöst, die zweite Ausgangswelle ist in einem Drehzustand und das Fahrzeug rollt in dem neutralen Zustand, wenn die Drehrichtung der zweiten Ausgangswelle die erste Richtung ist, da die Größe der Exzentrizität derart gesteuert wird, dass die Drehzahl der ersten Ausgangswelle nicht größer als die Drehzahl der zweiten Ausgangswelle wird; wenn der Antriebsbereich eingerichtet wird, indem der erste Verzahnungsumschaltmechanismus die ersten, zweiten und dritten Ausgangswellen verbindet, ist es nicht nur möglich, das Auftreten eines Drehmomentstoßes aufgrund der Antriebskraft, die plötzlich von der Seite der Antriebsquelle auf die Seite des Differentialgetriebes übertragen wird, zu verhindern, sondern auch zu verhindern, dass das Profil des ersten Verzahnungsumschaltmechanismus beschädigt wird. Wenn außerdem die Drehrichtung der zweiten Ausgangswelle die zweite Richtung ist, ist es, da die Größe der Exzentrizität derart gesteuert wird, dass der Absolutwert der Drehzahl des dritten Elements nicht größer als eine vorgegebene Drehzahl ist, nicht nur möglich, das Auftreten des Drehmomentstoßes durch Verringern der differentiellen Drehung zwischen dem Gehäuse und dem dritten Element zu verhindern, sondern es ist auch möglich zu verhindern, dass das Profil des zweiten Verzahnungsumschaltmechanismus beschädigt wird, wenn der Rückwärtsgang eingerichtet wird, indem das dritte Element des Gehäuses mit Hilfe des zweiten Verzahnungsumschaltmechanismus verbunden wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Gerüstdiagramm einer Fahrzeugfahrleistungsvorrichtung (erste Ausführungsform).
2 ist ein detailliertes Diagramm des Teils 2 in 1 (erste Ausführungsform).
3 ist eine Schnittansicht (höchster Zustand) entlang der Linie 3-3 in 2 (erste Ausführungsform)
4 ist eine Schnittansicht (niedrigster Zustand) entlang der Linie 3-3 in 2 (erste Ausführungsform)
5 ist ein Diagramm zum Erklären des Betriebs in dem höchsten Zustand (erste Ausführungsform).
6 ist ein Diagramm zum Erklären des Betriebs in dem niedrigsten Zustand (erste Ausführungsform).
7 ist ein Gerüstdiagramm einer Auswahlvorrichtung und eines Differentialgetriebes (erste Ausführungsform).
8 ist eine vertikale Schnittansicht der Auswahlvorrichtung (erste Ausführungsform).
9 ist eine Perspektivansicht einer inneren Umfangsfläche einer Hülse eines ersten Verzahnungsumschaltmechanismus (erste Ausführungsform).
10 ist eine Tabelle für den Eingriff der ersten und zweiten Verzahnungsumschaltmechanismen (erste Ausführungsform).
11 ist ein Drehmomentflussdiagramm in einem Parkbereich (erste Ausführungsform).
12 ist ein Drehmomentflussdiagramm in einem Rückwärtsbereich (erste Ausführungsform).
13 ist ein Drehmomentflussdiagramm in einem neutralen Bereich (erste Ausführungsform).
14 ist ein Drehmomentflussdiagramm in einem Antriebsbereich (erste Ausführungsform).
15 ist ein Geschwindigkeitsdiagramm eines Planetengetriebemechanismus (erste Ausführungsform).
16 ist ein Flussdiagramm einer Routine zur Verringerung des Drehmomentstoßes (erste Ausführungsform).
Bezugszeichenliste

11: Eingangswelle
12: Erste Ausgangswelle
12a: Erstes äußeres Umfangsprofil
14: Schaltaktuator
18: Exzentrische Scheibe (eingangsseitiger Drehpunkt)
19: Verbindungsstange
19c: Stift (ausgangsseitiger Drehpunkt)
21: Freilaufkupplung
22: Äußeres Element (Eingangselement)
31: Zweite Ausgangswelle
32: Dritte Ausgangswelle
32a: Drittes äußeres Umfangsprofil
34a: Zweites äußeres Umfangsprofil
35: Erster Verzahnungsumschaltmechanismus
36a: Erstes inneres Umfangsprofil
36b: Zweites inneres Umfangsprofil
36c: Abschrägung
42: Planetengetriebemechanismus
43: Sonnenrad (erstes Element)
44: Träger (drittes Element)
45: Zahnkranz (zweites Element)
50: Gehäuse
51: Zweiter Verzahnungsumschaltmechanismus
D: Differentialgetriebe
E: Verbrennungsmotor (Antriebsquelle)
S: Auswahlvorrichtung
T: Stufenlos variables Getriebe (Getriebe)
ε: Größe der Exzentrizität

Arten der Ausführung der Erfindung
Eine Art der Ausführung der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 1 bis 16 beschrieben.
Erste Ausführungsform
Wie in 1 gezeigt, umfasst eine Fahrzeugleistungsgetriebevorrichtung zum Übertragen der Antriebskraft eines Verbrennungsmotors E auf angetriebene Räder W und W über linke und rechte Achsen 10 und 10 ein stufenlos variables Getriebe T, eine Auswahlvorrichtung S und ein Differentialgetriebe D. Die Auswahlvorrichtung S kann zwischen einem Parkbereich, einem Rückwärtsbereich, einem neutralen Bereich und einem Antriebsbereich umschalten.
Die Struktur des stufenlos variablen Getriebes T wird nun unter Bezug auf 2 bis 6 beschrieben.
Wie in 2 und 3 gezeigt, hat das stufenlos variable Getriebe T der vorliegenden Ausführungsform mehrere (in der Ausführungsform vier) Getriebeeinheiten U mit der gleichen Struktur, die einander in der Axialrichtung überlagert sind; diese Getriebeeinheiten U umfassen eine gemeinsame Eingangswelle 11 und eine gemeinsame erste Ausgangswelle 12, die parallel zueinander angeordnet sind, und die Drehzahl der Eingangswelle 11 wird erhöht oder verringert und auf die erste Ausgangswelle 12 übertragen.
Die Struktur einer Getriebeeinheit U wird nachstehend als dafür repräsentativ beschrieben. Die Eingangswelle 11, die mit dem Verbrennungsmotor E verbunden ist und sich dreht, erstreckt sich relativ drehbar durch das Innere einer hohlen Drehwelle 14a eines Schaltaktuators 14, wie etwa eines Elektromotors. Ein Rotor 14b des Schaltaktuators 14 ist an der Drehwelle 14a befestigt, und ein Stator 14c ist an einem Gehäuse befestigt. Die Drehwelle 14a kann sich mit der gleichen Drehzahl wie der der Eingangswelle 11 drehen und kann sich mit einer relativ zu der Eingangswelle 11 verschiedenen Drehzahl drehen.
Ein erstes Ritzel 15 ist an der Eingangswelle 11 befestigt, die sich durch die Drehwelle 14a des Schaltaktuators 14 erstreckt, und ein kurbelförmiger Träger 16 ist mit der Drehwelle 14a des Schaltaktuators 14 verbunden, um das erste Ritzel 15 zu überspannen. Zwei zweite Ritzel 17 und 17 mit dem gleichen Durchmesser wie dem des ersten Ritzels 15 werden jeweils an Positionen, die in Zusammenwirkung mit dem ersten Ritzel 15 ein gleichseitiges Dreieck bilden, über Ritzelstifte 16a und 16a gehalten, und ein Zahnkranz 18a, der exzentrisch in dem Inneren einer kreisförmigen plattenförmigen exzentrischen Scheibe 18 gebildet wird, verzahnt mit dem ersten Ritzel 15 und den zweiten Ritzeln 17 und 17. Ein Kranzabschnitt 19b, der an einem Ende eines Stangenabschnitts 19a einer Verbindungsstange 19 bereitgestellt ist, ist über ein Kugellager 20 relativ drehbar auf eine Außenumfangsfläche der exzentrischen Scheibe 18 montiert.
Eine Freilaufkupplung 21, die auf dem Außenumfang der ersten Ausgangswelle 12 bereitgestellt ist, umfasst ein ringförmiges Außenelement 22, das über einen Stift 19c schwenkbar auf dem Stangenabschnitt 19a der Verbindungsstange 19 gehalten wird, ein inneres Element 23, das in dem Inneren des äußeren Elements 22 angeordnet ist und an der ersten Ausgangswelle 12 befestigt ist, und Rollen 25, die in einem keilförmigen Raum angeordnet sind, der zwischen einer Bogenfläche auf dem Innenumfang des äußeren Elements 22 und einer flachen Ebene auf dem Außenumfang des inneren Elements 23 ausgebildet ist und mit Hilfe von Federn 24 gedrückt wird.
Wie aus 2 deutlich ist, nutzen die vier Getriebeeinheiten U den kurbelförmigen Träger 16 gemeinsam, aber die Phase jeder exzentrischen Scheibe 18, die über die zweiten Ritzel 17 und 17 auf dem Träger 16 gehalten wird, unterscheidet sich für jede Getriebeeinheit U um 90°. Zum Beispiel wird die exzentrische Scheibe 18 der Getriebeeinheit U in 2 an dem linken Ende relativ zu der Eingangswelle 11 in der Zeichnung aufwärts verschoben, die exzentrische Scheibe 18 der dritten Getriebeeinheit U von links wird relativ zu der Eingangswelle 11 in der Zeichnung nach unten verschoben, und die exzentrischen Scheiben 18 und 18 der zweiten und vierten Getriebeeinheiten U und U von links werden in der Vertikalrichtung in der Mitte positioniert.
Die Strukturen der Auswahlvorrichtung S und des Differentialgetriebes D werden nun unter Bezug auf 7 und 8 beschrieben.
Die Auswahlvorrichtung S umfasst neben der rohrförmigen ersten Ausgangswelle 12, die relativ drehbar auf den Außenumfang der Achse 10 montiert ist, eine rohrförmige zweite Ausgangswelle 31, die drehbar auf den Außenumfang der Achse 10 montiert ist, und eine rohrförmige dritte Ausgangswelle 32, die relativ drehbar auf den Außenumfang der zweiten Ausgangswelle 31 montiert ist. Ein erstes äußeres Umfangsprofil 12a ist an dem rechten Ende der ersten Ausgangswelle 12 ausgebildet. Ein erstes Verbindungselement 34 ist über eine Profilverbindung 33 mit dem linken Ende der zweiten Ausgangswelle 31 verbunden, und ein zweites äußeres Umfangsprofil 34a ist an dem äußersten Ende des ersten Verbindungselements 34 ausgebildet, das sich in der Axialrichtung nach links und radial nach außen erstreckt. Ein drittes äußeres Umfangsprofil 32a ist an einer Position ausgebildet, die sich von dem linken Ende in der Axialrichtung der dritten Ausgangswelle 32 radial nach außen erstreckt. Der Grund, dass die zweite Ausgangswelle 31 und das erste Verbindungselement 34 getrennte Elemente sind, ist die Leichtigkeit der Montage; die zweite Ausgangswelle 31 und das erste Verbindungselement 34 können aus einem Element ausgebildet sein, und das zweite äußere Umfangsprofil 34a kann direkt auf der zweiten Ausgangswelle 31 ausgebildet sein.
Das erste äußere Umfangsprofil 12a, das zweite äußere Umfangsprofil 34a und das dritte äußere Umfangsprofil 32a, die einen ersten Verzahnungsumschaltmechanismus 35 bilden, der eine Klauenkupplung ist, sind in der Axialrichtung ausgerichtet, und die Außendurchmesser des zweiten äußeren Umfangsprofils 34a und des dritten äußeren Umfangsprofils 32a sind zueinander gleich, aber kleiner als der Außendurchmesser des ersten äußeren Umfangsprofils 12a. Eine Hülse 36 des ersten Verzahnungsumschaltmechanismus 35 umfasst ein erstes inneres Umfangsprofil 36a mit einem großen Außendurchmesser und ein zweites inneres Umfangsprofil 36b mit einem kleinen Außendurchmesser; das erste innere Umfangsprofil 36a verzahnt immer mit dem ersten äußeren Umfangsprofil 12a, das zweite innere Umfangsprofil 36b verzahnt immer mit dem dritten äußeren Umfangsprofil 32a, und das zweite innere Umfangsprofil 36b verzahnt nur mit dem zweiten äußeren Umfangsprofil 34a, wenn es, wie in 8 gezeigt, nach links bewegt wird. Das heißt, wenn die Hülse 36 durch eine Gabel 37 von dem in 8 gezeigten nach links bewegten Zustand nach rechts bewegt wird, wird eine Verzahnung zwischen dem zweiten inneren Umfangsprofil 36b und dem zweiten äußeren Umfangsprofil 34a gelöst.
Außerdem ist ein Kugellager 39 zwischen einem Gehäuse 38 und der ersten Ausgangswelle 12 angeordnet, ein Nadellager 40 ist zwischen dem Gehäuse 38 und einem Flanschabschnitt 34b des ersten Verbindungselements 34 angeordnet, und ein Nadellager 41 ist zwischen dem ersten Verbindungselement 34 und der dritten Ausgangswelle 32 angeordnet.
Ein Planetengetriebemechanismus 42 umfasst ein Sonnenrad 43 als ein erstes Element, einen Träger 44 als ein drittes Element, einen Zahnkranz 45 als ein zweites Element, und mehrere Ritzel 47, die über ein Nadellager 46 relativ drehbar auf dem Träger 44 gehalten werden, wobei die Ritzel 47 mit dem Sonnenrad 43 und dem Zahnkranz 45 verzahnen. Das linke Ende des Sonnenrads 43 ist über eine Profilverbindung 48 mit dem rechten Ende der dritten Ausgangswelle 32 verbunden, und der Zahnkranz 45 ist mit einem äußeren Umfangsteil eines zweiten Verbindungselements 49 verbunden, das sich von dem rechten Ende der zweiten Ausgangswelle 31 radial auswärts erstreckt.
Ein inneres Umfangsprofil 52a, das auf einer Hülse 52 eines zweiten Verzahnungsumschaltmechanismus 51, der eine Klauenkupplung ist, ausgebildet ist, verzahnt mit einem äußeren Umfangsprofil 44a, das auf einem äußeren Umfangsteil des Trägers 44 ausgebildet ist, und einem äußeren Umfangsprofil 50a, das auf einem Gehäuse 50 ausgebildet ist. Wenn daher die Hülse 52 von einer Gabel 53 nach links zu der in 8 gezeigten Position bewegt wird, wird der Träger 44 von dem Gehäuse 50 gelöst, und wenn die Hülse 52 von der Gabel 53 aus der in 8 gezeigten Position nach rechts bewegt wird, wird der Träger 44 mit dem Gehäuse 50 verbunden.
Ein Differentialgehäuse 54, das eine Außenschale des Differentialgetriebes D bildet, wird mit Hilfe eines Kugellagers 57, das durch einen Bolzen 55 und eine Lagerhalterung 56 an dem Getriebegehäuse 50 befestigt ist, drehbar gehalten. Das linke Ende des Differentialgehäuses 54 ist über eine Profilverbindung 58 mit dem rechten Ende der zweiten Ausgangswelle 31 verbunden. Das Differentialgetriebe D umfasst ein Paar von Ritzeln 60 und 60, die drehbar auf einer Ritzelwelle 59 gehalten werden, die an dem Differentialgehäuse 54 befestigt sind, und Seitenzahnräder 61 und 61, die fest auf Endteilen der Achsen 10 und 10 bereitgestellt sind und mit den Ritzeln 60 und 60 verzahnen.
Der Betrieb der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit der vorstehenden Anordnung wird nun erklärt.
Zuerst wird der Betrieb einer Getriebeeinheit U des stufenlos variablen Getriebes T erklärt. Wenn die Drehwelle 14a des Schaltaktuators 14 relativ zu der Eingangswelle 11 gedreht wird, dreht sich der Träger 16 um eine Achse L1 der Eingangswelle 11. In diesem Vorgang dreht sich ein Zentrum O des Trägers 16, das heißt, das Zentrum des gleichseitigen Dreiecks, das durch das erste Ritzel 15 und die zwei zweiten Ritzel 17 und 17 gebildet wird, um die Achse L1 der Eingangswelle 11.
3 und 5 zeigen einen Zustand, in dem das Zentrum O des Trägers 16 auf der Seite vorhanden ist, die in Bezug auf das erste Ritzel 15 (das heißt, die Eingangswelle 11) entgegengesetzt zu der ersten Ausgangswelle 12 ist; in diesem Vorgang wird die Größe der Exzentrizität der exzentrischen Scheibe 18 relativ zu der Eingangswelle 11 maximal, und die Übersetzung des stufenlos variablen Getriebes T erreicht einen höchsten Zustand. 4 und 6 zeigen einen Zustand, in dem das Zentrum O des Trägers 16 in Bezug auf das erste Ritzel 15 (das heißt, die Eingangswelle 11) auf der gleichen Seite wie die erste Ausgangswelle 12 vorhanden ist; in diesem Vorgang wird die Größe der Exzentrizität 18 relativ zu der Eingangswelle 11 minimal, und die Übersetzung des stufenlos variablen Getriebes T erreicht einen niedrigsten Zustand.
Wenn sie in dem in 5 gezeigten höchsten Zustand ist, wird die Eingangswelle 11 von dem Verbrennungsmotor E gedreht und die Drehwelle 14a des Schaltaktuators 14 wird mit der gleichen Drehzahl wie der der Eingangswelle 11 gedreht; in einem Zustand, in dem die Eingangswelle 11, die Drehwelle 14a, der Träger 16, das erste Ritzel 15, die zwei zweiten Ritzel 17 und 17 und die exzentrische Scheibe 18 integriert sind, drehen sie sich in der Gegenuhrzeigerrichtung (siehe Pfeil A) exzentrisch mit der Eingangswelle 11 als das Zentrum. Während die Verbindungsstange 19, die den Kranzabschnitt 19b über das Kugellager 20 relativ drehbar auf dem Außenumfang der exzentrischen Scheibe 18 gehalten hat, sich von 5(A) nach 5(B) und dann zu dem Zustand von 5(C) dreht, dreht sich das äußere Element 22, das mit Hilfe des Stifts 19c an dem äußersten Ende des Stangenabschnitts 19a schwenkbar gehalten wird, in die Gegenuhrzeigerrichtung (siehe Pfeil B). 5(A) und 5(C) bezeichnen entgegengesetzte Enden der Drehung in der Richtung des Pfeils B des äußeren Elements 22.
Wenn das äußere Element 22 sich auf diese Weise in die Richtung des Pfeils B dreht, greifen die Rollen 25 in den keilförmigen Raum zwischen dem äußeren Element 22 und dem inneren Element 23 der Freilaufkupplung 21, die Drehung des äußeren Elements 22 wird über das innere Element 23 auf die erste Ausgangswelle 12 übertragen, und die erste Ausgangswelle 12 dreht sich daher in der Gegenuhrzeigerrichtung (siehe Pfeil C).
Wenn die Eingangswelle 11 und das erste Ritzel 15 sich weiter drehen, drehen sich die exzentrische Scheibe 18 mit dem Zahnkranz 18a, der mit dem ersten Ritzel 15 verzahnt, und die zweiten Ritzel 17 und 17 exzentrisch in die Gegenuhrzeigerrichtung (siehe Pfeil A). Während sie sich von 5(C) zu 5(D) und dann in den Zustand von 5(A) dreht, dreht die Verbindungsstange 19 mit dem Kranzabschnitt 19b, der durch das Kugellager 20 relativ drehbar auf dem Außenumfang der exzentrischen Scheibe 18 gehalten wird, das äußere Element 22, das an dem äußersten Ende des Stangenabschnitts 19a mit Hilfe des Stifts 19c schwenkbar gehalten wird, sich in die Gegenuhrzeigerrichtung (siehe Pfeil B'). 5(C) und 5(A) bezeichnen entgegengesetzte Enden der Drehung in der Richtung des Pfeils B' des äußeren Elements 22.
Wenn das äußere Element 22 sich auf diese Weise in die Richtung des Pfeils B' dreht, werden die Rollen 25 aus dem keilförmigen Raum zwischen dem äußeren Element 22 und dem inneren Element 23 heraus gedrückt, während die Federn 24 zusammengedrückt werden, das äußere Element 22 rutscht gegen das innere Element 23 und die erste Ausgangswelle 12 dreht sich nicht.
Wenn das äußere Element 22 sich, wie hier vorstehend beschrieben, pendelnd dreht, dreht sich die erste Ausgangswelle 12 intermittierend, da die erste Ausgangswelle 12 sich nur in die Gegenuhrzeigerrichtung (siehe Pfeil C) dreht, wenn die Drehrichtung des äußeren Elements 22 die Gegenuhrzeigerrichtung ist (siehe Pfeil B).
6 zeigt den Betrieb, wenn das stufenlos variable Getriebe T in dem niedrigsten Zustand betrieben wird. Da die Position der Eingangswelle 11 in diesem Vorgang mit dem Zentrum der exzentrischen Scheibe 18 zusammenfällt, wird die Größe der Exzentrizität der exzentrischen Scheibe 18 relativ zu der Eingangswelle 11 null. Wenn die Eingangswelle 11 in diesem Zustand von dem Verbrennungsmotor E gedreht wird und die Drehwelle 14a des Schaltaktuators 14 mit der gleichen Drehzahl wie der der Eingangswelle 11 gedreht wird, drehen sie sich in einem Zustand, in dem die Eingangswelle 11, die Drehwelle 14a, der Träger 16, das erste Ritzel 15, die zwei zweiten Ritzel 17 und 17 und die exzentrische Scheibe 18 integriert sind, exzentrisch in die Gegenuhrzeigerrichtung (siehe Pfeil A) mit der Eingangswelle 11 als ein Zentrum. Da jedoch die Größe der Exzentrizität der exzentrischen Scheibe 18 null ist, wird der Hub der Pendelbewegung der Verbindungsstange 19 ebenfalls null und die erste Ausgangswelle 12 dreht sich nicht.
Daher ermöglicht das Festlegen der Position des Trägers 16 zwischen dem höchsten Zustand von 3 und dem niedrigsten Zustand von 4 durch Antreiben des Schaltaktuators 14 das Laufen mit jeder Übersetzung zwischen einer Übersetzung von null und einer vorgegebenen Übersetzung.
Da in Bezug auf das stufenlos variable Getriebe T die Phasen der exzentrischen Scheiben 18 der vier nebeneinander angeordneten Getriebeeinheiten U gegeneinander um 90° versetzt sind, ermöglicht das Übertragen der Antriebskraft nacheinander von den vier Getriebeeinheiten U, das heißt, das jederzeitige Versetzen wenigstens einer der vier Freilaufkupplungen 21 in einen Eingreifzustand, dass die erste Ausgangswelle 12 kontinuierlich gedreht wird.
Der Betrieb der Auswahlvorrichtung S, die zwischen dem Parkbereich, dem Rückwärtsbereich, dem neutralen Bereich und dem Antriebsbereich umschaltet, wird nun erklärt.
Wenn die Hülse 36 des ersten Verzahnungsumschaltmechanismus 35, wie in 10 und 11 gezeigt, nach links bewegt wird, werden die erste Ausgangswelle 12, die zweite Ausgangswelle 31 und die dritte Ausgangswelle 32 somit integral verbunden, und die Hülse 52 des zweiten Verzahnungsumschaltmechanismus 51 wird nach rechts bewegt, um somit den Träger 44 des Planetengetriebemechanismus 42 mit dem Gehäuse 50 zu verbinden; der Parkbereich wird eingerichtet.
In dem Parkbereich ist die zweite Ausgangswelle 31, die integral mit dem Differentialgehäuse 54 ist, über das zweite Verbindungselement 49 mit dem Zahnkranz 45 des Planetengetriebemechanismus 42 verbunden, die zweite Ausgangswelle 31 ist über das erste Verbindungselement 34, den ersten Verzahnungsumschaltmechanismus 35 und die dritte Ausgangswelle 32 mit dem Sonnenrad 43 des Planetengetriebemechanismus 42 verbunden, und außerdem ist der Träger 44 des Planetengetriebemechanismus 43 über den zweiten Verzahnungsumschaltmechanismus 51 mit dem Gehäuse 50 verbunden. Als ein Ergebnis erreicht der Planetengetriebemechanismus 42 einen verriegelten Zustand, und die über das Differentialgetriebe D damit verbundenen angetriebenen Räder W und W werden nicht drehbar festgehalten.
Wenn die Hülse 36 des ersten Verzahnungsumschaltmechanismus 35, wie in 10 und 12 gezeigt, nach rechts bewegt wird, werden die erste Ausgangswelle 12 und die dritte Ausgangswelle 32 somit verbunden und die zweite Ausgangswelle 31 wird gelöst, und die Hülse 52 des zweiten Verzahnungsumschaltmechanismus 51 wird nach rechts bewegt, um somit den Träger 44 des Planetengetriebemechanismus 42 mit dem Gehäuse 50 zu verbinden, der Rückwärtsbereich wird einrichtet.
In dem Rückwärtsbereich wird die Antriebskraft, die von dem stufenlos variablen Getriebe T auf die erste Ausgangswelle 12 übertragen wird, über den Weg auf das Differentialgehäuse 54 übertragen: erster Verzahnungsumschaltmechanismus 35 -> dritte Ausgangswelle 32 -> Sonnenrad 43 -> Träger 44 -> Zahnkranz 45 -> zweites Verbindungselement 49 und gleichzeitig wird ihre Drehzahl in dem Planetengetriebemechanismus 42 verringert und die Drehung umgekehrt, womit ermöglicht wird, dass das Fahrzeug dazu gebracht wird, rückwärts zu laufen.
Wenn die Hülse 36 des ersten Verzahnungsumschaltmechanismus 35, wie in 10 und 13 gezeigt, nach rechts bewegt wird, werden somit die erste Ausgangswelle 12 und die dritte Ausgangswelle 32 verbunden und die zweite Ausgangswelle 31 wird gelöst, und die Hülse 52 des zweiten Verzahnungsumschaltmechanismus 51 wird nach links bewegt, um somit den Träger 44 des Planetengetriebemechanismus 42 von dem Gehäuse 50 zu lösen, der neutrale Bereich wird eingerichtet.
Da in dem neutralen Bereich der Träger 44 des Planetengetriebemechanismus 42 von dem Gehäuse 50 gelöst ist, können der Zahnkranz 45 und das zweite Verbindungselement 49 sich frei drehen, und da das erste Verbindungselement 34 von dem ersten Verzahnungsumschaltmechanismus 35 gelöst ist, kann die zweite Ausgangswelle 31 sich frei drehen, das mit dem zweiten Verbindungselement 49 verbundene Differentialgehäuse 54 und die zweite Ausgangswelle 31 können sich frei drehen, und die angetriebenen Räder W und W erreichen einen nicht zurückgehaltenen Zustand. In diesem Zustand wird die Antriebskraft des Verbrennungsmotors E von dem stufenlos variablen Getriebe T über den folgenden Weg auf das Sonnenrad 43 übertragen: erste Ausgangswelle 12 -> erster Verzahnungsumschaltmechanismus 35 -> dritte Ausgangswelle 32, aber da der Träger 44 nicht zurückgehalten wird, läuft der Planetengetriebemechanismus 42 leer, und die Antriebskraft wird nicht auf das Differentialgetriebe D übertragen.
Wenn die Hülse 36 des ersten Verzahnungsumschaltmechanismus 35, wie in 10 und 14 gezeigt, nach links bewegt wird, werden somit die erste Ausgangswelle 12, die zweite Ausgangswelle 31 und die dritte Ausgangswelle 32 integral verbunden, und die Hülse 52 des zweiten Verzahnungsumschaltmechanismus 51 wird nach links bewegt, um somit den Träger 44 des Planetengetriebemechanismus 42 von dem Gehäuse 50 zu lösen, der Antriebsbereich wird eingerichtet.
Da in dem Antriebsbereich das erste Verbindungselement 34, das über das zweite Verbindungselement 49 und die zweite Ausgangswelle 31 mit dem Zahnkranz 45 des Planetengetriebemechanismus 42 verbunden ist, und die dritte Ausgangswelle 32, die mit dem Sonnenrad 43 des Planetengetriebemechanismus 42 verbunden ist, mit Hilfe des ersten Verzahnungsumschaltmechanismus 35 miteinander verbunden werden, erreicht der Planetengetriebemechanismus 42 einen integral drehbaren Zustand. Als ein Ergebnis wird die von dem stufenlos variablen Getriebe T an die erste Ausgangswelle 12 übertragene Antriebskraft über den folgenden Weg auf das Differentialgehäuse 54 übertragen: erster Verzahnungsumschaltmechanismus 35 -> erstes Verbindungselement – 34 > zweite Ausgangswelle 31 oder den folgenden Weg: erster Verzahnungsumschaltmechanismus 35 -> dritte Ausgangswelle 32 -> Sonnenrad 43 -> Träger 44 -> Zahnkranz 45 -> zweites Verbindungselement 49, womit ermöglicht wird, dass das Fahrzeug dazu gebracht wird, vorwärts zu fahren.
Da die Antriebskraft, wie hier bereits beschrieben, über die Freilaufkupplungen 21 übertragen wird, kann die erste Ausgangswelle 12 des Getriebes T der vorliegenden Ausführungsform sich nur in die Richtung des Vorwärtsfahrens drehen, aber die Anordnung der Auswahlvorrichtung S mit einer Vorwärts-Rückwärts-Umschaltfunktion auf der laufabwärtigen Seite der ersten Ausgangswelle 12 ermöglicht, dass das Fahrzeug ohne Hybridisierung, in der ein Elektromotor für das Rückwärtsfahren bereitgestellt wird, dazu gebracht wird, in die Rückwärtsrichtung zu fahren.
Wenn außerdem die Auswahlvorrichtung S auf der laufabwärtigen Seite der ersten Ausgangswelle 12 bereitgestellt ist, würde es, wenn ein Versuch gemacht würde, den Bereich unter Verwendung einer Hydraulikkupplung oder einer elektromagnetischen Kupplung umzuschalten, notwendig, eine Hydraulikkupplung oder eine elektromagnetische Kupplung mit großer Kapazität zu verwenden, da ein von dem Getriebe T verstärktes großes Drehmoment in die Auswahlvorrichtung S eingespeist wird, was das Problem zur Folge hätte, dass die Abmessungen der Auswahlvorrichtung S zunehmen würden. Da jedoch gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Bereich mit Hilfe der ersten und zweiten Verzahnungsumschaltmechanismen 35 und 51 umgeschaltet wird, ohne eine Hydraulikkupplung oder eine elektromagnetische Kupplung zu benötigen, ist es möglich, die Größe der Auswahlvorrichtung S verringern und ihr Gewicht zu erleichtern.
Da außerdem in Bezug auf den Planetengetriebemechanismus 42 das Untersetzungsverhältnis von der dritten Ausgangswelle 32 auf das Differentialgetriebe D als größer als 1 festgelegt ist, kann das Übersetzungsverhältnis der Rückwärtsgangposition von dem Planetengetriebemechanismus 42 eingenommen werden. In diesem Fall wird das Übertragungsdrehmoment aufgrund eines hohen Übersetzungsverhältnisses in der Rückwärtsgangposition hoch, aber da der erste Verzahnungsumschaltmechanismus 35 auf der laufaufwärtigen Seite des Planetengetriebemechanismus 42 bereitgestellt ist, wirkt nur ein relativ kleines Übertragungsdrehmoment, bevor es von dem Planetengetriebemechanismus 42 vergrößert wird, auf den ersten Verzahnungsumschaltmechanismus 35, und sein Umschalten kann reibungslos mit einem geringen Achsschub ausgeführt werden.
Da die Auswahlvorrichtung S neben dem Antriebsbereich und dem Rückwärtsbereich überdies den Parkbereich und den neutralen Bereich einrichten kann, ist es möglich, die Größe der Leistungsgetriebevorrichtung selbst zu verringern und ihr Gewicht zu erleichtern.
Wie in 9 gezeigt, umfasst außerdem die Hülse 36 des ersten Verzahnungsumschaltmechanismus 35 das erste innere Umfangsprofil 36a, das mit dem ersten äußeren Umfangsprofil 12a, das auf der ersten Ausgangswelle 12 bereitgestellt ist, verzahnt, und das zweite innere Umfangsprofil 36b, das mit dem zweiten äußeren Umfangsprofil 34a, das auf dem ersten Verbindungselement 34 integral mit der zweiten Ausgangswelle 31 bereitgestellt ist und mit dem dritten äußeren Umfangsprofil 32a, das auf der dritten Ausgangswelle 32 bereitgestellt ist, verzahnt, und da eine Abschrägung 36c auf einem Endteil auf der Seite des ersten inneren Umfangsprofils 36a des zweiten inneren Umfangsprofils 36b ausgebildet ist, ist es aufgrund der Keilwirkung der Abschrägung 36c möglich, das zweite innere Umfangsprofil 36b leicht mit dem zweiten äußeren Umfangsprofil 34a in Eingriff zu bringen.
Da überdies der Durchmesser des ersten inneren Umfangsprofils 36a größer als der Durchmesser des zweiten inneren Umfangsprofils 36b ist, ist es, wenn die Abschrägung 36c des zweiten inneren Umfangsprofils 36b ausgebildet wird, möglich, die Abschrägung 36c von der Seite des ersten inneren Umfangsprofils 36a durch Gießen oder Schmieden auszubilden, ohne das erste innere Umfangsprofil 36a zu stören. Wenn das erste innere Umfangsprofil 36a und das zweite innere Umfangsprofil 36b den gleichen Durchmesser hätten, würde es notwendig werden, die Abschrägung 36c maschinell zu bearbeiten, und eine große Kostensteigerung könnte nicht vermieden werden.
Ein Fall, in dem das Schalten von dem in 14 gezeigten Antriebsbereich, während das Fahrzeug vorwärts fährt, auf den in 13 gezeigten neutralen Bereich ausgeführt wird, indem die Hülse 36 des ersten Verzahnungsumschaltmechanismus 35 nach rechts bewegt wird, und nachdem das Fahrzeug eine Weile gerollt ist, das erneute Schalten von dem neutralen Bereich auf den Antriebsbereich, das ausgeführt wird, indem die Hülse 36 des ersten Verzahnungsumschaltmechanismus 35 nach links bewegt wird, könnte betrachtet werden. Während das Fahrzeug rollt, nimmt die Fahrzeuggeschwindigkeit ab, die Drehzahl des zweiten äußeren Umfangsprofils 34a, das mit den angetriebenen Rädern W und W verbunden ist, nimmt ab, und eine differentielle Drehung zwischen sich selbst und dem zweiten inneren Umfangsprofil 36b der Hülse 36 tritt auf, aber wenn für ein Umschalten auf den Antriebsbereich die Hülse 36 in diesem Zustand nach links bewegt wird und das erste äußere Umfangsprofil 12a und das zweite innere Umfangsprofil 36b mit Hilfe des zweiten inneren Umfangsprofils 36b verbunden werden, besteht das Problem, dass die Antriebskraft des Verbrennungsmotors E plötzlich auf die angetriebenen Räder W und W übertragen wird und ein Drehmomentstoß auftritt (siehe 15).
Außerdem wird in einem Fall, in dem das Fahrzeug rückwärts fährt, das Umschalten von dem in 12 gezeigten Rückwärtsbereich auf den in 14 gezeigten neutralen Bereich ausgeführt, indem die Hülse 52 des zweiten Verzahnungsumschaltmechanismus 51 nach links bewegt wird, und bevor das Fahrzeug ganz gestoppt ist, könnte erneut das Umschalten von dem neutralen Bereich auf den Rückwärtsbereich überlegt werden, das durchgeführt wird, indem die Hülse 52 des zweiten Verzahnungsumschaltmechanismus 51 nach rechts bewegt wird. Wenn das äußere Umfangsprofil 44a über das innere Umfangsprofil 52a durch Bewegen der Hülse 52 nach links verbunden wird, um in einem Zustand, in dem das Fahrzeug immer noch rückwärts fährt und das äußere Umfangsprofil 44a, das mit den angetriebenen Rädern W und W verbunden ist, sich dreht, auf den Rückwärtsbereich zu schalten, besteht das Problem, dass die Antriebskraft des Verbrennungsmotors E plötzlich auf die angetriebenen Räder W und W übertragen wird und ein Drehmomentstoß auftritt (siehe 15).
Da in jedem der vorstehenden Fälle der erste Verzahnungsumschaltmechanismus 35 oder der zweite Verzahnungsumschaltmechanismus 51 in einem Zustand angetrieben wird, in dem es eine differentielle Drehung gibt, besteht eine Möglichkeit, dass das innere Umfangsprofil oder das äußere Umfangsprofil beschädigt werden, wenn sie verzahnen
Die vorliegende Ausführungsform verhindert das Auftreten des Drehmomentstoßes durch Beseitigen oder Verringern der differentiellen Drehung des ersten Verzahnungsumschaltmechanismus 35, wenn von dem Antriebsbereich auf den neutralen Bereich umgeschaltet wird und dann wieder auf den Antriebsbereich umgeschaltet wird, und verhindert auch das Auftreten des Drehmomentstoßes durch Beseitigen oder Verringern der differentiellen Drehung des zweiten Verzahnungsumschaltmechanismus 51, wenn von dem Rückwärtsbereich auf den neutralen Bereich umgeschaltet wird und dann wieder auf den Rückwärtsbereich geschaltet wird.
Ihr Betrieb wird unter Bezug auf das Flussdiagramm von 16 erklärt.
Wenn zuerst der neutrale Bereich in Schritt S1 ermittelt wird, dann wird in Schritt S2 bestimmt, ob die Fußwelle sich dreht oder nicht, ob das Differentialgetriebe D mit den angetriebenen Rädern W und W verbunden ist, die zweite Ausgangswelle 31, der Zahnkranz 45 des Planetengetriebemechanismus 42, etc. sich drehen oder nicht. Wenn es in Schritt S2 keine Drehung der Fußwelle gibt und das Fahrzeug in einem gestoppten Zustand ist, dann wird in Schritt S4 die Größe der Exzentrizität ε des stufenlos variablen Getriebes T auf null gesetzt, so dass die Drehung des Verbrennungsmotors E nicht auf die erste Ausgangswelle 12 übertragen wird, wenn der Verbrennungsmotor E sich in Schritt S3 dreht.
Wenn die Fußwelle sich in Schritt S2 dreht, dann werden in Schritt S5 die Drehzahl und die Drehrichtung der Fußwelle unter Verwendung eines geeigneten Sensors erfasst, und in Schritt S6 wird die Drehzahl der ersten Ausgangswelle 12 unter Verwendung eines geeigneten Sensors erfasst. Wenn die Drehrichtung der Fußwelle in Schritt S7 die Vorwärtsdrehung ist und das Fahrzeug vorwärts rollt, dann wird in Schritt S8 die Größe der Exzentrizität ε der exzentrischen Scheibe 18 mit Hilfe des Schaltaktuators 14 gesteuert, so dass die Drehzahl der Fußwelle die Drehzahl der ersten Ausgangswelle 12 oder größer ist.
In diesem Vorgang ist es wünschenswert, dass die Drehzahl der Fußwelle und die Drehzahl der ersten Ausgangswelle 12 dazu gebracht werden, vollständig miteinander zusammen zu fallen, und da es in diesem Fall keine differentielle Drehung zwischen dem zweiten inneren Umfangsprofil 36b und dem zweiten äußeren Umfangsprofil 34a des ersten Verzahnungsumschaltmechanismus 35 gibt, wird das Auftreten des Drehmomentstoßes beim Umschalten von dem neutralen Bereich auf den Antriebsbereich durch Bewegen der Hülse 36 verhindert. Wenn außerdem die Drehzahl der Fußwelle größer oder gleich der Drehzahl der ersten Ausgangswelle 12 ist, wird die Antriebskraft von der Seite der angetriebenen Räder W und W zurück auf die Seite des Verbrennungsmotors E übertragen, aber im Vergleich zu einem Fall, in dem die Antriebskraft des Verbrennungsmotors E auf die angetriebenen Räder W und W übertragen wird, kann der Drehmomentstoß verringert werden. Es ist wünschenswert, dass die Größe der Exzentrizität ε derart gesteuert wird, dass die differentielle Drehung so klein wie möglich wird.
Wenn außerdem in Schritt S7 die Drehrichtung der Fußwelle die Rückwärtsdrehung ist und das Fahrzeug rückwärts rollt, dann wird in Schritt S9 die Größe der Exzentrizität ε der exzentrischen Scheibe 18 mit Hilfe des Schaltaktuators 14 gesteuert, so dass die Drehzahl (einschließlich der Drehzahl in der normalen Richtung und der Drehzahl in der Rückwärtsrichtung der Drehung) des äußeren Umfangsprofils 44a, das auf dem Träger 44 des zweiten Verzahnungsumschaltmechanismus 51 ausgebildet ist, kleiner oder gleich einer vorgegebenen Drehzahl wird. Da die Drehzahl des Zahnkranzes 45 des Planetengetriebemechanismus 42 die Drehzahl der Fußwelle ist und die Drehzahl des Sonnenrads 43 des Planetengetriebemechanismus 42 die Drehzahl der ersten Ausgangswelle 12 ist, ist es möglich, durch Steuern der Größe der Exzentrizität ε, um somit die Drehzahl der ersten Ausgangswelle 12 zu ändern, die Drehzahl des äußeren Umfangsprofils 44a des Trägers 44 zu steuern, wobei die Ritzel 47 mit dem Zahnkranz 45 und dem Sonnenrad 43 verzahnen.
In diesem Vorgang ist die Drehzahl des äußeren Umfangsprofils 44a wünschenswerterweise null, und da es in diesem Fall keine differentielle Drehung zwischen dem inneren Umfangsprofil 52a der Hülse 52 des zweiten Verzahnungsumschaltmechanismus 51 und dem äußeren Umfangsprofil 44a des Trägers 44 gibt, wird das Auftreten des Drehmomentstoßes beim Umschalten von dem neutralen Bereich auf den Rückwärtsbereich durch Bewegen der Hülse 52 nach rechts verhindert. Selbst wenn die Drehzahl des äußeren Umfangsprofils 44a nicht ganz null wird, kann der Drehmomentstoß, wenn sie nicht größer als eine vorgegebene Drehzahl ist, verringert werden, aber es ist wünschenswert, dass die Größe der Exzentrizität ε derart gesteuert wird, dass die Drehzahl des äußeren Umfangsprofils 44a des Trägers 44 so klein wie möglich wird.
Wenn in Schritt S10 der neutrale Bereich nicht ermittelt wird und die Schaltänderung auf den Antriebsbereich oder den Rückwärtsbereich abgeschlossen ist, wird die aktuelle Routine beendet.
Während, wie hier bereits beschrieben, das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform in dem neutralen Bereich rollt, ist es, wenn der erste Verzahnungsumschaltmechanismus 35 oder der zweite Verzahnungsumschaltmechanismus 51 betrieben wird, um somit die Schaltänderung auf den Antriebsbereich oder den Rückwärtsbereich auszuführen, nicht nur möglich, das Auftreten des Drehmomentstoßes zu minimieren, sondern es ist auch möglich, zu verhindern, dass das Profil des ersten Verzahnungsumschaltmechanismus 35 oder des zweiten Verzahnungsumschaltmechanismus 51 mit einer großen differentiellen Drehung verzahnt und beschädigt wird.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorstehend erklärt, aber die vorliegende Erfindung kann auf eine Vielfalt an Arten modifiziert werden, solange die Modifikationen nicht von ihrem Geist und Schutzbereich abweichen.
Zum Beispiel ist das Getriebe der vorliegenden Erfindung nicht auf das stufenlos variable Getriebe T vom Pendeltyp der Ausführungsform beschränkt, und es kann eine andere Art von stufenlos variablem Getriebe, wie etwa ein stufenlos variables Riemengetriebe sein.
Außerdem kann die Zuordnung des Sonnenrads 43, des Trägers 44 und des Zahnkranzes 45 des Planetengetriebemechanismus 42 zu den ersten bis dritten Elementen nach Bedarf geändert werden.

Claims

Fahrzeugleistungsgetriebevorrichtung, die eine Auswahlvorrichtung (S) aufweist, die zwischen einem Getriebe (T) und einem Differentialgetriebe (D) angeordnet ist, wobei die Auswahlvorrichtung (S) aufweist: eine erste Ausgangswelle (12), die mit dem Getriebe (T) verbunden ist, eine zweite Ausgangswelle (31), die mit dem Differentialgetriebe (D) verbunden ist, eine dritte Ausgangswelle (32), die relativ drehbar auf einen Außenumfang der zweiten Ausgangswelle (31) montiert ist, einen Planetengetriebemechanismus (42), der ein erstes Element (43), das mit der dritten Ausgangswelle (32) verbunden ist, und ein zweites Element (45), das mit dem Differentialgetriebe (D) verbunden ist, aufweist, einen ersten Verzahnungsumschaltmechanismus (35), der fähig ist, zwischen einem Zustand, in dem die ersten und dritten Ausgangswellen (12, 32) verbunden sind und die zweite Ausgangswelle (31) gelöst ist, und einem Zustand, in dem die ersten bis dritten Ausgangswellen (12, 31, 32) verbunden sind, umzuschalten, und einen zweiten Verzahnungsumschaltmechanismus (51), der fähig ist, ein drittes Element (44) des Planetengetriebemechanismus (42) mit einem Gehäuse (50) zu verbinden.
Fahrzeugleistungsgetriebevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Planetengetriebemechanismus (42) ein Untersetzungsverhältnis von der dritten Ausgangswelle (32) auf das Differentialgetriebe (D) hat, das auf größer als 1 festgelegt ist.
Fahrzeugleistungsgetriebevorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der erste Verzahnungsumschaltmechanismus (35) aufweist: ein erstes inneres Umfangsprofil (36a), das mit einem ersten äußeren Umfangsprofil (12a), das auf der ersten Ausgangswelle (12) bereitgestellt ist, verzahnt, und ein zweites inneres Umfangsprofil (36b), das mit einem zweiten äußeren Umfangsprofil (34a), das auf der zweiten Ausgangswelle (31) bereitgestellt ist, und einem dritten äußeren Umfangsprofil (32a), das auf der dritten Ausgangswelle (32) bereitgestellt ist, verzahnt, und das erste innere Umfangsprofil (36a) einen Durchmesser hat, der größer als der Durchmesser des zweiten inneren Umfangsprofils (36b) ist, wobei eine Abschrägung (36c) auf einem Endteil auf der Seite des ersten inneren Umfangsprofils (36a) des zweiten inneren Umfangsprofils (36b) ausgebildet ist.
Fahrzeugleistungsgetriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Getriebe (T) aufweist: einen eingangsseitigen Drehpunkt (18) mit einer variablen Größe der Exzentrizität (ε) von einer Achse einer Eingangswelle (11), die mit einer Antriebsquelle (E) verbunden ist und sich zusammen mit der Eingangswelle (11) dreht, eine Freilaufkupplung (21), die mit der ersten Ausgangswelle (12) verbunden ist, einen ausgangsseitigen Drehpunkt (19c), der auf einem Eingangselement (22) der Freilaufkupplung (21) bereitgestellt ist, eine Verbindungsstange (19) deren entgegengesetzte Enden mit dem eingangsseitigen Drehpunkt (18) und dem ausgangsseitigen Drehpunkt (19c) verbunden sind und sich pendelnd bewegen, und einen Schaltaktuator (14) zum Ändern einer Größe der Exzentrizität des eingangsseitigen Drehpunkts (18).
Fahrzeugleistungsgetriebevorrichtung nach Anspruch 4, wobei, wenn die ersten und dritten Ausgangswellen (12, 32) verbunden sind und die zweite Ausgangswelle (31) von dem ersten Verzahnungsumschaltmechanismus (35) gelöst ist, das dritte Element (44) durch den zweiten Verzahnungsumschaltmechanismus (51) von dem Gehäuse (50) gelöst wird und die zweite Ausgangswelle (31) in einem Drehzustand ist, wenn eine Drehrichtung der zweiten Ausgangswelle (31) eine erste Richtung ist, die Größe der Exzentrizität (ε) derart gesteuert wird, dass eine Drehzahl der ersten Ausgangswelle (12) nicht größer als eine Drehzahl der zweiten Ausgangswelle (31) ist, und wenn die Drehrichtung der zweiten Ausgangswelle (31) eine zweite Richtung ist, die Größe der Exzentrizität (ε) derart gesteuert wird, dass der Absolutwert der Drehzahl des dritten Elements (44) nicht größer als eine vorgegebene Drehzahl ist.