EP1966517A2

EP1966517A2 - Kombiniertes drehmomentwandlungs- und übertragungssystem sowie verfahren dafür

Info

Publication number: EP1966517A2
Application number: EP06818106A
Authority: EP
Inventors: Marc Mcgrath; Jeff Hemphill
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Buehl Verwaltungs GmbH; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2008-09-10
Also published as: WO2007076749A2; DE112006003373A5; JP2009520920A; JP5448454B2; WO2007076749A3; US20070149344A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung umfasst allgemein ein kombiniertes Drehmomentübertragungssystem für ein Fahrzeug, wobei das System eine Planetenübersetzung in einem rotierenden Gehäuse und ein Getriebe in einem stationären Gehäuse beinhaltet. Das Getriebe weist eine Antriebswelle auf, die so angeordnet ist, dass sie mit einem von einem Motor abgegebenen Drehmoment verbunden ist. Das Getriebe weist eine Antriebswelle auf, die mit einer Abtriebswelle der Planetenübersetzung verbunden ist. Gemäß einigen Aspekten ist das mindestens eine Getriebe ein Planetengetriebe wie beispielsweise ein Ravigneaux-Getriebe, ein Simpson-Getriebe, eine Vielzahl von einfachen Übersetzungen oder eine Lepelletier-Sechsganganordnung. Das Getriebe beinhaltet eine Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen, und die Planetenübersetzung ist so beschaffen, dass sie die Vielzahl der Übersetzungsverhältnisse durch Hinzufügen von mindestens einem ersten Übersetzungsverhältnis zur Vielzahl der Übersetzungsverhältnisse vergrößert. Gemäß einigen Aspekten ist die Planetenübersetzung so beschaffen, dass sie die Anzahl der Übersetzungsverhältnisse verdoppelt.

Description

Kombiniertes Drehmomentwandlunqs- und Übertragungssystem sowie Verfahren dafür

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an einer Vorrichtung zur Kraftübertragung zwischen einer rotatorischen Antriebseinheit (zum Beispiel dem Motor eines Kraftfahrzeugs) und einer rotatorisch angetriebenen Einheit (zum Beispiel dem Automatikgetriebe in dem Kraftfahrzeug). Insbesondere betrifft die Erfindung ein System zur Erweiterung des Übersetzungsverhältnisbereichs eines Planetengetriebes und beinhaltet eine Startkupplung in einem rotierenden Gehäuse. Die Erfindung betrifft speziell ein einfaches Planetengetriebe in einem rotierenden Gehäuse, das an ein Planetengetriebe in einem stationären Gehäuse angrenzt.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Automatische Planetengetriebe (Planetary Automatic Transmission - PAT) finden zum Teil breite Verwendung, da diese Getriebe sehr ruckfrei arbeiten und relativ preiswert herzustellen sind. Überwiegend gibt es Viergang-PATs. Im Allgemeinen sind der Kraftstoffverbrauch und die Leistung eines Motors bei einer bestimmten Drehzahl optimal. Der Kraftstoffverbrauch ist jedoch bei Viergang-PATs höher, da das Viergang-PAT nur eingeschränkt in der Lage ist, die oben erwähnte optimale Drehzahl eines Motors einzuhalten, da diese Einheiten nur über eine begrenzte Anzahl von Übersetzungsverhältnissen verfügen. Sechsgang-PATs verringern den Kraftstoffverbrauch, da sie eine größere Anzahl von Übersetzungsverhältnissen aufweisen und der Motor dadurch besser in der Lage ist, bei der optimalen Drehzahl zu arbeiten. Sechsgang-PATs liefern auch eine höhere Leistung, da sie beim Beschleunigen mechanisch günstiger sind. Allerdings sind Sechsgang-PATs relativ aufwändig herzustellen, und die Umstellung der Fertigung von Viergang-PATs auf die Fertigung von Sechsgang-PATS erfordert große Investitionen.

Ferner ist auch bekannt, bei Fahrzeugen mit PATs Drehmomentwandler für Anfahrvorgänge zu nutzen. Leider führt die Nutzung des Drehmomentwandlers zum Anfahren zu Verlusten bei Überlastung sowie Verlusten durch die Pumpe, da der Drehmomentwandler einen Ladestrom benötigt. Bekannt ist, eine Anfahrkupplung in das stationäre Gehäuses eines PAT einzubauen. Allerdings muss erst durch Umordnung der vorhandenen Komponenten des PAT oder durch Vergrößerung des stationären Gehäuses Platz für die Kupplung geschaffen werden. Die beiden obigen Varianten sind jedoch mit großem Aufwand und Kosten verbunden. Die Vergrößerung des Gehäuses kann unerwünschte Auswirkungen auf die Konstruktion des gesamten Antriebssystems eines Fahrzeugs haben. Außerdem erzeugt eine Anfahrkupplung mehr Wärme als die zum Schalten zwischen den Gängen eines PAT verwendeten Kupplungen. Leider weist die „Standardpumpe" für ein PAT normalerweise nicht die für die Zusatzkühlung erforderliche Leistung auf. Zum Beispiel erfordert eine Anfahrkupplung im Gegensatz zu den Kühlkreisläufen in einem typischen PAT einen starken Kühlmittelstrom bei niedrigem Druck.

Somit besteht seit langem ein Bedarf an der Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und der Erhöhung der Motorleistung in Verbindung mit einem PAT. Insbesondere besteht seit langem ein Bedarf an der Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und der Erhöhung der Motorleistung in Verbindung mit einem Viergang-PAT und an der Ausstattung eines PAT mit einer zusätzlichen Reibungskupplung.

KURZER ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung umfasst allgemein ein kombiniertes Drehmomentübertragungssystem für ein Fahrzeug mit einem Planetengetriebe in einem rotierenden Gehäuse und einem Getriebe in einem stationären Gehäuse. Das Getriebe weist eine Antriebswelle auf, die so angeordnet ist, dass sie mit einer Abtriebswelle eines Motors verbunden ist. Das Getriebe weist eine Antriebswelle auf, die mit einer Abtriebswelle des Planetengetriebes verbunden ist. Gemäß einigen Aspekten ist das mindestens eine Getriebe ein Planetengetriebe. Gemäß einigen Aspekten ist das Planetengetriebe ein Getriebe der aus einem Ravigneaux-Getriebe, einem Simpson-Getriebe, einer Vielzahl Gruppe einfacher Getriebe und einer Sechsganganordnung bestehenden Gruppe. Das Getriebe beinhaltet eine erste Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen, und das Planetengetriebe ist so beschaffen, dass es die erste Anzahl Übersetzungsverhältnisse erhöht, indem es zu der ersten Vielzahl der Übersetzungsverhältnisse mindestens ein erstes Übersetzungsverhältnis hinzufügt. Gemäß einigen Aspekten ist das Planetengetriebe so ausgelegt, dass es die Anzahl der Übersetzungsverhältnisse verdoppelt. Gemäß einigen Aspekten sind das Planetengetriebe und das Getriebe so beschaffen, dass sie beim Hochschalten eine Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen zum Hochschalten und beim Herunterschalten eine Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen zum Herunterschalten erzeugen. Gemäß einigen Aspekten unterscheidet sich die erste Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen jeweils von der Vielzahl der Übersetzungsverhältnisse beim Hochschalten bzw. Herunterschalten, und die Vielzahl der Übersetzungsverhältnisse beim Hochschalten unterscheidet sich von der Vielzahl der Übersetzungsverhältnisse beim Herunterschalten. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das Planetengetriebe eine erste Kupplung, die so beschaffen ist, dass sie das von einem Motor abgegebene Drehmoment während eines ersten Anfahrvorgangs des Fahrzeugs an das Getriebe überträgt. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das System eine zweite Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen, und die erste Kupplung ist so beschaffen, dass sie ein zweites Übersetzungsverhältnis aus der zweiter Vielzahl Übersetzungsverhältnisse einstellt. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das System eine dritte Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen, und das Planetengetriebe beinhaltet eine zweite Kupplung, die so beschaffen ist, dass sie ein drittes Übersetzungsverhältnis aus der dritten Vielzahl der Übersetzungsverhältnisse einstellt.

Die vorliegende Erfindung umfasst allgemein ein kombiniertes Anfahr- und Drehmomentübertragungssystem für ein Fahrzeug mit einem Anfahrkupplungselement in einem rotierenden Gehäuse und ein Getriebe in einem stationären Gehäuse. Das Kupplungselement weist eine Antriebswelle zum Aufnehmen eines von einem Motor abgegebenen Drehmoments auf, und das Getriebe weist eine Antriebswelle auf, die mit einer Abtriebswelle des Kupplungselements verbunden ist. Das Anfahrkupplungselement ist so beschaffen, dass es das von einem Motor abgegebene Drehmoment während eines ersten Anfahrvorgangs des Fahrzeugs an das Getriebe überträgt. Gemäß einigen Aspekten ist das mindestens eine Getriebe ein Planetengetriebe.

Die vorliegende Erfindung umfasst ferner entsprechende Verfahren zur Optimierung der Ü- bersetzungsverhältnisse in einem kombinierten Drehmomentübertragungssystem und zum Anfahren eines Fahrzeugs.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht allgemein darin, ein System zur Erweiterung der Übersetzungsverhältnisse eines PAT in einem stationären Gehäuse bereitzustellen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein PAT in einem stationären Gehäuse mit einer Reibungskupplung auszustatten.

Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, entsprechende Verfahren zur Optimierung der Übersetzungsverhältnisse in einem kombinierten Drehmomentübertragungssystem und zum Anfahren eines Fahrzeugs bereitzustellen. - A -

Diese sowie weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsarten der Erfindung und den beiliegenden Zeichnungen und Ansprüchen klar.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In der folgenden detaillierten Beschreibung werden das Wesen und die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Figuren ausführlich beschrieben, wobei:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines kombinierten Drehmomentübertragungssystems der vorliegenden Erfindung mit einer Anordnung von einfachen Übersetzungen ist;

Fig. 2 ein Graph ist, der die Gänge und die Übersetzungsverhältnisse gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines kombinierten Drehmomentübertragungssystems der vorliegenden Erfindung mit einem Simpson-Getriebe ist;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines kombinierten Drehmomentübertragungssystems der vorliegenden Erfindung mit einem Ravigneaux-Getriebe ist;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines kombinierten Drehmomentübertragungssystems der vorliegenden Erfindung mit einer Lepelletier-Sechsganganordnung ist;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines kombinierten Anfahr- und Drehmomentwandlungssystems der vorliegenden Erfindung ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Von vornherein sollte klar sein, dass gleiche Bezugsnummern in verschiedenen Zeichnungsansichten identische oder funktionell ähnliche Strukturelemente der Erfindung bezeichnen. Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf die gegenwärtig als bevorzugt angesehene Ausführungsart beschrieben wird, ist klar, dass die beanspruchte Erfindung nicht auf die bevorzugte Ausführungsart beschränkt ist. Außerdem ist klar, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen speziellen Verfahren, Materialien und Modifikationen beschränkt ist und insofern natürlich variieren kann. Es ist auch klar, dass die hier verwendeten Begriffe nur zur Beschreibung spezieller Aspekte dienen und nicht den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung einschränken sollen, der nur durch die beiliegenden Ansprüche begrenzt wird.

Wenn nicht anders erwähnt, haben alle hier verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe dieselbe Bedeutung, wie sie einem Fachmann geläufig sind, an den sich die vorliegende Erfindung richtet. Obwohl zur praktischen Realisierung und zum Testen der Erfindung beliebige Verfahren, Vorrichtungen oder Materialien verwendet werden können, die den hier beschriebenen ähnlich oder gleichwertig sind, werden im Folgenden die bevorzugten Verfahren, Vorrichtungen und Materialien beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des kombinierten Drehmomentübertragungssystems 10 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Anordnung von einfachen Übersetzungen 12. Fig. 1 zeigt eine Anordnung von einfachen Übersetzungen für das Getriebe 12. Es sollte jedoch klar sein, das im Getriebe 12 jede in der Technik bekannte Art von Übersetzungen verwendet werden kann. Andere Arten von Übersetzungen für das Getriebe 12 werden im Folgenden beschrieben. Gemäß einigen Aspekten ist das Getriebe 12 ein Planetengetriebe. Das System 10 beinhaltet ein Planetengetriebe 14 in einem Gehäuse 16. Das Getriebe 14 beinhaltet eine Antriebswelle 18, die so angeordnet ist, dass sie mit einer Abtriebseinheit 20, zum Beispiel einer Kurbelwelle eines (nicht gezeigten) Motors, verbunden ist. In Fig. 1 ist die Antriebswelle mit der Einheit 20 verbunden. Die Antriebswelle 22 der Einheit 12 ist mit der Abtriebswelle 24 des Planetengetriebes 14 verbunden. Die Einheit 12 beinhaltet ein stationäres Gehäuse 25.

Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das Getriebe 14 eine einfache Planetenübersetzung 26 und die Kupplungen 28 und 30. Es sollte klar sein, dass das Getriebe 14 nicht auf die Anordnung und die Komponenten gemäß Fig. 1 beschränkt ist. Für das Getriebe 14 kann jede Kombination von in der Technik bekannten Planetenrädern und Kupplungen in einem rotierenden Gehäuse verwendet werden. Eine mögliche Anordnung des Getriebes 14 wird in der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/707 226 mit dem Titel „Geared Torque Converter with Multi-Plate Clutches and Planetary Gearset", eingereicht am 10. August 2005, beschrieben und durch Bezugnahme in die vorliegende Erfindung einbezogen. Fig. 2 ist ein Graph, der die Gänge und die Übersetzungsverhältnisse gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Das Getriebe 12 ist so beschaffen, dass es eine Vielzahl von Gängen und zugehörigen Übersetzungsverhältnissen erzeugt oder bereitstellt (im Folgenden als ursprüngliche Gänge und Übersetzungsverhältnisse bezeichnet). Die Kombination der in Fig. 1 gezeigten einfachen Übersetzungen weist vier ursprüngliche Gänge und Übersetzungsverhältnisse auf. Es sollte jedoch klar sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine bestimmte Anzahl ursprünglicher Gänge im Getriebe 12 beschränkt ist. Gemäß einigen Aspekten ist das Getriebe 14 so beschaffen, dass es das Drehmoment an das Getriebe 12 überträgt (im Folgenden als Durchgangsmodus bezeichnet). Das heißt, das Getriebe 26 arbeitet mit einem Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 , und die Kupplung 30 dient zur Verbindung der Kupplung 26 mit der Abtriebswelle 24. Gemäß einigen Aspekten dient das Getriebe 14 zur Vergrößerung der Anzahl der Übersetzungsverhältnisse des Getriebes 12. Das heißt, das Getriebe 12 und das Getriebe 14 erzeugen zusammen mehr Übersetzungsverhältnisse als das Getriebe 12 allein. Die Kupplung 28 speziell dient zum Einkuppeln der Übersetzung 26, um im Getriebe 14 ein von 1 : 1 abweichendes Übersetzungsverhältnis zu erzeugen (im Folgenden als Schaltmodus bezeichnet). Der Schaltmodus dient in Kombination mit den ursprünglichen Gängen des Getriebes 12 dazu, mindestens einen Gang und ein Übersetzungsverhältnis mehr als beim Getriebe 12 allein zu erzeugen. Durch die Verwendung der Kupplung 28 und der Übersetzung 26 im Getriebe 14 können jeder ursprüngliche Gang und jedes ursprüngliche Übersetzungsverhältnis verändert werden. Das heißt, die Anzahl der Gänge und Übersetzungsverhältnisse im Getriebe 12 können verdoppelt werden. Allgemein erzeugt die vorliegende Erfindung zusätzliche Übersetzungsverhältnisse von einem zusätzlichen bis zur Verdoppelung der Anzahl der ursprünglich im Getriebe 12 vorhandenen Übersetzungsverhältnisse.

In Fig. 2 erzeugt der Schaltmodus des Getriebes 14 ein höheres Übersetzungsverhältnis für das Getriebe 14. Es sollte jedoch klar sein, dass das Getriebe 14 im „Schongang" zum Erzeugen eines niedrigeren Übersetzungsverhältnisses verwendet werden kann. Im Graph 40 zeigt die Linie 42 die Übersetzungsverhältnisse 44, 46, 48 und 50 für die ursprünglichen Gänge eins bis vier des Getriebes 12. Diese Übersetzungsverhältnisse werden durch das Getriebe 12 erzeugt, wenn es ohne die Vergrößerung der Anzahl der Übersetzungsverhältnisse durch das Getriebe 14 betrieben wird. Die Linie 52 zeigt eine erste Ausführungsart zur Erhöhung der Anzahl der Gänge und Übersetzungsverhältnisse des Getriebes 12 unter Verwendung des Systems 10: Hinzufügen eines einzigen zusätzlichen Gangs, in diesem Falle eines (ersten) Anfahrgangs mit dem Übersetzungsverhältnis 54. Speziell die Kupplung 28 wird im Schaltmodus bedient, um ein Übersetzungsverhältnis > 1 : 1 für das Getriebe 14 zu erzielen, und das Getriebe 12 wird im ursprünglichen ersten Gang betrieben. Aufgrund der Änderung des Übersetzungsverhältnisses im Getriebe 14 ändert sich jedoch das Übersetzungsverhältnis des ursprünglichen ersten Gangs von 44 auf 54. Das heißt, es wird ein höheres Übersetzungsverhältnis erzeugt. Dann arbeitet das Getriebe für die übrigen Gänge des Getriebes 12 im Durchgangsmodus, und die Übersetzungsverhältnisse für die folgenden Gänge zwei bis fünf sind gleich den Übersetzungsverhältnissen der ursprünglichen Gänge eins bis vier. Somit erreicht die erste Ausführungsart insgesamt fünf Gänge mit den Übersetzungsverhältnissen 56, 58, 60 und 61 für die Gänge zwei bis fünf und das oben erwähnte Übersetzungsverhältnis 54. Zu beachten ist, dass der zusätzliche Gang an einer beliebigen Stelle in der Schaltfolge eingefügt werden kann, bei einem (nicht gezeigten) Beispiel kann das Getriebe 14 nur im ursprünglichen ersten Gang im Durchgangsmodus und in den ursprünglichen Gängen zwei bis vier des Getriebes 12 im Schaltmodus betrieben werden.

Die Linie 64 zeigt eine zweite Ausführungsart zur Nutzung des Systems 10 zur Erhöhung der Anzahl der Gänge und Übersetzungsverhältnisse des Getriebes 12, d.h. zur Vergrößerung der Anzahl der ursprünglichen Gänge im Getriebe 12 unter Verwendung des Schaltmodus im Getriebe 14 um mehr als einen Gang. Bei dieser zweiten Ausführungsart kann die Anzahl der Gänge und Übersetzungsverhältnisse des Getriebes 12 höchstens verdoppelt werden. Somit können der Durchgangs- und der Schaltmodus des Getriebes 14 in Verbindung mit allen ursprünglichen Gängen des Getriebes 12 genutzt werden. Bei dieser zweiten Ausführungsart werden jedoch bei dem Beispiel der Linie 64 im Graphen 40 nur sechs Gänge mit den zugehörigen Übersetzungsverhältnissen 66, 68, 70, 72, 74 und 76 erzeugt. Ebenso wie bei der ersten Ausführungsart erzeugt die zweite Ausführungsart einen Anfahrgang mit dem Übersetzungsverhältnis 66 und nutzt dann den Durchgangsmodus zum Erzeugen eines zweiten Gangs mit dem Übersetzungsverhältnis 68. Allerdings erzeugt die zweite Ausführungsart unter Verwendung des Schaltmodus in Verbindung mit den ursprünglichen Gängen zwei und drei einen dritten und vierten Gang mit den neuen Übersetzungsverhältnissen 70 und 72. Und schließlich werden unter Verwendung des Durchgangsmodus in Verbindung mit den ursprünglichen Gängen drei und vier zwei neue Gänge fünf und sechs mit den Übersetzungsverhältnissen 74 und 76 erzeugt.

Sämtliche Linien 42, 52 und 64 reichen bis zu einem Übersetzungsverhältnis von 0,7 : 1 (Schongang). Die oben in Verbindung mit den Linien 52 und 64 beschriebenen Ausführungsarten erzeugen jedoch günstigere Übersetzungsverhältnisse als das Getriebe 12 allein. Wie oben bereits dargelegt, arbeitet ein Motor bei einer bestimmten Drehzahl am effektivsten. Mit der Zunahme der Anzahl der in einem Drehmomentübertragungssystem verfügbaren Über- setzungsverhältnisse wie bei der vorliegenden Erfindung kann ein Motor längere Zeit näher bei der optimalen Drehzahl zu laufen. Beispielsweise stellen die beiden Ausführungsarten beim Anfahren, im Gegensatz zum Übersetzungsverhältnis von etwa 3 : 1 beim Getriebe 12 allein, einen ersten Gang mit einem günstigeren Übersetzungsverhältnis von etwa 5 : 1 bereit. Durch das höhere Übersetzungsverhältnis verläuft das Anfahren des Fahrzeug ruhiger und effizienter. Desgleichen erzeugen die beiden Ausführungsarten auch für die übrigen Gänge auf den Linien 52 und 64 bessere Übersetzungsverhältnisse. Die Kupplungen 28 und 30 dienen zum Ein- und Auskuppeln des Planetengetriebes 26, um die Anzahl der Gänge in der oben beschriebenen Weise zu erhöhen. Mit anderen Worten, das System 10 beinhaltet eine Vielzahl von Systemübersetzungsverhältnissen, d.h. von Übersetzungsverhältnissen, die durch Kombination der entsprechenden Übersetzungsverhältnisse des Getriebes 12 und des Getriebes 14 erzeugt werden. Die entsprechenden Gruppen von Übersetzungsverhältnissen sind zum Beispiel auf den Linien 52 und 64 dargestellt. Die Kupplungen 28 oder 30 dienen zum Einstellen eines Übersetzungsverhältnisses aus der Vielzahl der Systemübersetzungsverhältnisse. Es sollte klar sein, dass andere Anzahlen und Kombinationen von Gängen und Übersetzungsverhältnissen möglich sind und solche Anzahlen und Kombinationen in Geist und Geltungsbereich der beanspruchten Erfindung enthalten sind.

Gemäß einigen Aspekten ist das System 10 so beschaffen, dass es eine Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen erzeugt, wenn das Getriebe 12 hochgeschaltet wird, und eine andere Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen, wenn das Getriebe heruntergeschaltet wird. Gemäß einigen Aspekten dienen einige Übersetzungsverhältnisse, zum Beispiel die auf der Linie 52 gezeigten Übersetzungsverhältnisse, sowohl zum Hochschalten als auch zum Herunterschalten. Gemäß einigen Aspekten dienen zum Hochschalten und zum Herunterschalten verschiedene Übersetzungsverhältnisse. Zum Beispiel können die auf der Linie 52 dargestellten Übersetzungsverhältnisse zum Hochschalten und das auf der Linie 64 gezeigte Übersetzungsverhältnis zum Herunterschalten verwendet werden.

Das Getriebe 12 beinhaltet eine Einwegekupplung 78, die auf vorteilhafte Weise die mehreren normalerweise in einem Planetengetriebe wie beispielsweise dem Getriebe 12 eingesetzten Einwegekupplungen ersetzen kann. Gemäß einigen Aspekten ist die Kupplung 30 als Anfahrkupplung ausgeführt. Das heißt, bei einem Anfahrvorgang des Fahrzeug mit dem eingebauten System 10 dient die Anfahrkupplung dazu, den Motor durch Reibungskraft mit dem Getriebe 14 zu kuppeln. Diese Anordnung verzichtet auf vorteilhafte Weise auf die Verwendung eines (nicht gezeigten) Drehmomentwandlers beim Anfahren des Fahrzeugs. Wie oben bereits be- schrieben, werden durch den Wegfall der Verwendung eines Drehmomentwandlers beim Anfahren das Gewicht, die Trägheit und Verluste des Drehmomentwandlers verringert.

Zwischen dem rotierenden Gehäuse 16 und dem stationären Gehäuse 25 besteht eine Flüssigkeitsverbindung. Zum Beispiel können die Gehäuse ein gemeinsames Kühlflüssigkeitsre- servoir nutzen. Im Getriebe 12 befindet sich eine Pumpe 84. Als Pumpe 84 kann eine beliebige in der Technik bekannte Pumpe verwendet werden. Gemäß einigen Aspekten ist das rotierende Gehäuse 16 so beschaffen, dass es die Flüssigkeit kühlt. Insbesondere wird die Rotationsbewegung des Gehäuses zur Kühlung der Flüssigkeit genutzt. Beispiele der Flüssigkeitskühlung im Gehäuse 25 werden in der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/707 226 beschrieben. Gemäß einigen Aspekten ist das Getriebe 16 so beschaffen, dass einen starken Flüssigkeitsstrom 86 mit niedrigem Druck zur Kühlung der Kupplungen 28 und 30 erzeugt. Allgemein werden für Kupplungsanwendungen Niederdruckkühlkreisläufe bevorzugt. Automatikgetriebe hingegen arbeiten mit Hochdruckkühikreisläufen mit geringem Durchsatz. Das heißt, die Pumpe 84 kann normalerweise nicht den für eine Anfahrkupplung erforderlichen Kühlkreislauf versorgen.

Beim System 10 ist die Kupplungskühlung verbessert, weil die Rotation des Gehäuses 16 dazu genutzt wird, die Kühlflüssigkeit durch die Kupplungen zu transportieren. Dieser Kühlmittelstrom ist dadurch möglich, dass die Flüssigkeit im Gehäuse mit dem Gehäuse rotiert. Auf diese Weise nimmt die Flüssigkeit infolge der durch die Rotation des Gehäuses 16 erzeugten Zentrifugalkräfte kinetische Energie und statischen Druck auf. Diese Kräfte können in Verbindung mit (nicht gezeigten) Rohren, Schaufeln oder Nuten dazu genutzt werden, die Flüssigkeit schnell durch die Reibungsflächen der Kupplung strömen zu lassen und so die Wärme von der Kupplung abzuführen. Die Masse der Flüssigkeit im Gehäuse 16 wirkt zusammen mit der Masse des Gehäuses 16 als Wärmesenke für die durch die Kupplung erzeugte Energie (Wärme). Die Wärmesenke wird im Laufe der Zeit durch den Flüssigkeitsstrom durch das System 10 gekühlt. Die oben beschriebene Art der Wärmeübertragung lässt sich nur schwer erreichen, wenn eine Kupplung in einem stationären Gehäuse untergebracht ist.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung des kombinierten Kupplungssystems 100 mit einer Simpson-Kupplung 102.

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung des kombinieren Drehmomentübertragungssystems 110 mit einer Ravigneaux-Kupplung 112. Fig. 5 ist eine schematische Darstellung des kombinierten Drehmomentübertragungssystems 120 mit einer Lepelletier-Sechsganganordnung 122. Die folgende Beschreibung ist in Verbindung mit den Figuren 1 bis 5 zu sehen. Die Figuren 3 bis 5 veranschaulichen andere mögliche Anordnungen des Getriebes 12. Es sollte klar sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die in den Figuren gezeigten Anordnungen der Getriebe 12, 102, 112 oder 122 beschränkt ist und andere Anordnungen in Geist und Geltungsbereich der beanspruchten Erfindung enthalten sind. Zum Beispiel kann in der Anordnung 112 eine andere Anzahl von Übersetzungen verwendet werden.

Die Erörterung bezüglich der Gänge und der Übersetzungsverhältnisse in der Beschreibung der Figuren 1 und 2 gilt allgemein auch für die Figuren 3 bis 5. Allerdings können in Abhängigkeit von der ursprünglichen Anzahl der Übersetzungsverhältnisse in den Getrieben 102, 112 bzw. 122 unterschiedlich viele Übersetzungsverhältnisse erzeugt werden, indem die ursprüngliche Anzahl dieser Übersetzungsverhältnisse durch das Getriebe 14 erhöht wird. Da zum Beispiel das Getriebe 112 in Fig. 5 sechs Gänge aufweist, fügt die oben beschriebene erste Ausführungsart einen weiteren Gang und ein (nicht gezeigtes) weiteres Übersetzungsverhältnis hinzu, was zu sieben Gängen und den entsprechenden Übersetzungsverhältnissen führt und nicht zu den im Graph 50 von Fig. 2 auf der Linie 52 gezeigten fünf Gängen und Ü- bersetzungsverhältnissen. Die Erörterung bezüglich Kühlung, Pumpe 84 und Flüssigkeitsstrom 86 in der Beschreibung von Fig. 1 gilt auch für die Figuren 3 bis 5. Obwohl die Pumpe 84 und der Flüssigkeitsstrom 86 in jeder der Figuren 3 bis 5 dargestellt sind, sollte klar sein, dass die Pumpe und der Flüssigkeitsstrom in Abhängigkeit vom jeweils genutzten Planetengetriebe und den Anforderung des Systems 100, 110 bzw. 120 verändert werden können.

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung des kombinierten Anfahr- und Drehmomentübertragungssystems 130 mit dem Getriebe 132. In Fig. 6 ist eine Anordnung von Übersetzungen dargestellt, jedoch kann im System 130 jedes der in der Beschreibung dieser Figuren gezeigte oder erörterte Getriebe verwendet werdend Das System 130 beinhaltet eine Anfahrkupplung in einem rotierenden Gehäuse 136. Das Element 134 beinhaltet eine Antriebswelle, die so angeordnet ist, dass sie mit einer Abtriebswelle 140 eines (nicht gezeigten) Motors verbunden ist. Die Antriebswelle 142 des Getriebes 132 ist mit der Abtriebswelle 144 des Elements 134 verbunden. Das Getriebe 132 beinhaltet ein stationäres Gehäuse 145.

Das Element 134 beinhaltet eine Kupplung 148. Es sollte klar sein, dass das Element 134 nicht auf die in Fig. 6 dargestellte Anordnung und die dargestellten Komponenten beschränkt ist. Für die Kupplung 134 kann jede Kombination von Kupplungen in einem in der Technik be- kannten rotierenden Gehäuse verwendet werden. Die Kupplung 148 ist als Anfahrkupplung ausgeführt. Das heißt, bei einem Anfahrvorgang des Fahrzeugs mit dem eingebauten System 130 dient die Anfahrkupplung dazu, den Motor durch Reibungskraft mit dem Getriebe 134 zu kuppeln. Durch diese Anordnung entfällt die Verwendung eines (nicht gezeigten) Drehmomentwandlers zum Anfahren des Fahrzeugs. Wie oben bereits beschrieben, werden durch den Wegfall eines Drehmomentwandlers für Anfahrvorgänge das Gewicht, die Trägheit und die Verluste des Drehmomentwandlers verringert.

Das System 130 beinhaltet eine Pumpe 183 und einen Flüssigkeitsstrom 185. Gemäß einigen Aspekten sind das rotierende Gehäuse 136 und das stationäre Gehäuse 145 durch einen Flüssigkeitsstrom miteinander verbunden. Die Erörterung bezüglich Kühlung, Pumpe 84 und Flüssigkeitsstrom 86 in der Beschreibung von Fig. 1 gilt auch für das System 130, insbesondere für die Pumpe 183 und den Flüssigkeitsstrom 185 in Fig. 6.

Daraus ist zu ersehen, dass die Aufgaben der vorliegenden Erfindung effizient gelöst werden, obwohl dem Fachmann Modifikationen und Änderungen an der Erfindung klar sein sollten, die in Geist und Geltungsbereich der beanspruchten Erfindung liegen sollen. Ferner ist klar, dass die obige Beschreibung der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung dient und nicht als Einschränkung anzusehen ist. Deshalb sind andere Ausführungsarten der vorliegenden Erfindung möglich, ohne von Geist und Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Patentansprüche

1. Kombiniertes Drehmomentübertragungssystem für ein Fahrzeug, wobei das System Folgendes umfasst:

ein Planetengetriebe in einem rotierenden Gehäuse, wobei das Getriebe mit einer Antriebswelle so ausgestattet ist, die mit einer Abtriebswelle eines Motors verbunden ist;

ein Getriebe in einem stationären Gehäuse, wobei das Getriebe eine Antriebswelle beinhaltet, die mit einer Abtriebswelle des Planetengetriebes verbunden ist.

2. System nach Anspruch 1 , bei dem das mindestens eine Getriebe ein Planetengetriebe ist.

3. System nach Anspruch 2, bei dem das Planetengetriebe aus der aus einem Ra- vigneaux-Getriebe, einem Simpson-Getriebe, einer Vielzahl einfacher Übersetzungen und einer Lepelletier-Sechsganganordnung bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

4. System nach Anspruch 1, bei dem das Getriebe ferner eine erste Vielzahl Übersetzungsverhältnisse umfasst und die Planetenübersetzung so beschaffen ist, dass sie die erste Vielzahl der Übersetzungsverhältnisse vergrößert.

5. System nach Anspruch 4, bei dem das Planetengetriebe so beschaffen ist, dass es die erste Vielzahl der Übersetzungsverhältnisse durch Hinzufügen mindestens eines ersten Übersetzungsverhältnisses zur ersten Vielzahl der Übersetzungsverhältnisse vergrößert.

6. System nach Anspruch 4, bei dem die erste Vielzahl der Übersetzungsverhältnisse eine erste Anzahl von Übersetzungsverhältnissen umfasst und die Planetenübersetzung so beschaffen ist, dass die erste Anzahl Übersetzungsverhältnisse verdoppelt wird.

7. System nach Anspruch 4, bei dem das Planetengetriebe und das Getriebe so angeordnet sind, dass sie eine Vielzahl Übersetzungsverhältnisse zum Hochschalten erzeugen, wenn das Getriebe hochschaltet, und eine Vielzahl Übersetzungsverhältnisse zum Herunterschalten erzeugen, wenn das Getriebe herunterschaltet.

8. System nach Anspruch 7, bei dem die erste Vielzahl der Übersetzungsverhältnisse jeweils von der Vielzahl der Übersetzungsverhältnisse zum Hochschalten bzw. zum Herunterschalten verschieden ist und die Vielzahl der Übersetzungsverhältnisse zum Hochschalten von der Vielzahl der Übersetzungsverhältnisse zum Herunterschalten verschieden ist.

9. System nach Anspruch 1 , bei der das Planetengetriebe ferner eine erste Kupplung um- fasst, die so beschaffen ist, dass sie während eines ersten Anfahrvorgangs des Fahrzeugs das von einem Motor abgegebene Drehmoment an das Getriebe überträgt.

10. System nach Anspruch 9, das ferner Folgendes umfasst: eine zweite Vielzahl von Ü- bersetzungsverhältnissen; wobei die erste Kupplung so beschaffen ist, dass ein zweites Übersetzungsverhältnis aus der zweiten Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen eingestellt wird.

11. System nach Anspruch 1 , das ferner Folgendes umfasst: eine dritte Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen; wobei das Planetengetriebe ferner eine zweite Kupplung umfasst, die so beschaffen ist, sie ein drittes Übersetzungsverhältnis aus der dritten Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen einstellt.

12. System nach Anspruch 1, bei dem das Planetengetriebe ferner eine Einwegekupplung umfasst, die so beschaffen ist, dass eine Drehmomentumkehr im Getriebe verhindert wird.

13. System nach Anspruch 1 , bei dem zwischen dem rotierenden Gehäuse und dem stationären Gehäuse eine Flüssigkeitsverbindung besteht.

14. Kombiniertes Anfahr- und Drehmomentübertragungssystem für ein Fahrzeug, das Folgendes umfasst:

ein Anfahrkupplungselement in einem rotierenden Gehäuse, wobei das Kupplungselement mit einer Antriebswelle so beschaffen ist, dass es mit einer Abtriebswelle eines Motors verbunden ist;

ein Getriebe in einem stationären Gehäuse, wobei das Getriebe über eine Antriebswelle mit einer Abtriebswelle mit dem Kupplungselement verbunden ist und das Anfahr- kupplungselement so beschaffen ist, dass es das vom Motor abgegebene Drehmoment während eines ersten Anfahrvorgangs des Fahrzeugs an das Getriebe überträgt.

15. System nach Anspruch 14, bei dem zwischen dem rotierenden Gehäuse und dem stationären Gehäuse eine Flüssigkeitsverbindung besteht.

16. System nach Anspruch 14, bei dem das mindestens eine Getriebe ein Planetengetriebe ist.

17. Verfahren zur Optimierung der Übersetzungsverhältnisse in einem kombinierten Drehmomentübertragungssystem, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

Übertragen eines von einem Motor abgegebenen Drehmoments an eine Antriebswelle einer Planetenübersetzung in einem ersten Gehäuse;

Betreiben der Planetenübersetzung in der Weise, dass zwischen der Antriebswelle der Planetenübersetzung und einer Abtriebswelle der Planetenübersetzung eine erste Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen erzeugt wird;

Übertragen des Drehmoments von der Planetenübersetzung an eine Antriebswelle eines Planetengetriebes, wobei letzteres Planetengetriebe in einem vom ersten Gehäuse getrennten zweiten Gehäuse untergebracht und so beschaffen ist, dass es zwischen der Antriebswelle und einer Abtriebswelle des Planetengetriebes eine zweite Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen erzeugt; und

Betreiben des Planetengetriebes, um die zweite Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen um mindestens ein zusätzliches Übersetzungsverhältnis zu erhöhen.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die zweite Vielzahl eine erste Anzahl von Übersetzungsverhältnissen umfasst und das Betreiben des Planetengetriebes ferner die Verdopplung der ersten Anzahl von Übersetzungsverhältnissen umfasst.

19. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das Planetengetriebe aus der aus einem Ra- vigneaux-Getriebe, einem Simpson-Getriebe, einer Vielzahl von einfachen Übersetzungen und einer Lepelletier-Sechsganganordnung bestehenden Gruppe ausgewählt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 17, das ferner Folgendes umfasst:

Hochschalten des Planetengetriebes und Betreiben der Planetenübersetzung, um eine Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen zum Hochschalten zu erzeugen; und

Herunterschalten des Planetengetriebes und Betreiben der Planetenübersetzung, um eine Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen zum Herunterschalten zu erzeugen, wobei die Vielzahl der Übersetzungsverhältnisse zum Hochschalten von der Vielzahl der Übersetzungsverhältnisse zum Herunterschalten verschieden ist.

21. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Planeten Übersetzung eine erste Kupplung umfasst; und wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Betreiben der ersten Kupplung, um ein erstes Übersetzungsverhältnis aus der zweiten Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen, welche das mindestens eine zusätzliche Übersetzungsverhältnis beinhaltet, einzustellen.

22. Verfahren nach Anspruch 17, das ferner Folgendes umfasst:

Sperren der Drehmomentumkehr der Antriebswelle des Planetengetriebes in der Planetenübersetzung.

23. Verfahren nach Anspruch 17, das ferner Folgendes umfasst: Rotieren des ersten Gehäuses.

24. Verfahren zum Anfahren eines Fahrzeug, wobei das Anfahren Folgendes umfasst:

Erzeugen eines Motordrehmoments zum Anfahren des Fahrzeugs;

Übertragen des Motordrehmoments an eine Antriebswelle einer Anfahrkupplung in einem ersten Gehäuse;

Verbinden einer Abtriebswelle der Anfahrkupplung mit einer Antriebswelle eines Planetengetriebes, wobei das Planetengetriebe in einem zweiten Gehäuse angeordnet ist, das vom ersten Gehäuse getrennt ist; und

Betreiben der Anfahrkupplung zum Übertragen des Motordrehmoments an das Planetengetriebe.

25. Verfahren nach Anspruch 24, das ferner Folgendes umfasst: Rotieren des ersten Gehäuses.

26. Verfahren nach Anspruch 24, bei dem Planetengetriebe aus der aus einem Ra- vigneaux-Getriebe, einem Simpson-Getriebe, einer Vielzahl einfacher Übersetzungen und einer Pepelletier-Sechsganganordnung bestehenden Gruppe ausgewählt wird.