WO2007124711A1 - Kraftübertragungsbaugruppe mit übergangsdrehmoment für ein schaltgetriebe - Google Patents

Kraftübertragungsbaugruppe mit übergangsdrehmoment für ein schaltgetriebe Download PDF

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torque
output
clutch
engine
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Edmund Maucher
Jeff Hemphill
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Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg
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    • Y10T74/19033—Fluid drive divides or combines alternate paths

Definitions

  • the invention relates to improvements in a device for transmitting power between a rotary drive unit (for example the motor of a motor vehicle) and a rotationally driven unit (for example the automatic transmission in the motor vehicle).
  • a power transmission assembly for providing a transient torque during shifting with a manual transmission.
  • the assembly uses a hydrodynamic component to transmit torque between a motor and a manual transmission.
  • the transmission is at least partially disconnected from the engine of the vehicle, which provides torque to the transmission. That is, during the shift occurs to torque interruptions.
  • torque interruptions can lead to undesirable jerks or other operations in the vehicle.
  • the drive power of the engine can be supplied to the transmission by means of mechanical couplings, for example by clutch packs, in order to keep the torque interruptions as low as possible by means of a transitional torque.
  • the clutches generate large amounts of heat that may require extensive changes to the cooling systems in the vehicle's transmission system.
  • the present invention generally includes a power transmission assembly for a vehicle including a transmission output for a manual transmission in the vehicle and a transient torque element.
  • the transition torque element is arranged for connection to an engine in the vehicle, connected to the transmission output, and arranged to change the torque provided by the engine and to provide the changed engine torque during transmission in the transmission at the transmission output.
  • the transition torque element includes a hydrodynamic torque transfer unit.
  • the transition torque element includes a speed adjustment element arranged to change the speed associated with the engine and a coupling element arranged to associate the engine torque with the torque at the transmission output.
  • the motor is arranged to rotate at a certain speed, and the speed adjustment element is arranged to increase the speed.
  • the speed adjustment element is arranged for connection to the engine and has an output connected to the coupling element.
  • the coupling element is arranged to transmit the changed engine torque to the transmission output.
  • the speed adjustment element is arranged to connect the motor in a controlled manner to the coupling element.
  • the transmission includes a housing, and in some aspects, the speed adjustment element includes a brake and a first planetary gear with a sun gear. The brake is connected to the sun gear and arranged so that the sun gear is fixed and connects the motor in a controlled manner with the coupling element.
  • the coupling element includes a first connecting element connected to the speed-adjusting element and the coupling element and arranged to connect the coupling element in the rotational direction with the Drehiereanpassungseement.
  • the first connection element is a coupling.
  • the coupling can be hydraulically or mechanically operated.
  • the coupling element is arranged for connection to the engine and has an output connected to the speed adjustment element.
  • the speed adjustment element is arranged to supply the changed engine torque to the transmission output.
  • the module includes a second connecting member arranged for connection with the motor, which is connected to the coupling element and arranged so that it separates the coupling element in the direction of rotation of the motor.
  • the second connection element is a coupling.
  • the coupling can be hydraulically or mechanically operated.
  • the coupling element is a torque converter or fluid coupling unit and a fluid coupling wheel.
  • the speed adjustment element is a planetary gear or at least one gear and at least one chain.
  • the transient torque element includes an output shaft arranged to transmit the changed engine torque and an output pinion connected to the output shaft of the transient torque element.
  • the transmission output includes a transmission output shaft, and the output gear is arranged to be the output shaft of the output shaft
  • Transition torque element connects to the output shaft of the transmission.
  • the transient torque element includes a transmission link connected to the transmission and arranged for connection to the engine and also arranged to disconnect transmission from the engine during at least a portion of the shift in the transmission.
  • the engine includes a crankshaft
  • the transmission includes a drive shaft
  • the transmission link includes a flywheel connected to the crankshaft and a third clutch connected to the flywheel and the drive shaft.
  • the coupling can be hydraulically or mechanically operated.
  • the present invention generally also includes a power transmission assembly for a vehicle including a flywheel connected to an engine in the vehicle, a planetary gear having a planetary carrier connected to the flywheel and a sun gear attached to a housing of a manual transmission in the Vehicle is firmly attached, and a torque converter with a pump clutch and a lid which is connected to a gear ring of a planetary gear.
  • the assembly also includes an output pinion connected to an output shaft of the torque converter and an output pinion of the transmission, and a transmission clutch connected to a drive input shaft of the transmission and connected to the flywheel.
  • the planetary gear is arranged to increase a rotational speed with which the motor rotates
  • the pump clutch is arranged to close in the gearshift assembly during a shift
  • the gear clutch is arranged to connect the drive shaft of the transmission and the flywheel at least during a part of the shift in the transmission separates from each other.
  • the present invention generally includes a power transmission assembly for a vehicle including a flywheel connected to an engine in the vehicle, a planetary gear having a planetary carrier connected to the flywheel and a sun gear, and a brake connected to the sun gear.
  • the assembly also includes an impeller of a torque converter connected to a gear ring of the planetary gear, an output pinion connected to an output shaft of the torque converter and an output pinion of the transmission, and a transmission clutch connected to a drive shaft of the transmission and to the flywheel is.
  • the planetary gear is arranged to increase a speed at which the motor rotates, the brake being arranged to close during a shift in the gearbox to rigidly connect the sun gear to a housing of the gearbox to apply torque through the gearbox To transmit gear ring, and the transmission clutch is arranged so that it separates the drive shaft of the transmission and the flywheel at least during a part of the shift in the transmission from each other.
  • a general object of the present invention is to provide a means for providing a transient torque during a shift in a manual transmission.
  • Another object of the present invention is to provide a means for avoiding torque interruptions during a shift in a manual transmission.
  • Another object of the present invention is to provide a means for providing a transient torque during a shift in a manual transmission using a hydrodynamic torque transfer unit.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a power transmission assembly according to the present invention having a torque converter whose cover is connected to a gear ring;
  • Fig. 2 is a schematic illustration of a power transmission assembly according to the present invention having a torque converter whose impeller is connected to a gear ring;
  • Fig. 3 is a schematic illustration of a power transmission assembly according to the present invention having a mechanically actuated brake and a clutch.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a power transmission assembly 100 according to the present invention for a vehicle having a torque converter whose cover is connected to a gear ring.
  • the assembly 100 includes a transmission output 102 for a manual transmission 104 in a vehicle (not shown) and a transient torque element 106.
  • the element 106 is arranged for connection to a motor 108, rotationally connected to the transmission output 102 and arranged to provide torque from the engine or drive unit 108.
  • connection or fixed in the direction of rotation is meant that the element and the output are interconnected so that the two components rotate together, that is, the two components are interconnected in relation to the rotational movement
  • two components in the direction of rotation do not necessarily mean that relative movement in other directions is limited, for example, two components connected in the direction of rotation can make axial movement against each other by a spline connection, but it should be understood that a connection in the direction of rotation does not necessarily mean
  • two rotationally interconnected components may be connected together in the axial direction
  • the above explanation of the rotational connection will be applicable to the following discussions During a gear shift, it engages in a gear, for example in the gear 110, in the manual transmission transmits the changed engine torque to the transmission output.
  • the transition torque element 106 includes at least one hydrodynamic torque transfer unit.
  • the element 106 includes a speed adjustment element 112 that is arranged to change the speed of the motor 108 and a coupling element 114 that is arranged to link the motor torque to the torque at the transmission output 102.
  • the element 114 includes the above-mentioned hydrodynamic torque transmission unit.
  • element 114 is a torque converter.
  • the element 114 is a combination of a fluid coupling unit and at least one fluid coupling wheel.
  • the speed adjustment element 112 is connected to the motor 108 and has an output connected to the coupling element 114.
  • element 112 is a planetary gear.
  • the element is a combination of transmission and chain.
  • the coupling element 114 supplies the changed engine torque to the transmission output 102.
  • the motor 108 rotates at a particular speed
  • the element 112 is generally arranged to boost engine torque in the manner described below.
  • the element 114 includes a connector 116 that is connected to the speed adjustment member 112 and the coupling member 114. If it is said that a connecting element or a coupling is connected to a first and a second component, this means that functional aspects of the connecting element or the coupling can be found on one or both components. That is, the element 116 bridges the elements 112 and 114.
  • the connection element 116 is arranged so that it connects the coupling element and the speed adjustment element in the direction of rotation with each other.
  • the element 116 is a pump clutch and the fluid pressures in the torque converter 114 are used to control the function of the pump clutch, as described below.
  • the connecting element 116 is a mechanically actuated coupling.
  • the transition torque element 106 includes an output shaft 118 that is arranged to transmit the changed engine torque.
  • the member 106 also includes an output gear 120 that connects the output shaft 118 in rotation with the output shaft 122 of the transmission 104.
  • the member 106 includes a transmission link 124 that is connected to the transmission 104 and the engine 108 and arranged to separate the transmission from the engine at least during a portion of the shift in the transmission, as noted above.
  • the engine 108 is connected to a crankshaft 126
  • the transmission 104 includes a drive shaft 128.
  • the transmission link 124 includes a flywheel 130 connected to the crankshaft 126 and a clutch 132 connected to the flywheel and the drive shaft 128 is connected.
  • the clutch 132 is hydraulically actuated. In some aspects (not shown), the clutch 132 is mechanically actuated.
  • the clutch 132 is open, so that the drive shaft 128 is disconnected from the engine.
  • the clutch 116 is closed prior to closing the clutch 132 or at the same time.
  • the element 106 transmits torque to the output shaft 118 when the clutch 132 is opened.
  • inserting the corresponding gear is initiated using any means known in the art.
  • the gears may, in some aspects, be displaced using dog clutches, such as the clutch 146.
  • the use of jaw clutches is advantageous because they do not require synchronization and are therefore less complex and expensive.
  • the transition torque element 106 provides torque at the transmission output 102 during shifting.
  • the transition torque must take into account at least two factors. First, in certain cases, it may be necessary to boost engine torque. Second, the output torque from element 106 must be tuned in the direction of rotation to output 102, for example, in some cases, a shaft may rotate faster at the output than for a while from the motor at the input of element 106. That is, element 106 performs a clutching function. Thus, the element 106 receives torque from the motor 108 and provides a corresponding torque at a suitable speed to the output 102.
  • Torque transfer unit for example, the torque converter 114, causes a hydrodynamic bridging of the waves and at the same time a torque gain.
  • the speed adjustment element serves to ensure the correct speed ratio at the input and output of the torque converter 114.
  • the speed of the impeller 144 when operating in torque conversion mode (to augment the torque from the engine 108), the speed of the impeller 144 must be higher than the speed of the turbine 148. Otherwise, the torque converter can not boost the input torque (turbine and impeller are running at the same speed) or operate in the opposite direction and brakes the engine, resulting in an undesirable loss of engine speed and torque (turbine running faster than the impeller).
  • the rotational speed of the shaft 118 may be higher than the rotational speed of the crankshaft 126, for example, when the transmission 104 is running in higher gears.
  • the planetary gear 112 provides the required increase in the speed of the impeller.
  • the gear 112 is configured such that the rotational speed of the gear ring 136 and the cap 138 is higher than the rotational speed of the carrier and the motor. Further, the transmission 112 ensures that the impeller rotates fast enough to provide the required torque when the transmission 104 is running in lower gears.
  • the pump clutch 116 is closed so that the torque is directed to the impeller 144 and transmitted to the output shaft 118.
  • the actuation of the clutches 116 and 132 may be timed to one another such that undesirable power flow unevenness to the output of the transmission 104 is avoided.
  • the lid 138 is rotationally connected to the crankshaft 126 so that it always rotates when the engine 108 is running. This is advantageous because the moment of inertia of a lid 138 already in motion is immediately available at the beginning of a gear change. That is, at the beginning of a gear change, it is not necessary to overcome the moment of inertia of a non-moving lid 138.
  • the clutch 132 When the shift in the transmission is completed, the clutch 132 is engaged to transmit the torque from the drive unit to the shaft 128.
  • the clutch 116 remains engaged while the clutch 132 is closed. That is, the driving force flows from the drive unit via the torque converter 114 and the shaft 118 and the transmission 104 via the shaft 122 to the output 102. Due to the fact that the torque converter remains in the power transmission, the transition to the newly engaged gear in the transmission through the damped hydrodynamic function of the torque converter.
  • the clutch 116 is opened and the torque converter 114 stops transmitting torque to the shaft 118.
  • the transmission pump 148 is driven by the housing hub 150. The pump 148 charges the torque converter 114 and provides the fluid pressure to control the clutches 116 and 132 and to change the gears in the transmission 104.
  • the couplings in assembly 100 may be formed in any manner known in the art.
  • the friction material 152 of the pump clutch 116 may be applied to the impeller 144 and / or the cover 138.
  • FIG. 2 is a schematic illustration of a power transfer assembly 200 according to the present invention having a torque converter whose impeller is connected to a gear ring.
  • the assembly 200 includes a transmission output 202 for a transmission 204 in a vehicle (not shown) and a transient torque element 206.
  • the element 206 is arranged for connection to the engine 208, rotationally connected to the transmission output 202 and arranged to provide torque from the motor or the drive unit 208 changes.
  • the element 206 is arranged to reflect the changed engine torque during the shifting into a gear, for example in the gear 210, transmits to the transmission output 202 in the manual transmission.
  • the transition torque element 206 includes at least one hydrodynamic torque transfer unit.
  • the element 206 includes a speed adjustment element 212 that is arranged to change the speed of the motor 208, and a coupling element 214 that is arranged to link the motor torque to the torque at the transmission output 202.
  • the element 214 includes the above-mentioned hydrodynamic torque transmission unit.
  • element 214 is a torque converter.
  • element 214 is a combination of a fluid coupling unit and at least one fluid coupling wheel.
  • the speed adjustment element 212 is connected to the motor 208.
  • An output of the element 212 is connected to the coupling element 214.
  • the element 212 is a planetary gear.
  • element 212 is a combination of gears and chains.
  • Coupling element 214 transmits the changed engine torque to transmission output 202.
  • Motor 208 rotates at a certain speed, and generally, element 212 is arranged to that it boosts engine torque in the manner described below.
  • the member 206 includes a connector 216 connected to the speed adjustment member 212.
  • the connecting element 216 is arranged to be coupled to the housing 218 to control the rotation of the torque converter 214, in particular the impeller.
  • the member 216 is a brake connected to a sun gear 222 of the transmission 212.
  • the engine 208 is connected to the crankshaft 224, which in turn is connected to the flywheel 226.
  • the flywheel 226 is connected to the carrier 228 of the transmission 212, and the gear ring 230 of the transmission is connected to the impeller.
  • the brake 216 is used to control the operation of the torque converter 214, as described below.
  • the brake 216 hydraulically operated.
  • a mechanically operated brake serves as the connecting element.
  • Transient torque element 206 includes an output shaft 232 arranged to transmit the changed engine torque.
  • the member 206 also includes an output pinion 234 that rotationally connects the output shaft 232 to the output shaft 236 of the transmission 204.
  • member 206 includes a transmission link 238 connected to the transmission 204 and the engine and arranged to disconnect the transmission from the engine in the direction of rotation, at least during a portion of the shift in the transmission.
  • the transmission 204 includes a drive shaft 240.
  • the transmission connection element 238 includes a flywheel 226 connected to the crankshaft 224 and a clutch 242 connected to the flywheel and the drive shaft 240.
  • the clutch 242 is hydraulically actuated. In some aspects (not shown), the clutch 242 is mechanically actuated.
  • the clutch 242 opens and disconnects the drive shaft 240 from the engine. To ensure that a transition torque is available on the transmission 204 when opening the clutch 242, the clutch 216 is closed before closing the clutch 242 or at the same time. Thus, element 206 transmits torque via output shaft 232 when clutch 242 opens. Then, insertion of the desired gear is initiated using any means known in the art. Since no torque is applied to the shaft 240, the gears in the transmission 204 may be engaged in accordance with some aspects using dog clutches, for example the clutch 244. The use of jaw clutches is advantageous because jaw clutches do not require synchronization and therefore are less complex and expensive.
  • Transient torque element 206 provides torque at output 202 during the shift. That is, element 206 receives torque from motor 208 and passes the torque to output 202 at a suitable speed. Further, element 206 serves to bridge or adjust the torque response of output shaft 232 and shaft 236 (output 202). Torque converter 214 provides hydrodynamic lockup of the shaft and also boosts torque. The problem of the lack of tuning of the rotational speeds between the engine and the output 102 and the speed ratio between the input and output of the torque converter has already been discussed in the description of FIG. This discussion can also be applied to FIG. 2 and will not be repeated here for reasons of space.
  • the brake 216 is closed so that the sun gear is fixed and the engine torque is transmitted to the impeller 220 via the carrier and gear ring and becomes active on the output shaft 232.
  • the operation of the brake 216 and the clutch 242 may be timed to one another such that undesirable power flow unevenness to the output 202 or to the transmission 204 is avoided.
  • the clutch 242 is engaged to transmit the torque from the drive unit to the shaft 240.
  • the brake 216 continues to apply while the clutch 240 is closed. That is, the driving force flows from the drive unit via the torque converter 214 and the shaft 232 and the transmission 204 via the shaft 236 to the output 202. Due to the fact that the torque converter remains in the power transmission, the transition to the newly engaged gear in the transmission through the damped hydrodynamic function of the torque converter.
  • the brake 216 is opened and the torque converter 214 stops transmitting torque to the shaft 232.
  • the transmission pump 246 is driven by the crankshaft 224. The pump 246 charges the torque converter 214 and provides the Fluid pressure for controlling the brake 216 and the clutch 242 and for changing the gears in the gearbox 204th
  • the clutches or brakes in assembly 200 may be formed in any manner known in the art.
  • the friction material 248 of the clutch 242 may be applied to the flywheel 226 and / or to the disk 250.
  • Assembly 300 includes a transmission output 302 for a manual transmission 304 in a vehicle (not shown) and a transient torque element 306.
  • Element 306 is arranged for connection to engine 308, rotationally connected to transmission output 302, and arranged to provide torque from the engine or drive unit 308.
  • the member 306 is arranged to transmit the changed torque to a transmission output 302 during shifting into a gear, for example, the gear 310 in the manual transmission.
  • the transition torque element 206 includes at least one hydrodynamic torque transfer unit.
  • the element 306 includes a speed adjustment element 312 arranged to change the speed of the motor 308, and a coupling element 314 arranged to associate the motor torque with the torque at the transmission output 302.
  • element 314 includes the aforementioned hydrodynamic torque transfer unit.
  • element 314 is a torque converter.
  • element 314 is a combination of a fluid coupling unit and at least one fluid coupling wheel.
  • assembly 300 is the same as assembly 200 in FIG. 2 except that brake 316 analogous to brake 216 in FIG. 2 and clutch 342 analogous to clutch 242 in FIG. 2 are not hydraulically but mechanically operated. Therefore, the discussion of FIG. 2 regarding the operation of element 206, output 202, and transmission 204 may be applied to element 306, output 302, and transmission 304, respectively. For reasons of space, only the differences with respect to the brake 316 and the clutch 342 will be discussed below.
  • the control element 350 actuates the brake and the clutch as follows. In position 352, the clutch 342 is engaged and the brake 316 is disconnected. Thus, the engine torque is transmitted to the drive shaft 340 and the torque converter 314 receives no torque or passes it to the output shaft 332. This is analogous to the "no-break" operations discussed above, that is, the transmission 304 is in gear, both the brake and the clutch are engaged at position 354. As a result, the engine torque is transmitted to the drive shaft 340 and the torque converter 314 decreases This occurs, for example, at the beginning or at the end of a shift operation, in the position 356 the brake is engaged and the clutch is disconnected, for example, in the middle of a shift in the transmission 304.
  • gear pump 358 is connected to the motor 308.
  • the coupling element is connected to the motor, and the speed adjustment element is connected in the transmission direction behind the coupling element.
  • the coupling element serves for the controlled connection of the coupling element to the engine.
  • the flywheel 130 may be directly connected to the cover 138 so that the engine torque is transferred directly to the cover.
  • a pump clutch may then be used to activate or deactivate the torque converter.
  • the speed adjustment element is connected to an output of the coupling element and transmits the torque from the output of the power transmission assembly to the output of the transmission.
  • the speed adjustment element is not as in Figures 1 and 2 for increasing the Input speed of the coupling element, but used to increase the output speed of the coupling element.
  • the present invention is not limited to any particular planetary gear or torque converter, and that any planetary gear or torque converter known in the art may be used.
  • the present invention is also not limited to the use of a particular gearbox, for example, the present invention is not limited to a gearbox with a certain number of gears or countershafts.

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Abstract

Kraftübertragungsbaugruppe für ein Fahrzeug, die einen Getriebeausgang (102) für ein Schaltgetriebe im Fahrzeug und ein Übergangsdrehmomentelement (106) beinhaltet. Das Übergangsdrehmomentelement (106) ist zur Verbindung mit einem Motor (108) im Fahrzeug angeordnet, mit dem Getriebeausgang (102) verbunden und so angeordnet, dass es während eines Schaltvorgangs im Schaltgetriebe das vom Motor bereitgestellte Drehmoment ändert und das geänderte Motordrehmoment zum Getriebeausgang überträgt. Das Übergangsdrehmomentelement (106) beinhaltet eine hydrodynamische Drehmomentübertragungseinheit, ein Drehzahlanpassungselement (112) zum Ändern der mit dem Motor verbundenen Drehzahl und ein Kopplungselement (114), um das Motordrehmoment mit dem Drehmoment am Getriebeausgang zu verknüpfen.

Description

Kraftübertraqunqsbauqruppe mit Überqanqsdrehmoment für ein Schaltgetriebe
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft Verbesserungen an einer Vorrichtung zur Kraftübertragung zwischen einer rotatorischen Antriebseinheit (zum Beispiel dem Motor eines Motorfahrzeugs) und einer rotatorisch angetriebenen Einheit (zum Beispiel dem Automatikgetriebe in dem Motorfahrzeug). Insbesondere betrifft die Erfindung eine Kraftübertragungsbaugruppe zum Bereitstellen eines Übergangsdrehmoments während des Schaltens mit einem Schaltgetriebe. Die Baugruppe verwendet insbesondere eine hydrodynamische Komponente zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einem Motor und einem Schaltgetriebe.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Während eines typischen Schaltvorgangs in einem Schaltgetriebe wird das Getriebe zumindest teilweise vom Motor des Fahrzeugs getrennt, der dem Getriebe ein Drehmoment zuführt. Das heißt, während des Schaltens kommt es zu Unterbrechungen des Drehmoments. Leider können diese Unterbrechungen zu unerwünschtem Ruckein oder anderen Vorgängen im Fahrzeug führen. Die Antriebsleistung des Motors kann dem Getriebe durch mechanische Kupplungen, zum Beispiel durch Kupplungspakete, zugeführt werden, um durch ein Übergangsdrehmoment die Drehmomentunterbrechungen möglichst gering zu halten. Leider erzeugen die Kupplungen große Wärmemengen, die umfangreiche Änderungen an den Kühlsystemen in der Kraftübertragung des Fahrzeug erfordern können.
Somit besteht seit langem ein Bedarf an einem Mittel mit höherem thermischem Wirkungsgrad zur Bereitstellung eines Übergangsdrehmoments für ein Schaltgetriebe während des Schaltens im Getriebe.
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG Die vorliegende Erfindung umfasst im Allgemeinen eine Baugruppe zur Kraftübertragung für ein Fahrzeug, die einen Getriebeausgang für ein Schaltgetriebe im Fahrzeug und ein Übergangsdrehmomentelement beinhaltet. Das Übergangsdrehmomentelement ist zur Verbindung mit einem Motor im Fahrzeug angeordnet, mit dem Getriebeausgang verbunden und so angeordnet, dass es das vom Motor bereitgestellte Drehmoment ändert und das geänderte Motordrehmoment während des Schaltens im Schaltgetriebe am Getriebeausgang bereitstellt. Das Übergangsdrehmomentelement beinhaltet eine hydrodynamische Drehmomentübertragungseinheit. Das Übergangsdrehmomentelement beinhaltet ein Drehzahlanpassungselement, das so angeordnet ist, dass es die mit dem Motor verbundene Drehzahl ändert, und ein Kopplungselement, das so angeordnet ist, dass es das Motordrehmoment mit dem Drehmoment am Getriebeausgang verknüpft. Gemäß einigen Aspekten ist der Motor so angeordnet, dass er mit einer bestimmten Drehzahl dreht, und das Drehzahlanpassungselement ist so angeordnet, dass es die Drehzahl erhöht.
Gemäß einigen Aspekten ist das Drehzahlanpassungselement zur Verbindung mit dem Motor angeordnet und weist einen Ausgang auf, der mit dem Kopplungselement verbunden ist. Das Kopplungselement ist so angeordnet, dass es das geänderte Motordrehmoment zum Getriebeausgang überträgt. Gemäß einigen Aspekten ist das Drehzahlanpassungselement so angeordnet, dass es den Motor auf kontrollierte Weise mit dem Kopplungselement verbindet. Das Schaltgetriebe beinhaltet ein Gehäuse, und gemäß einigen Aspekten beinhaltet das Drehzahlanpassungselement eine Bremse und ein erstes Planetengetriebe mit einem Sonnenrad. Die Bremse ist mit dem Sonnenrad verbunden und so angeordnet, dass das Sonnenrad feststeht und den Motor auf kontrollierte Weise mit dem Kopplungselement verbindet. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das Kopplungselement ein erstes Verbindungselement, das mit dem Drehzahlanpassungselement und dem Kopplungselement verbunden und so angeordnet ist, dass es das Kopplungselement in Drehrichtung mit dem Drehzahlanpassungseiement verbindet. Gemäß einigen Aspekten ist das erste Verbindungselement eine Kupplung. Die Kupplung kann hydraulisch oder mechanisch betätigt werden.
Gemäß einigen Aspekten ist das Kopplungselement zur Verbindung mit dem Motor angeordnet und weist einen Ausgang auf, der mit dem Drehzahlanpassungselement verbunden ist. Das Drehzahlanpassungselement ist so angeordnet, dass es das geänderte Motordrehmoment dem Getriebeausgang zuführt. Die Baugruppe beinhaltet ein zweites zur Verbindung mit dem Motor angeordnetes Verbindungselement, das mit dem Kopplungselement verbunden und so angeordnet ist, dass es das Kopplungselement in Drehrichtung vom Motor trennt. Gemäß einigen Aspekten ist das zweite Verbindungselement eine Kupplung. Die Kupplung kann hydraulisch oder mechanisch betätigt werden.
Gemäß einigen Aspekten ist das Kopplungselement ein Drehmomentwandler oder eine Flüssigkeitskopplungseinheit und ein Flüssigkeitskopplungsrad. Gemäß einigen Aspekten ist das Drehzahlanpassungselement ein Planetengetriebe oder mindestens ein Zahnrad und mindestens eine Kette.
Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das Übergangsdrehmomentelement eine Abtriebswelle, die so angeordnet ist, dass sie das geänderte Motordrehmoment überträgt, und ein Abtriebsritzel, das mit der Abtriebswelle des Übergangsdrehmomentelement verbunden ist. Der Getriebeausgang beinhaltet eine Getriebeabtriebswelle, und das Abtriebsritzel ist so angeordnet, dass es die Abtriebswelle des
Übergangsdrehmomentelements mit der Abtriebswelle des Getriebes verbindet. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das Übergangsdrehmomentelement ein Getriebeverbindungselement, das mit dem Schaltgetriebe verbunden und zur Verbindung mit dem Motor und außerdem so angeordnet ist, dass es Schaltgetriebe mindestens während eines Teils des Schaltvorgangs im Schaltgetriebe vom Motor trennt. Der Motor umfasst eine Kurbelwelle, das Schaltgetriebe umfasst eine Antriebswelle, und das Getriebeverbindungselement beinhaltet ein mit der Kurbelwelle verbundenes Schwungrad und eine mit dem Schwungrad und der Antriebswelle verbundene dritte Kupplung. Die Kupplung kann hydraulisch oder mechanisch betätigt werden.
Die vorliegende Erfindung umfasst im Allgemeinen auch eine Kraftübertragungsbaugruppe für ein Fahrzeug, die ein mit einem Motor im Fahrzeug verbundenes Schwungrad beinhaltet, ferner ein Planetengetriebe mit einem Planetenträger, der mit dem Schwungrad verbunden ist, und mit einem Sonnenrad, das an einem Gehäuse eines Schaltgetriebes im Fahrzeug fest angebracht ist, sowie einen Drehmomentwandler mit einer Pumpenkupplung und einem Deckel, der mit einem Zahnradring eines Planetengetriebes verbunden ist. Die Baugruppe beinhaltet auch ein Abtriebsritzel, das mit einer Abtriebswelle des Drehmomentwandlers und einem Abtriebsritzel des Schaltgetriebes verbunden ist, und eine Getriebekupplung, die mit einer Antriebswelle des Getriebes und dem Schwungrad verbunden ist. Das Planetengetriebe ist so angeordnet, dass es eine Drehzahl erhöht, mit welcher der Motor dreht, die Pumpenkupplung ist so angeordnet, dass sie während eines Schaltvorgangs in der Schaltgetriebebaugruppe schließt, und die Getriebekupplung ist so angeordnet, dass sie die Antriebswelle des Getriebes und das Schwungrad zumindest während eines Teils des Schaltvorgangs im Schaltgetriebe voneinander trennt.
Ferner umfasst die vorliegende Erfindung im Allgemeinen eine Kraftübertragungsbaugruppe für ein Fahrzeug, die ein mit einem Motor im Fahrzeug verbundenes Schwungrad, ein Planetengetriebe mit einem Planetenträger, der mit dem Schwungrad verbunden ist, und mit einem Sonnenrad, und eine mit dem Sonnenrad verbundene Bremse beinhaltet. Die Baugruppe beinhaltet auch ein Laufrad eines Drehmomentwandlers, das mit einem Zahnradring des Planetengetriebes verbunden ist, ein Abtriebsritzel, das mit einer Abtriebswelle des Drehmomentwandlers und einem Abtriebsritzel des Schaltgetriebes verbunden ist, und eine Getriebekupplung, die mit einer Antriebswelle des Getriebes und mit dem Schwungrad verbunden ist. Das Planetengetriebe ist so angeordnet, dass es eine Drehzahl erhöht, mit welcher der Motor dreht, die Bremse ist so angeordnet, dass sie während eines Schaltvorgangs im Schaltgetriebe schließt, um das Sonnenrad fest mit einem Gehäuse des Schaltgetriebes zu verbinden, um ein Drehmoment über den Zahnradring zu übertragen, und die Getriebekupplung ist so angeordnet, dass sie die Antriebswelle des Getriebes und das Schwungrad zumindest während eines Teils des Schaltvorgangs im Schaltgetriebe voneinander trennt.
Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Mittel zum Liefern eines Übergangsdrehmoments während eines Schaltvorgangs in einem Schaltgetriebe bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Mittel zum Vermeiden von Drehmomentunterbrechungen während eines Schaltvorgangs in einem Schaltgetriebe bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Mittel zum Liefern eines Übergangsdrehmoments während eines Schaltvorgangs in einem Schaltgetriebe unter Verwendung einer hydrodynamischen Drehmomentübertragungseinheit bereitzustellen.
Diese sowie weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsarten der Erfindung und aus den beiliegenden Zeichnungen und Ansprüchen klar.
KURZBESCHREIBUNG DERZEICHNUNGEN
Im Rahmen der folgenden Beschreibung werden nun das Wesen und die Funktionsweise der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben, wobei:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kraftübertragungsbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Drehmomentwandler ist, dessen Deckel mit einem Zahnradring verbunden ist;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Kraftübertragungsbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Drehmomentwandler ist, dessen Laufrad mit einem Zahnradring verbunden ist; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Kraftübertragungsbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer mechanisch betätigten Bremse und einer Kupplung 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 unter Bezug auf die gegenwärtig als bevorzugt angesehenen Aspekte beschrieben wird, sollte klar sein, dass die beanspruchte Erfindung nicht auf die beschriebenen Aspekte beschränkt ist.
Außerdem ist klar, dass diese Erfindung nicht auf die bestimmten beschriebenen Verfahren, Materialien und Modifikationen beschränkt ist und insofern natürlich variieren kann. Ferner ist klar, dass die hier gebrauchten Begriffe nur zur Beschreibung bestimmter Ausführungsarten dienen und nicht als Einschränkung des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung zu verstehen sind, der nur durch die angehängten Ansprüche eingeschränkt wird.
Sofern nicht anderweitig definiert, haben alle hier gebrauchten technischen und wissenschaftlichen Begriffe dieselbe Bedeutung, wie sie einem Fachmann geläufig ist, an den sich diese Erfindung richtet. Obwohl zum Durchführen oder Testen der Erfindung beliebige Verfahren, Einrichtungen oder Materialien verwendet werden können, die den hier beschriebenen ähnlich oder gleichwertig sind, werden im Folgenden die bevorzugten Verfahren, Einrichtungen und Materialien beschrieben.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Kraftübertragungsbaugruppe 100 gemäß der vorliegenden Erfindung für ein Fahrzeug mit einem Drehmomentwandler, dessen Deckel mit einem Zahnradring verbunden ist. Die Baugruppe 100 beinhaltet einen Getriebeausgang 102 für ein Schaltgetriebe 104 in einem (nicht gezeigten) Fahrzeug und ein Übergangsdrehmomentelement 106. Das Element 106 ist zur Verbindung mit einem Motor 108 angeordnet, in Drehrichtung mit dem Getriebeausgang 102 verbunden und so angeordnet, dass es das Drehmoment vom Motor oder der Antriebseinheit 108 ändert. Unter „in Drehrichtung verbunden oder befestigt" ist zu verstehen, dass das Element und der Ausgang so miteinander verbunden sind, dass sich die beiden Komponenten gemeinsam drehen, das heißt, dass die beiden Komponenten in Bezug auf die Drehbewegung miteinander verbunden sind. Das Verbinden von zwei Komponenten in Drehrichtung bedeutet nicht unbedingt, dass die relative Bewegung in anderen Richtungen eingeschränkt ist. Zum Beispiel können zwei in Drehrichtung miteinander verbundene Komponenten durch eine Keilnutverbindung eine axiale Bewegung gegeneinander ausführen. Es sollte jedoch klar sein, dass eine Verbindung in Drehrichtung nicht unbedingt bedeutet, dass eine Bewegung in anderen Richtungen möglich ist. Zum Beispiel können zwei in Drehrichtung miteinander verbundene Komponenten in axialer Richtung miteinander verbunden sein. Die vorstehende Erläuterung der Verbindung in Drehrichtung ist auf die folgenden Erörterungen anwendbar. Das Element 106 ist auch so angeordnet, dass es während des Schaltens in einen Gang, zum Beispiel in das Zahnrad 110, im Schaltgetriebe das geänderte Motordrehmoment zum Getriebeausgang überträgt. Das Übergangsdrehmomentelement 106 beinhaltet mindestens eine hydrodynamische Drehmomentübertragungseinheit. Das Element 106 beinhaltet ein Drehzahlanpassungselement 112, das so angeordnet ist, dass es die Drehzahl des Motors 108 ändert, und ein Kopplungselement 114, das so angeordnet ist, dass es das Motordrehmoment mit dem Drehmoment am Getriebeausgang 102 verknüpft. Im Allgemeinen beinhaltet das Element 114 die oben erwähnte hydrodynamische Drehmomentübertragungseinheit. Gemäß einigen Aspekten dient als Element 114 ein Drehmomentwandler. Gemäß einigen (nicht gezeigten) Aspekten stellt das Element 114 eine Kombination aus einer Flüssigkeitskopplungseinheit und mindestens einem Flüssigkeitskopplungsrad dar. Das Drehzahlanpassungselement 112 ist mit dem Motor 108 verbunden und weist einen Ausgang auf, der mit dem Kopplungselement 114 verbunden ist. Gemäß einigen Aspekten dient als Element 112 ein Planetengetriebe. Gemäß einigen (nicht gezeigten) Aspekten stellt das Element eine Kombination aus Getriebe und Kette dar. In Fig. 1 führt das Kopplungselement 114 das geänderte Motordrehmoment dem Getriebeausgang 102 zu. Der Motor 108 dreht mit einer bestimmten Drehzahl, und das Element 112 ist im Allgemeinen so angeordnet, dass es die Motordrehmoment in der im Folgenden beschriebenen Weise verstärkt.
Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das Element 114 ein Verbindungselement 116, das mit dem Drehzahlanpassungselement 112 und dem Kopplungseiement 114 verbunden ist. Wenn davon die Rede ist, dass ein Verbindungselement oder eine Kupplung mit einem ersten und einem zweiten Bauelement verbunden ist, bedeutet dies, dass funktionelle Aspekte des Verbindungselements oder der Kupplung an einem oder an beiden Bauelementen zu finden sind. Das heißt, das Element 116 überbrückt die Elemente 112 und 114. Das Verbindungselement 116 ist so angeordnet, dass es das Kopplungselement und das Drehzahlanpassungselement in Drehrichtung miteinander verbindet. Gemäß einigen Aspekten ist das Element 116 eine Pumpenkupplung, und die Flüssigkeitsdrücke im Drehmomentwandler 114 dienen gemäß der folgenden Beschreibung zur Steuerung der Funktion der Pumpenkupplung. Gemäß einigen (nicht gezeigten) Aspekten dient als Verbindungselement 116 eine mechanisch betätigte Kupplung.
Das Übergangsdrehmomentelement 106 beinhaltet eine Abtriebswelle 118, die so angeordnet ist, dass sie das geänderte Motordrehmoment überträgt. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das Element 106 auch ein Abtriebsritzel 120, welches die Abtriebswelle 118 in Drehrichtung mit der Abtriebswelle 122 des Getriebes 104 verbindet. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das Element 106 ein Getriebeverbindungselement 124, das mit dem Schaltgetriebe 104 und dem Motor 108 verbunden und so angeordnet ist, dass es wie oben erwähnt das Schaltgetriebe zumindest während eines Teils des Schaltvorgangs im Schaltgetriebe vom Motor trennt. Gemäß einigen Aspekten ist der Motor 108 mit einer Kurbelwelle 126 verbunden, und das Schaltgetriebe 104 beinhaltet eine Antriebswelle 128. Das Getriebeverbindungselement 124 beinhaltet ein Schwungrad 130, das mit der Kurbelwelle 126 verbunden ist, und eine Kupplung 132, die mit dem Schwungrad und der Antriebswelle 128 verbunden ist. Gemäß einigen Aspekten wird die Kupplung 132 hydraulisch betätigt. Gemäß einigen (nicht gezeigten) Aspekten wird die Kupplung 132 mechanisch betätigt.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der Baugruppe 100 ausführlicher beschrieben. Während des „schaltfreien" Betriebs des Getriebes 104, das heißt, während das Getriebe mit eingelegtem Gang läuft, wird das Motordrehmoment zum Schwungrad 130 übertragen, und die Kupplung 132 ist geschlossen, sodass das Motordrehmoment vom Schwungrad zur Antriebswelle 128 übertragen wird. Ein Planetenträger 134 im Planetengetriebe 112 ist in Drehrichtung mit dem Schwungrad verbunden, und ein Zahnradring 136 ist in Drehrichtung mit dem Deckel 138 des Drehmomentwandlers verbunden. Ein Sonnenrad 140 ist fest mit dem Deckel 142 verbunden, sodass die Drehung des Trägers 134 zum Zahnradring 136 und zum Decke! 138 übertragen wird. Die Kupplung 116 ist jedoch offen, sodass das Laufrad 144 im Drehmomentwandler 114 den Deckel 138 nicht berührt und von diesem kein Motordrehmoment aufnimmt. Somit liegt an der Welle 118 kein Ausgangsdrehmoment an.
Zu Beginn eines Schaltvorgangs im Getriebe ist die Kupplung 132 offen, sodass die Antriebswelle 128 vom Motor getrennt ist. Um sicherzustellen, dass beim Öffnen der Kupplung 132 ein Übergangsdrehmoment am Getriebe 104 anliegt, wird die Kupplung 116 vor dem Schließen der Kupplung 132 oder zur gleichen Zeit geschlossen. Somit überträgt das Element 106 ein Drehmoment zur Abtriebswelle 118, wenn die Kupplung 132 geöffnet wird. Dann wird unter Verwendung eines beliebigen in der Technik bekannten Mittels das Einlegen des entsprechenden Gangs eingeleitet. Da an der Welle 128 kein Drehmoment anliegt, können die Zahnräder gemäß einigen Aspekten unter Verwendung von Klauenkupplungen, zum Beispiel mit der Kupplung 146, verschoben werden. Die Verwendung von Klauenkupplungen ist vorteilhaft, da diese keine Synchronisierung erfordern und deshalb weniger komplex und aufwändig sind. Das Übergangsdrehmomentelement 106 stellt wie oben erwähnt während des Schaltens ein Drehmoment am Getriebeausgang 102 bereit. Beim Übergangsdrehmoment müssen mindestens zwei Faktoren berücksichtigt werden. Erstens kann es in bestimmten Fällen erforderlich sein, das Motordrehmoment zu verstärken. Zweitens muss das Ausgangsdrehmoment vom Element 106 in Drehrichtung auf den Ausgang 102 abgestimmt sein, beispielsweise kann sich in bestimmten Fällen eine Welle am Ausgang schneller drehen als eine Weile vom Motor am Eingang des Elements 106. Das heißt, das Element 106 führt eine Kupplungsfunktion aus. Somit nimmt das Element 106 vom Motor 108 ein Drehmoment auf und liefert ein entsprechendes Drehmoment mit einer passenden Drehzahl zum Ausgang 102. Die oben erwähnte hydraulische
Drehmomentübertragungseinheit, zum Beispiel der Drehmomentwandler 114, bewirkt eine hydrodynamische Überbrückung der Wellen und gleichzeitig eine Drehmomentverstärkung.
Das Drehzahlanpassungselement, zum Beispiel das Getriebe 112, dient dazu, am Eingang und am Ausgang des Drehmomentwandlers 114 das richtige Drehzahlverhältnis sicherzustellen. Speziell beim Betrieb im Drehmomentwandlungsmodus (zur Verstärkung des Drehmoments vom Motor 108) muss die Drehzahl des Laufrades 144 höher sein als die Drehzahl der Turbine 148. Ansonsten kann der Drehmomentwandler das Eingangsdrehmoment nicht verstärken (Turbine und Laufrad laufen mit derselben Drehzahl) oder arbeitet in Gegenrichtung und bremst den Motor, was zu einem unerwünschten Verlust an Motordrehzahl und -drehmoment führt (Turbine läuft schneller als das Laufrad). In bestimmten Fällen kann die Drehzahl der Welle 118 jedoch höher als die Drehzahl der Kurbelwelle 126 sein, zum Beispiel, wenn das Getriebe 104 in höheren Gängen läuft. Das Planetengetriebe 112 sorgt für die erforderliche Erhöhung der Drehzahl des Laufrades. Da der Motorausgang mit dem Träger 134 verbunden ist, ist speziell das Getriebe 112 so gestaltet, dass die Drehzahl des Zahnradrings 136 und des Deckels 138 höher ist als die Drehzahl des Trägers und des Motors. Ferner stellt das Getriebe 112 sicher, dass sich das Laufrad schnell genug dreht, um das erforderliche Drehmoment bereitzustellen, wenn das Getriebe 104 in niedrigeren Gängen läuft.
Um während des Schaltens am Ausgang 102 ein Übergangsdrehmoment bereitzustellen, wird die Pumpenkupplung 116 geschlossen, sodass das Drehmoment zum Laufrad 144 geleitet und zur Abtriebswelle 118 übertragen wird. Die Betätigung der Kupplungen 116 und 132 kann zeitlich so aufeinander abgestimmt werden, dass unerwünschte Ungleichmäßigkeiten des Kraftflusses zum Ausgang des Getriebes 104 vermieden werden. Der Deckel 138 ist in Drehrichtung mit der Kurbelwelle 126 verbunden, sodass er sich immer dreht, wenn der Motor 108 läuft. Dies ist von Vorteil, da das Trägheitsmoment eines bereits in Bewegung befindlichen Deckels 138 zu Beginn eines Gangwechsels sofort zur Verfügung steht. Das heißt, es braucht zu Beginn eines Gangwechsels nicht das Trägheitsmoment eines nicht in Bewegung befindlichen Deckels 138 überwunden zu werden.
Wenn der Schaltvorgang im Getriebe abgeschlossen ist, wird die Kupplung 132 eingekuppelt, um das Drehmoment von der Antriebseinheit zur Welle 128 zu übertragen. Gemäß einigen Aspekten bleibt die Kupplung 116 eingekuppelt, während die Kupplung 132 geschlossen ist. Das heißt, die Antriebskraft fließt von der Antriebseinheit über den Drehmomentwandler 114 und die Welle 118 sowie vom Getriebe 104 über die Welle 122 zum Ausgang 102. Dadurch, dass der Drehmomentwandler in der Kraftübertragung verbleibt, wird der Übergang zum neu eingelegten Gang im Getriebe durch die hydrodynamische Funktion des Drehmomentwandlers gedämpft. Zum Abschluss des Schaltvorgangs wird die Kupplung 116 geöffnet, und der Drehmomentwandler 114 überträgt kein Drehmoment mehr zur Welle 118. Die Getriebepumpe 148 wird durch die Gehäusenabe 150 angetrieben. Die Pumpe 148 lädt den Drehmomentwandler 114 auf und liefert den Flüssigkeitsdruck zur Steuerung der Kupplungen 116 und 132 sowie zum Wechseln der Zahnräder im Getriebe 104.
Die Kupplungen in der Baugruppe 100 können auf eine beliebige in der Technik bekannte Art gebildet werden. Zum Beispiel kann das Reibungsmaterial 152 der Pumpenkupplung 116 auf das Laufrad 144 und/oder auf den Deckel 138 aufgebracht werden.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Kraftübertragungsbaugruppe 200 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Drehmomentwandler, dessen Laufrad mit einem Zahnradring verbunden ist. Die Baugruppe 200 beinhaltet einen Getriebeausgang 202 für ein Schaltgetriebe 204 in einem (nicht gezeigten) Fahrzeug und ein Übergangsdrehmomentelement 206. Das Element 206 ist zur Verbindung mit dem Motor 208 angeordnet, in Drehrichtung mit dem Getriebeausgang 202 verbunden und so angeordnet, dass es das Drehmoment vom Motor bzw. der Antriebseinheit 208 ändert. Das Element 206 ist so angeordnet, dass es das geänderte Motordrehmoment während des Schaltens in einen Gang, zum Beispiel in den Gang 210, im Schaltgetriebe zum Getriebeausgang 202 überträgt. Das Übergangsdrehmomentelement 206 beinhaltet mindestens eine hydrodynamische Drehmomentübertragungseinheit.
Das Element 206 beinhaltet ein Drehzahlanpassungselement 212, das so angeordnet ist, dass es die Drehzahl des Motors 208 ändert, und ein Kopplungselement 214, das so angeordnet ist, dass es das Motordrehmoment mit dem Drehmoment am Getriebeausgang 202 verknüpft. Im Allgemeinen beinhaltet das Element 214 die oben erwähnte hydrodynamische Drehmomentübertragungseinheit. Gemäß einigen Aspekten dient als Element 214 ein Drehmomentwandler. Gemäß einigen (nicht gezeigten) Aspekten stellt das Element 214 eine Kombination aus einer Flüssigkeitskopplungseinheit und mindestens einem Flüssigkeitskopplungsrad dar.
Im Allgemeinen kann die Erörterung der Elemente 106, 112 und 114 in der Beschreibung von Fig. 1 auf die Elemente 206, 212 bzw. 214 angewendet werden. Das Drehzahlanpassungselement 212 ist mit dem Motor 208 verbunden. Ein Ausgang des Elements 212 ist mit dem Kopplungselement 214 verbunden. Gemäß einigen Aspekten ist das Element 212 ein Planetengetriebe. Gemäß einigen (nicht gezeigten) Aspekten stellt das Element 212 eine Kombination von Zahnrädern und Ketten dar. Das Kopplungselement 214 überträgt das geänderte Motordrehmoment zum Getriebeausgang 202. Der Motor 208 dreht sich mit einer bestimmten Drehzahl, und im Allgemeinen ist das Element 212 so angeordnet, dass es die Motordrehmoment in der unten beschriebenen Weise verstärkt.
Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das Element 206 ein Verbindungselement 216, das mit dem Drehzahlanpassungselement 212 verbunden ist. Das Verbindungselement 216 ist so angeordnet, dass es mit dem Gehäuse 218 gekoppelt ist, um die Drehung des Drehmomentwandlers 214, insbesondere des Laufrades, zu steuern. Gemäß einigen Aspekten ist das Element 216 eine Bremse, die mit einem Sonnenrad 222 des Getriebes 212 verbunden ist. Der Motor 208 ist mit der Kurbelwelle 224 verbunden, die wiederum mit dem Schwungrad 226 verbunden ist. Das Schwungrad 226 ist mit dem Träger 228 des Getriebes 212 verbunden, und der Zahnradring 230 des Getriebes ist mit dem Laufrad verbunden. Die Bremse 216 dient gemäß der folgenden Beschreibung zur Steuerung der Funktion des Drehmomentwandlers 214. Gemäß einigen Aspekten wird die Bremse 216 hydraulisch betätigt. Gemäß einigen (nicht gezeigten) Aspekten dient als Verbindungselement eine mechanisch betätigte Bremse.
Das Übergangsdrehmomentelement 206 beinhaltet eine Abtriebswelle 232, die so angeordnet ist, dass sie das geänderte Motordrehmoment überträgt. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das Element 206 auch ein Abtriebsritzel 234, das die Abtriebswelle 232 in Drehrichtung mit der Abtriebswelle 236 des Getriebes 204 verbindet.
Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das Element 206 wie oben erwähnt ein Getriebeverbindungselement 238, das mit dem Schaltgetriebe 204 und dem Motor verbunden und so angeordnet ist, dass es das Schaltgetriebe zumindest während eines Teils des Schaltvorgangs im Schaltgetriebe in Drehrichtung vom Motor trennt. Das Schaltgetriebe 204 beinhaltet eine Antriebswelle 240. Gemäß einigen Aspekten beinhaltet das Getriebeverbindungselement 238 ein Schwungrad 226, das mit der Kurbelwelle 224 verbunden ist, und eine Kupplung 242, die mit dem Schwungrad und der Antriebsweile 240 verbunden ist. Gemäß einigen Aspekten wird die Kupplung 242 hydraulisch betätigt. Gemäß einigen (nicht gezeigten) Aspekten wird die Kupplung 242 mechanisch betätigt.
Im Folgenden wie die Funktionsweise der Baugruppe 200 ausführlich beschrieben. Während des „schaltfreien" Betriebs des Getriebes 204 wird das Motordrehmoment zum Schwungrad 226 übertragen, und die Kupplung 242 ist geschlossen, sodass das Motordrehmoment vom Schwungrad zur Antriebswelle 240 übertragen wird. Die Bremse 216 ist offen, sodass das Sonnenrad 222 nicht mehr fest mit dem Deckel 218 verbunden ist. Deshalb wird die Drehung des Trägers 228 nicht zum Zahnradring 230 und zum Laufrad 220 übertragen. Somit liegt an der Welle 232 kein Ausgangsdrehmoment an.
Zu Beginn eines Schaltvorgangs im Getriebe öffnet die Kupplung 242 und trennt die Antriebswelle 240 vom Motor. Um sicherzustellen, dass beim Öffnen der Kupplung 242 am Getriebe 204 ein Übergangsdrehmoment zur Verfügung steht, wird die Kupplung 216 vor dem Schließen der Kupplung 242 oder zur gleichen Zeit geschlossen. Somit überträgt das Element 206 ein Drehmoment über die Abtriebswelle 232, wenn die Kupplung 242 öffnet. Dann wird unter Verwendung eines beliebigen in der Technik bekannten Mittels das Einlegen des gewünschten Ganges eingeleitet. Da an der Welle 240 kein Drehmoment anliegt, können die Zahnräder im Getriebe 204 gemäß einigen Aspekten unter Verwendung von Klauenkupplungen, zum Beispiel der Kupplung 244, eingelegt werden. Die Verwendung von Klauenkupplungen ist von Vorteil, da Klauenkupplungen keine Synchronisierung erfordern und daher weniger komplex und aufwändig sind.
Das Übergangsdrehmomentelement 206 stellt wie oben erwähnt während des Schaltvorgangs ein Drehmoment am Ausgang 202 bereit. Das heißt, das Element 206 nimmt vom Motor 208 ein Drehmoment auf und leitet das Drehmoment mit einer passenden Drehzahl zum Ausgang 202 weiter. Ferner dient das Element 206 dazu, das Drehmomentverhalten der Abtriebswelle 232 und der Welle 236 (Ausgang 202) zu überbrücken oder anzupassen. Der Drehmomentwandler 214 sorgt für die hydrodynamische Überbrückung der Welle und verstärkt auch das Drehmoment. Das Problem der fehlenden Abstimmung der Drehzahlen zwischen dem Motor und dem Ausgang 102 bzw. des Drehzahlverhältnisses zwischen Eingang und Ausgang des Drehmomentwandlers wurde bereits in der Beschreibung von Fig. 1 erörtert. Diese Erörterung kann auch auf Fig. 2 angewendet werden und wird hier aus Platzgründen nicht wiederholt.
Um während des Schaltens am Ausgang 202 ein Übergangsdrehmoment bereitzustellen, wird die Bremse 216 geschlossen, sodass das Sonnenrad feststeht und das Motordrehmoment über den Träger und den Zahnradring zum Laufrad 220 übertragen und an der Abtriebswelle 232 wirksam wird. Die Betätigung der Bremse 216 und der Kupplung 242 können zeitlich so aufeinander abgestimmt werden, dass unverwünschte Ungleichmäßigkeiten des Kraftflusses zum Ausgang 202 oder zum Getriebe 204 vermieden werden.
Wenn der Gangwechsel im Getriebe abgeschlossen ist, wird die Kupplung 242 eingekuppelt, um das Drehmoment von der Antriebseinheit zur Welle 240 zu übertragen. Gemäß einigen Aspekten liegt die Bremse 216 weiterhin an, während die Kupplung 240 geschlossen ist. Das heißt, die Antriebskraft fließt von der Antriebseinheit über den Drehmomentwandler 214 und die Welle 232 sowie vom Getriebe 204 über die Welle 236 zum Ausgang 202. Dadurch, dass der Drehmomentwandler in der Kraftübertragung verbleibt, wird der Übergang zum neu eingelegten Gang im Getriebe durch die hydrodynamische Funktion des Drehmomentwandlers gedämpft. Zum Abschluss des Schaltvorgangs wird die Bremse 216 geöffnet, und der Drehmomentwandler 214 überträgt kein Drehmoment mehr zur Welle 232. Die Getriebepumpe 246 wird durch die Kurbelwelle 224 angetrieben. Die Pumpe 246 lädt den Drehmomentwandler 214 auf und liefert den Flüssigkeitsdruck zur Steuerung der Bremse 216 und der Kupplung 242 sowie zum Wechseln der Zahnräder im Getriebe 204.
Die Kupplungen oder Bremsen in der Baugruppe 200 können auf eine beliebige in der Technik bekannte Art gebildet werden. Zum Beispiel kann das Reibungsmaterial 248 der Kupplung 242 auf das Schwungrad 226 und/oder auf die Scheibe 250 aufgebracht werden.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer Kraftübertragungsbaugruppe 300 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer mechanisch betätigten Bremse und einer Kupplung. Die Baugruppe 300 beinhaltet einen Getriebeausgang 302 für ein Schaltgetriebe 304 in einem (nicht gezeigten) Fahrzeug und ein Übergangsdrehmomentelement 306. Das Element 306 ist zur Verbindung mit dem Motor 308 angeordnet, in Drehrichtung mit dem Getriebeausgang 302 verbunden und so angeordnet, dass es das Drehmoment vom Motor bzw. der Antriebseinheit 308 ändert. Das Element 306 ist so angeordnet, dass es das geänderte Drehmoment während des Schaltens in einen Gang, zum Beispiel in den Gang 310, im Schaltgetriebe zum Getriebeausgang 302 überträgt. Das Übergangsdrehmomentelement 206 beinhaltet mindestens eine hydrodynamische Drehmomentübertragungseinheit.
Das Element 306 beinhaltet ein Drehzahlanpassungselement 312, das so angeordnet ist, dass es die Drehzahl des Motors 308 ändert, und ein Kopplungselement 314, das so angeordnet ist, dass es das Motordrehmoment mit dem Drehmoment am Getriebeausgang 302 verknüpft. Im Allgemeinen beinhaltet das Element 314 die oben erwähnte hydrodynamische Drehmomentübertragungseinheit. Gemäß einigen Aspekten dient als Element 314 ein Drehmomentwandler. Gemäß einigen (nicht gezeigten) Aspekten stellt das Element 314 eine Kombination aus einer Flüssigkeitskopplungseinheit und mindestens einem Flüssigkeitskopplungsrad dar.
Im Allgemeinen sind die Gestaltung und die Funktionsweise der Baugruppe 300 genauso wie bei der Baugruppe 200 in Fig. 2 mit der Ausnahme, dass die der Bremse 216 in Fig. 2 analoge Bremse 316 und die der Kupplung 242 in Fig. 2 analoge Kupplung 342 nicht hydraulisch, sondern mechanisch betätigt werden. Deshalb kann die Erörterung zu Fig. 2 bezüglich der Funktionsweise des Elements 206, des Ausgangs 202 und des Getriebes 204 auf das Element 306, den Ausgang 302 bzw. das Getriebe 304 angewendet werden. Aus Platzgründen werden im Folgenden in Bezug auf die Bremse 316 und die Kupplung 342 nur die Unterschiede erörtert.
Das Steuerelement 350 betätigt die Bremse und die Kupplung wie folgt. In der Stellung 352 ist die Kupplung 342 eingekuppelt und die Bremse 316 getrennt. Somit wird das Motordrehmoment zur Antriebswelle 340 übertragen und der Drehmomentwandler 314 nimmt kein Drehmoment auf oder gibt es zur Abtriebswelle 332 weiter. Dies ist den oben erörterten „schaltfreien" Arbeitsschritten analog. Das heißt, das Getriebe 304 läuft mit eingelegtem Gang. In der Stellung 354 sind sowohl die Bremse als auch die Kupplung eingekuppelt. Demzufolge wird das Motordrehmoment zur Antriebswelle 340 übertragen, und der Drehmomentwandler 314 nimmt das Drehmoment auf und erzeugt ein Drehmoment an der Abtriebswelle 332. Das geschieht beispielsweise am Anfang oder am Ende eines Schaltvorgangs. In der Stellung 356 ist die Bremse eingekuppelt und die Kupplung getrennt. Das geschieht zum Beispie) in der Mitte eines Schaltvorgangs im Getriebe 304. Deshalb wird kein Motordrehmoment mehr zur Antriebswelle 340 übertragen, und der Drehmomentwandler 314 nimmt das Motordrehmoment auf und erzeugt ein Drehmoment an der Abtriebswelle 332. Die Bremse 316, die Kupplung 342 und das Steuerelement 350 können von einer beliebigen in der Technik bekannten Art sein. Die Getriebepumpe 358 ist mit dem Motor 308 verbunden.
Gemäß einigen (nicht gezeigten) Aspekten ist das Kopplungselement mit dem Motor verbunden, und das Drehzahlanpassungselement ist in Übertragungsrichtung hinter dem Kopplungselement angeschlossen. Bei diesen Aspekten dient das Kopplungselement zur kontrollierten Verbindung des Kopplungselements mit dem Motor. Ausgehend von der Anordnung in Fig. 1 kann das Schwungrad 130 zum Beispiel direkt mit dem Deckel 138 verbunden werden, sodass das Motordrehmoment direkt zum Deckel übertragen wird. Gemäß der Erörterung in der Beschreibung von Fig. 1 kann dann eine Pumpenkupplung zum Aktivieren oder zum Deaktivieren des Drehmomentwandlers verwendet werden. Das Drehzahlanpassungselement ist mit einem Ausgang des Kopplungselements verbunden und überträgt das Drehmoment vom Ausgang der Kraftübertragungsbaugruppe zum Ausgang des Schaltgetriebes. Ebenso wie in der Beschreibung von Fig. 1 angemerkt, muss das Problem der fehlenden Abstimmung der Drehzahlen zwischen dem Motor und dem Getriebeausgang gelöst werden. Bei dieser Anordnung wird das Drehzahlanpassungselement nicht wie bei den Figuren 1 und 2 zur Erhöhung der Eingangsdrehzahl des Kopplungselements, sondern zur Erhöhung der Ausgangsdrehzahl des Kopplungselements verwendet.
Es sollte klar sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf ein bestimmtes Planetengetriebe oder einen bestimmten Drehmomentwandler beschränkt ist und dass ein beliebiges in der Technik bekanntes Planetengetriebe oder ein bekannter Drehmomentwandler verwendet werden kann. Die vorliegende Erfindung ist auch nicht auf die Verwendung eines bestimmten Schaltgetriebes beschränkt, zum Beispiel ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein Getriebe mit einer bestimmten Anzahl von Zahnrädern oder Vorgelegewellen beschränkt.
Somit ist zu erkennen, dass die Aufgaben der vorliegenden Erfindung wirksam gelöst werden, obwohl sich der Fachmann Modifikationen und Änderungen der Erfindung vorstellen kann, die in Geist und Geltungsbereich der beanspruchten Erfindung enthalten sind. Ferner ist klar, dass die obige Beschreibung nur zur Veranschaulichung der Erfindung dient und nicht als Einschränkung zu verstehen ist. Deshalb sind andere Ausführungsarten der vorliegenden Erfindung möglich, ohne von Geist und Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Ansprüche
1. Kraftübertragungsbaugruppe für ein Fahrzeug, die Folgendes umfasst:
einen Getriebeausgang für ein Schaltgetriebe in dem Fahrzeug; und
ein Übergangsdrehmomentelement, das zur Verbindung mit einem Motor im Fahrzeug angeordnet, mit dem Getriebeausgang verbunden und so angeordnet ist, dass es ein Drehmoment vom Motor ändert, und das so angeordnet ist, dass es während des Schaltens in einen Gang im Schaltgetriebe das geänderte Drehmoment zum Getriebeausgang überträgt, wobei das Übergangsdrehmomentelement eine hydrodynamische Drehmomentübertragungseinheit umfasst.
2. Baugruppe nach Anspruch 1 , bei der das Übergangsdrehmomentelement ferner Folgendes umfasst:
ein Drehzahlanpassungselement, das so angeordnet ist, dass es die Drehzahl des Motors ändert; und
ein Kopplungselement, das so angeordnet ist, dass es das Motordrehmoment mit dem Drehmoment am Getriebeausgang verknüpft.
3. Baugruppe nach Anspruch 2, wobei der Motor so angeordnet ist, dass er mit einer Drehzahl dreht und das Drehzahlanpassungselement so angeordnet ist, dass es die Drehzahl erhöht.
4. Baugruppe nach Anspruch 2, bei der das Drehzahlanpassungselement so angeordnet ist, dass es mit dem Motor verbunden ist und einen Ausgang aufweist, der mit dem Kopplungselement verbunden ist, und bei der das Kopplungselement so angeordnet ist, dass es das geänderte Motordrehmoment zum Getriebeausgang überträgt.
5. Baugruppe nach Anspruch 4, bei der das Drehzahlanpassungselement so angeordnet ist, dass es eine kontrollierte Verbindung zwischen dem Motor und dem Kopplungselement herstellt.
6. Baugruppe nach Anspruch 5, bei der das Schaltgetriebe ferner ein Gehäuse umfasst, wobei das Drehzahlanpassungselement femer eine Bremse und ein erstes Planetengetriebe mit einem Sonnenrad umfasst und die Bremse mit dem Sonnenrad verbunden und so angeordnet ist, dass das Soπnenrad feststeht, um eine kontrollierte Verbindung zwischen dem Motor und dem Kopplungselement herzustellen.
7. Baugruppe nach Anspruch 4, bei der das Kopplungselement ferner ein erstes Verbindungselement umfasst, das mit dem Drehzahlanpassungselement und dem Kopplungselement verbunden und so angeordnet ist, dass es in Drehrichtung mit dem Kopplungselement und dem Drehzahlanpassungselement verbunden ist.
8. Baugruppe nach Anspruch 7, bei dem das erste Verbindungselement eine erste Kupplung ist.
9. Baugruppe nach Anspruch 8, bei der die erste Kupplung aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einer ersten hydraulisch betätigten Kupplung und einer ersten mechanisch betätigten Kupplung besteht.
10. Baugruppe nach Anspruch 2, bei der das Kopplungselement zur Verbindung mit dem Motor angeordnet ist und einen Ausgang aufweist, der mit dem Drehzahlanpassungselement verbunden ist, und bei der das Drehzahlanpassungselement so angeordnet ist, dass es das geänderte Motordrehmoment zum Getriebeausgang überträgt.
11. Baugruppe nach Anspruch 10, die ferner Folgendes umfasst: ein zweites Verbindungselement, das zur Verbindung mit dem Motor angeordnet ist, das mit dem Kopplungselement verbunden und so angeordnet ist, dass es das Kopplungselement in Drehrichtung vom Motor trennt.
12. Baugruppe nach Anspruch 11 , bei der das zweite Verbindungselement eine zweite Kupplung ist.
13. Baugruppe nach Anspruch 12, bei der die zweite Kupplung aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einer zweiten hydraulisch betätigten Kupplung und einer zweiten mechanisch betätigten Kupplung besteht.
14. Baugruppe nach Anspruch 2, bei der das Kopplungselement einen Drehmomentwandler umfasst.
15. Baugruppe nach Anspruch 2, bei der das Kopplungselement eine Flüssigkeitskopplungseinheit und ein Flüssigkeitskopplungsrad umfasst.
16. Baugruppe nach Anspruch 2, bei der das Drehzahlanpassungselement ein zweites Planetengetriebe umfasst.
17. Baugruppe nach Anspruch 2, bei der das Drehzahlanpassungselement mindestens ein Zahnrad und mindestens eine Kette umfasst.
18. Baugruppe nach Anspruch 1, bei der das Übergangsdrehmomentelement ferner eine Abtriebswelle, die so angeordnet ist, dass sie das geänderte Drehmoment überträgt, und ein Abtriebsritzel umfasst, das mit der Abtriebswelle des Drehzahlanpassungselements verbunden ist, wobei der Getriebeausgang ferner eine Getriebeabtriebswelle umfasst und das Abtriebsritzel so angeordnet ist, dass die Abtriebswelle des Übergangsdrehmomentelements in Drehrichtung mit der Getriebeabtriebswelle verbindet.
19. Baugruppe nach Anspruch 1 , bei der das Übergangsdrehmomentelement ferner ein Getriebeverbindungselement umfasst, das mit dem Schaltgetriebe verbunden und zur Verbindung mit dem Motor angeordnet ist und ferner so angeordnet ist, dass es das Schaltgetriebe zumindest während eines Teils des Schaltvorgangs im Schaltgetriebe in Drehrichtung vom Motor trennt.
20. Baugruppe nach Anspruch 19, bei der der Motor eine Kurbelwelle umfasst, wobei das Schaltgetriebe eine Antriebswelle umfasst und das Getriebeverbindungselement ferner ein Schwungrad, das mit der Kurbelwelle verbunden ist, und eine dritte Kupplung umfasst, die mit dem Schwungrad und der Antriebswelle verbunden ist.
21. Baugruppe nach Anspruch 20, bei der die dritte Kupplung aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einer dritten hydraulisch betätigten Kupplung und einer dritten mechanisch betätigten Kupplung besteht.
22. Kraftübertragungsbaugruppe für ein Fahrzeug, die Folgendes umfasst:
ein Schwungrad, das mit einem Motor im Fahrzeug verbunden ist;
ein Planetengetriebe mit einem Planetenträger, der mit dem Schwungrad verbunden ist, und mit einem Sonnenrad, das fest an einem Gehäuse eines Schaltgetriebes im Fahrzeug angebracht ist;
einen Drehmomentwandler mit einer Pumpenkupplung und einem Deckel, der mit einem Zahnradring des Planetengetriebes verbunden ist;
ein Abtriebsritzel, das mit einer Abtriebswelle des Drehmomentwandlers und einem Abtriebsritzel des Schaltgetriebes verbunden ist; und
eine Getriebekupplung, die mit einer Antriebswelle des Getriebes und mit dem Schwungrad verbunden ist, wobei das Planetengetriebe so angeordnet ist, dass es eine Drehzahl erhöht, mit welcher sich der Motor dreht, wobei die Pumpenkupplung so angeordnet ist, dass sie während eines Schaltvorgangs im Schaltgetriebe schließt, und wobei die Getriebekupplung so angeordnet ist, dass sie die Antriebswelle des Getriebes und das Schwungrad zumindest während eines Teils des Schaltvorgangs im Schaltgetriebe voneinander trennt.
23. Kraftübertragungsbaugruppe in einem Fahrzeug, die Folgendes umfasst:
ein Schwungrad, das mit einem Motor im Fahrzeug verbunden ist; ein Planetengetriebe mit einem Planetenträger, der mit dem Schwungrad und einem Sonnenrad verbunden ist;
eine Bremse, die mit dem Sonnenrad verbunden ist;
ein Laufrad des Drehmomentwandlers, das mit einem Zahnradring des Planetengetriebes verbunden ist;
ein Abtriebsritzel, das mit einer Abtriebswelle des Drehmomentwandler und mit einem Abtriebsritzel eines Schaltgetriebes im Fahrzeug verbunden ist; und,
eine Getriebekupplung, die mit einer Antriebswelle des Getriebes und mit dem Schwungrad verbunden ist, wobei das Planetengetriebe so angeordnet ist, dass es eine Drehzahl erhöht, mit der sich der Motor dreht, wobei die Bremse so angeordnet ist, dass sie während eines Schaltvorgangs in der Schaltgetriebebaugruppe schließt, um das Sonnenrad fest mit einem Gehäuse des Schaltgetriebes zu verbinden, um durch den Zahnradring ein Drehmoment zu übertragen, und wobei die Getriebekupplung so angeordnet ist, dass sie die Antriebswelle des Getriebes und das Schwungrad zumindest während eines Teils des Schaltvorgangs im Schaltgetriebe voneinander trennt.
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