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DE112010005735B4 - Fahrzeugleistungsübertragungssystem - Google Patents

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DE112010005735B4
DE112010005735B4 DE112010005735.4T DE112010005735T DE112010005735B4 DE 112010005735 B4 DE112010005735 B4 DE 112010005735B4 DE 112010005735 T DE112010005735 T DE 112010005735T DE 112010005735 B4 DE112010005735 B4 DE 112010005735B4
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power transmission
planetary gear
rotary
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Michitaka Tsuchida
Hiromichi Kimura
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Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

Fahrzeugleistungsübertragungssystem, aufweisend: eine Eingangswelle (18; 218), die mit einer Verbrennungskraftmaschine (14) verbunden ist, einen Elektromotor (M1), der mit einem Leistungsübertragungspfad zwischen der Eingangswelle (18; 218) und Antriebsrädern (40) verbunden ist und einen Rotor (76) sowie einen Stator (72) aufweist, einen ersten Drehabschnitt (104), der auf der Seite der Verbrennungskraftmaschine (14) angeordnet ist, und einen zweiten Drehabschnitt (106), der auf der Seite des Elektromotors (M1) angeordnet ist, so dass die Eingangswelle (18; 218), der erste Drehabschnitt (104) und der zweite Drehabschnitt (106) relativ zueinander drehbar sind und jeweils um eine vorgegebene Drehachse (RC1) drehbar sind, der Rotor (76) des Elektromotors (M1) mit dem zweiten Drehabschnitt (106) verbunden ist und der Stator (72) des Elektromotors (M1) an einem Gehäuse (12; 212) befestigt ist, wobei der erste Drehabschnitt (104) und der zweite Drehabschnitt (106) eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung (24) bilden, die derart ausgebildet ist, dass sie durch eine Gleitbewegung zwischen dem ersten Drehabschnitt (104) und dem zweiten Drehabschnitt (106) ein Übertragungsmoment (TIM), das zwischen dem ersten und zweiten Drehabschnitt (104, 106) übertragen werden soll, auf eine vorgegebene Obergrenze (T1) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Leistungsübertragungspfades zwischen der Eingangswelle (18; 218) und den Antriebsrädern (40) durch einen Planetengetriebesatz (22; 220) gebildet wird, der ein Sonnenrad (S1; S01) aufweist, das mit dem Elektromotor (M1) durch die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung (24) verbunden ist, ein Hohlrad (R1; R01), das mit den Antriebsrädern (40) verbunden ist, und einen Träger (C1; C01), der mit der Eingangswelle (18; 218) verbunden ist und ein Planetenrad (P1; P01) trägt, das zwischen dem Sonnenrad (S1; S01) und dem Hohlrad (R1; R01) angeordnet ist, so dass das Planetenrad (P1; P01) um seine Achse und eine Achse des Planetengetriebesatzes (22; 220) drehbar ist, und ein Trägheitsmoment (I1) des ersten Drehabschnitts (104) um die vorgegebene Drehachse (RC1) geringer ist als ein Trägheitsmoment (I2) des zweiten Drehabschnitts (106) um die vorgegebene Drehachse (RC1).

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugleistungsübertragungssystem, das mit einer Verbrennungskraftmaschine verbunden ist, und insbesondere eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung, die in dem Fahrzeugleistungsübertragungssystem vorgesehen ist.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Ein Fahrzeugleistungsübertragungssystem ist bekannt, in welchem ein Elektromotor durch eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung mit einem Leistungsübertragungspfad zwischen einer Verbrennungskraftmaschine und Antriebsrädern verbunden ist. Patentschrift 1 offenbart eine Leistungsverteilungsvorrichtung als Beispiel eines solchen Leistungsübertragungssystems. Dieses Leistungsübertragungssystem weist einen Planetengetriebesatz auf, der einen Teil des vorstehend genannten Leistungsübertragungspfades bildet, und eine Reibungskupplung, die als die vorgenannte Drehmomentbegrenzungsvorrichtung dient, die betätigt werden kann, um ein Moment in einem vorgegebenen zulässigen Bereich zu übertragen, und die zwischen einem Planetenrad (Träger) des vorstehend beschriebenen Planetengetriebesatzes und dem vorgenannten Elektromotor angeordnet ist.
  • Ein weiteres gattungsgemäßes Fahrzeugleistungsübertragungssystem ist ferner Gegenstand der Patentschrift 3.
  • DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
  • Patentschriften
    • Patentschrift 1: JP 2008-064281 A
    • Patentschrift 2: JP 2004-019834 A
    • Patentschrift 3: US 2010/0203995 A1
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Mit der Erfindung zu lösende Aufgabe
  • Die vorstehend beschriebene Drehmomentbegrenzungsvorrichtung ist dabei derart ausgebildet, dass sie das von der Verbrennungskraftmaschine zu übertragende Moment entsprechend dem vorstehend genannten zulässigen Bereich begrenzt, und dadurch beispielsweise die Übertragung eines übermäßig großen Moments auf ein Drehelement, das einen Teil des vorstehend genannten Leistungsübertragungspfades bildet, verhindert. Dieses Drehelement, auf welches das Moment von der Verbrennungskraftmaschine übertragen wird, hat ein Trägheitsmoment bzw. Massenträgheitsmoment, das durch seine Masse und Geometrie bestimmt wird. Wenn das Moment der Verbrennungskraftmaschine (nachfolgend auch als Motormoment bezeichnet) beispielsweise die Obergrenze des vorgenannten zulässigen Bereichs übersteigt, arbeitet (gleitet bzw. reibt) die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung (Reibungskupplung), um die Drehmomentübertragung zu unterbrechen, wobei jedoch die Drehmomentübertragung auf das zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung angeordnete Drehelement zum Zeitpunkt der Betätigung der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung nicht unterbrochen wird, also ein Moment (eine Last), abhängig vom Trägheitsmoment eines Abschnitts des Leistungsübertragungspfades, der das Drehelement umfasst, und an dessen stromabwärtigen Ende die Drehmomentübertragung unterbrochen wurde, vorübergehend auf das Drehelement aufgebracht wird. Um das Drehelement, das zwischen der vorgenannten Verbrennungskraftmaschine und der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung angeordnet ist, in geeigneter Weise zu schützen, muß die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung derart ausgestaltet sein, dass der Einfluß des vorstehend genannten Trägheitsmoments berücksichtigt wird. Dieses Trägheitsmoment wird jedoch bei der in der vorstehend genannten Antriebskraftverteilungsvorrichtung der Patentschrift 1 in keinster Weise berücksichtigt, so dass das Risiko besteht, dass die auf das vorgenannte Drehelement, beispielsweise eine Eingangswelle des Fahrzeugleistungsübertragungssystems, wirkende Last auf einen Wert ansteigt, der derart hoch ist, dass die Haltbarkeit des Drehelements abnimmt. Es sei angemerkt, dass dieses Problem bisher nicht adressiert wurde.
  • Die vorliegende Erfindung entstand vor diesem Hintergrund. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeugleistungsübertragungssystem zu schaffen, das eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung aufweist und derart ausgestaltet ist, dass eine Verringerung der Haltbarkeit eines Drehelements, das zwischen einer Verbrennungskraftmaschine und der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung angeordnet ist, verringert werden kann.
  • Mittel zur Lösung der Aufgabe
  • Die vorstehende Aufgabe wird gelöst mit dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, der vorschlägt: (a) ein Fahrzeugleistungsübertragungssystem, aufweisend eine Eingangswelle, die mit einer Verbrennungskraftmaschine verbunden ist, einen Elektromotor, der mit einem Leistungsübertragungspfad zwischen der Eingangswelle und Antriebsrädern verbunden ist und einen Rotor sowie eine Stator aufweist, einen ersten Drehabschnitt, der auf der Seite der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, und einen zweiten Drehabschnitt, der auf der Seite des Elektromotor angeordnet ist, so dass die Eingangswelle, der erste Drehabschnitt und der zweite Drehabschnitt relativ zueinander drehbar sind und jeweils um eine vorgegebene Drehachse drehbar sind, der Rotor des Elektromotors mit dem zweiten Drehabschnitt verbunden ist und der Stator des Elektromotors mit einem Gehäuse verbunden ist, wobei der erste Drehabschnitt und der zweite Drehabschnitt eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung bilden, die derart ausgebildet ist, dass sie, durch eine Reib- bzw. Gleitbewegung zwischen dem ersten Drehabschnitt und dem zweiten Drehabschnitt, ein Übertragungsmoment, das zwischen dem ersten und zweiten Drehabschnitt übertragen werden soll, auf eine vorgegebene Obergrenze begrenzt, (b) dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Leistungsübertragungspfades zwischen der Eingangswelle und den Antriebsrädern durch einen Planetengetriebesatz gebildet wird, der ein Sonnenrad aufweist, das mit dem Elektromotor durch die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung verbunden ist, ein Hohlrad, das mit den Antriebsrädern verbunden ist, und einen Träger, der mit der Eingangswelle verbunden ist und ein Planetenrad trägt, das zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad angeordnet ist, so dass das Planetenrad um seine Achse und eine Achse des Planetengetriebesatzes drehbar ist, und dass (c) ein Trägheitsmoment des ersten Drehabschnitts um die vorgegebene Drehachse geringer ist als ein Trägheitsmoment des zweiten Drehabschnitts um die vorgegebene Drehachse.
  • Vorteile der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Trägheitsmoment des Drehelements zwischen der vorstehend genannten Eingangswelle und dem vorstehend genannten ersten Drehabschnitt im Vergleich zu einem Fall verringert werden, bei dem das Trägheitsmoment des ersten Drehabschnitts größer ist, als das Trägheitsmoment des zweiten Drehabschnitts. Dementsprechend kann das Moment (die Last), das vorübergehend (zeitweilig) auf das Drehelement wirkt, das zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung angeordnet ist, also beispielsweise auf die Eingangswelle wirkt, während eines Betriebs der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung, also während einer Reib- bzw. Gleitbewegung des ersten Drehabschnitts und des zweiten Drehabschnitts, verringert werden, so dass die Verschlechterung der Haltbarkeit der Eingangswelle verringert werden kann. Hierbei ist klar, dass, obgleich bei der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung, gesehen entlang dem Leistungsübertragungspfad zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Elektromotor, der vorstehend genannte erste Drehabschnitt auf der Seite der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, während der vorstehend genannte zweite Drehabschnitt auf der Seite des Elektromotors angeordnet ist, die Ausdrücke „angeordnet auf der Seite der Verbrennungskraftmaschine” und „angeordnet auf der Seite des Elektromotors” keine Positionsbezogene Anordnung im Raum zwischen dem ersten und zweiten Drehelement bedeuten.
  • Vorzugsweise ist ein gesamtes Verbrennungskraftmaschinenseitiges Trägheitsmoment, das die Summe der Trägheitsmomente von Drehelementen um deren Drehachse im Leistungsübertragungspfad von der Eingangswelle zum ersten Drehabschnitt ist, geringer als ein gesamtes Elektromotorseitiges Trägheitsmoment, das die Summe der Trägheitsmomente von Drehelementen um deren Drehachse im Leistungsübertragungspfad von dem Elektromotor zum zweiten Drehabschnitt ist. Während die zeitweilig auf die Eingangswelle wirkende Last während des Betriebs (der Reib- bzw. Gleitbewegung) der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung mit einem Anstieg des gesamten Verbrennungskraftmaschinenseitigen Trägheitsmoments zunimmt, kann die die zeitweilig auf die Eingangswelle wirkende Last während des Betriebs der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung verringert werden, und die Verschlechterung der Haltbarkeit der Eingangswelle kann im Vergleich zu einem Fahrzeugleistungsübertragungssystem verringert werden, bei welchem die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung beispielsweise derart konfiguriert ist, dass das gesamte Verbrennungskraftmaschinenseitige Trägheitsmoment größer ist, als des gesamte Elektromotorseitige Trägheitsmoment.
  • Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung wird vorgeschlagen: (a) ein Fahrzeugleistungsübertragungssystem, aufweisend eine Eingangswelle, die mit einer Verbrennungskraftmaschine verbunden ist, einen Elektromotor, der mit einem Leistungsübertragungspfad zwischen der Eingangswelle und Antriebsrädern verbunden ist und einen Rotor sowie einen Stator aufweist, einem ersten Drehabschnitt, der auf der Seite der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, und einen zweiten Drehabschnitt, der auf der Seite des Elektromotor angeordnet ist, so dass die Eingangswelle, der erste Drehabschnitt und der zweite Drehabschnitt relativ zueinander drehbar sind und jeweils um eine vorgegebene Drehachse drehbar sind, der Rotor des Elektromotors mit dem zweiten Drehabschnitt verbunden ist und der Stator des Elektromotors mit einem Gehäuse verbunden ist, wobei der erste Drehabschnitt und der zweite Drehabschnitt eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung bilden, die derart ausgebildet ist, dass sie, durch eine Gleitbewegung zwischen dem ersten Drehabschnitt und dem zweiten Drehabschnitt, ein Übertragungsmoment, das zwischen dem ersten und zweiten Drehabschnitt übertragen werden soll, auf eine vorgegebene Obergrenze begrenzt, (b) dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Leistungsübertragungspfades zwischen der Eingangswelle und den Antriebsrädern durch einen Planetengetriebesatz gebildet wird, der ein Sonnenrad aufweist, das mit dem Elektromotor durch die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung verbunden ist, ein Hohlrad, das mit den Antriebsrädern verbunden ist, und einen Träger, der mit der Eingangswelle verbunden ist und ein Planetenrad trägt, das zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad angeordnet ist, so dass das Planetenrad um seine Achse und eine Achse des Planetengetriebesatzes drehbar ist, und dass (c) ein gesamtes Verbrennungskraftmaschinenseitiges Trägheitsmoment, das die Summe der Trägheitsmomente von Drehelementen um deren Drehachse im Leistungsübertragungspfad von der Eingangswelle zum ersten Drehabschnitt ist, geringer ist, als ein gesamtes Elektromotorseitiges Trägheitsmoment, das die Summe der Trägheitsmomente von Drehelementen um deren Drehachse im Leistungsübertragungspfad von dem Elektromotor zum zweiten Drehabschnitt ist. Bei dem wie vorstehend beschrieben ausgebildeten Fahrzeugleistungsübertragungssystem kann die die zeitweilig auf die Eingangswelle wirkende Last während des Betriebs der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung im Vergleich zu der Last in einem Fahrzeugleistungsübertragungssystem verringert werden, bei welchem die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung beispielsweise derart konfiguriert ist, dass das gesamte Verbrennungskraftmaschinenseitige Trägheitsmoment größer ist, als des gesamte Elektromotorseitige Trägheitsmoment. Dementsprechend kann die Verschlechterung der Haltbarkeit der Eingangswelle verringert werden.
  • Bei jedem der vorstehend beschriebenen ersten und dritten Aspekte der Erfindungen wird ein Teil des Leistungsübertragungspfades zwischen der Eingangswelle und den Antriebsrädern durch einen Planetengetriebesatz gebildet, der ein Sonnenrad aufweist, das mit dem Elektromotor durch die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung verbunden ist, ein Hohlrad, das mit den Antriebsrädern verbunden ist, und einen Träger, der mit der Eingangswelle verbunden ist und ein Planetenrad trägt, das zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad angeordnet ist, so dass das Planetenrad um seine Achse und eine Achse des Planetengetriebesatzes drehbar ist. Somit wird das Motormoment entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des Planetengetriebesatzes verringert, bevor das Motormoment zur Drehmomentbegrenzungsvorrichtung übertragen wird, so dass die Größe der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung, im Vergleich zu der Größe bei dem Fall, bei dem die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung zwischen dem Planetengetriebesatz (Drehelement) und der Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise zwischen der Eingangswelle und der Verbrennungskraftmaschine, angeordnet ist, verringert werden kann. Bei der zwischen dem Elektromotor und dem Sonnenrad angeordneten Drehmomentbegrenzungsvorrichtung ist der erste Drehabschnitt mit dem Sonnenrad verbunden, während das zweite Drehelement mit dem Elektromotor verbunden ist. Es sei ferner angemerkt, dass der Einfluß des Trägheitsmoments auf den ersten Drehabschnitt der Eingangswelle während des Betriebs der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung größer ist, wenn der Planetengetriebesatz zwischen der Eingangswelle und dem ersten Drehabschnitt angeordnet ist, als wenn der Planetengetriebesatz nicht zwischen diesen angeordnet ist, so dass der vorstehend genannte Vorteil, der durch die Anordnung erhalten wird, dass das Trägheitsmoment des ersten Drehabschnitts kleiner ist, als das des zweiten Drehabschnitts, nämlich der Vorteil, dass die vorübergehend auf die Eingangwelle während des Betriebs der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung wirkende Last verringert werden kann, noch wirksamer erreicht werden kann. Insbesondere der Vorteil der Verringerung der Last ist bedeutend, wenn eine Lastschwankung (Drehmomentschwankung) vorliegt, die vorübergehend auf die Eingangswelle während des Betriebs der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung wirkt.
  • Vorzugsweise ist die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung in einem Gehäuse angeordnet, in welchem der Planetengetriebesatz aufgenommen ist, und durch ein Schmiermittel geschmiert wird, das den Planetengetriebesatz schmiert. Hierdurch ist es möglich, zuverlässiger das Eindringen von Fremdkörpern in die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung zu vermeiden, als wenn die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung außerhalb des Gehäuses angeordnet wäre, und die Abnutzung und das Rosten der Abschnitte der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung zu verringern, die während des Betriebs oder dergleichen aneinander reiben. Die mechanische Zuverlässigkeit der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung kann somit erhöht werden.
  • Vorzugsweise weist der erste Drehabschnitt eine Reibungsplatte auf, während der zweite Drehabschnitt ein Druckelement aufweist, das reibend mit der Reibungsplatte in Kontakt steht, und einen Druckmechanismus, der derart ausgebildet ist, um das Druckelement gegen die Reibungsplatte zu drücken. Hierdurch kann eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung, die allgemein in einem Fahrzeug Verwendung findet, für das vorstehend genannte Fahrzeugleistungsübertragungssystem zur Anwendung kommen.
  • Vorzugsweise (a) weist der erste Drehabschnitt eine Reibungsplatte auf, während der zweite Drehabschnitt ein Druckelement aufweist, das reibend mit der Reibungsplatte in Kontakt steht, und einen Druckmechanismus, der derart ausgebildet ist, um das Druckelement gegen die Reibungsplatte zu drücken, und (b) ist das Druckelement radial außerhalb des Planetenrades bezüglich einer Mittelachse des Planetengetriebesatzes angeordnet. Hier können das Druckelement und das Planetenrad, oder ein Element, welches das Planetenrad am vorstehend angeführten Träger trägt, derart angeordnet sein, dass sie einander in axiale Richtung des Planetengetriebesatzes überlagern, so dass die Länge in axiale Richtung, in welche der Planetengetriebesatz und die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung angeordnet sind, im Vergleich zu einem Fall verringert werden kann, bei dem das Druckelement nicht radial außerhalb des Planetenrades angeordnet ist.
  • Vorzugsweise ist ein Dämpfer zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der Eingangswelle angeordnet, um ein Moment von Einem von der Verbrennungskraftmaschine und der Eingangswelle auf das Andere zu übertragen, und um eine Drehmomentschwankung auszugleichen. Hierdurch ist es möglich, die Übertragung einer Schwankung des Motormoments auf das Fahrzeugleistungsübertragungssystem zu verringern. Es ist auch möglich, die Übertragung einer zeitweiligen Last aufgrund des Trägheitsmoment der Verbrennungskraftmaschine auf die Eingangswelle während des Betriebs der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung zu verringern.
  • Obgleich der erste Aspekt der vorstehenden Erfindung und der dritte Aspekt der vorstehenden Erfindung jeweils als entsprechend unabhängige Erfindungen beschrieben wurden, haben diese beiden Erfindungen ein spezifisches gemeinsames technisches Merkmal, nämlich dass die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung ein geringes Trägheitsmoment hat, das eine Last bedingt, die auf die Eingangswelle während des Betriebs der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung wirkt. Die beiden Erfindungen stehen somit in Beziehung zueinander und beruhen auf einer einzigen erfinderischen Idee.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung zum Erläutern eines Fahrzeugleistungsübertragungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 zeigt eine Schnittdarstellung, die einen Hauptteil des Fahrzeugleistungsübertragungssystems aus 1 zeigt, das bedeutet, einen Bereich aus 1, der einem Abschnitt 11 (durch die strichpunktierte Linie dargestellt) des Systems entspricht, der die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung umfasst;
  • 3 zeigt ein Zeitschaubild, das Eingangswellen-Momentwerte während des Betriebs der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung des Fahrzeugleistungsübertragungssystems aus 1 und einer Drehmomentbegrenzungsvorrichtung eines Fahrzeugleistungsübertragungssystems gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt, in welchem eine Beziehung zwischen den Trägheitsmomenten der ersten und zweiten Drehabschnitte bezüglich dem Fahrzeugleistungsübertragungssystem aus 1 umgekehrt ist;
  • 4 zeigt eine Tabelle, welche die Beziehungen zwischen den Trägheitsmomenten der ersten und zweiten Drehabschnitte im Fahrzeugleistungsübertragungssystem aus 1 und im Fahrzeugleistungsübertragungssystem des Vergleichsbeispiels zeigt;
  • 5 zeigt eine Schnittdarstellung, die einen Bereich des Vergleichsbeispiels zeigt, der dem Bereich aus 2 entspricht; und
  • 6 zeigt eine schematische Ansicht zum Erläutern eines Fahrzeugleistungsübertragungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
  • ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • 1 ist eine schematische Darstellung zur Erklärung eines Fahrzeugleistungsübertragungssystems 10 (nachfolgend als „Leistungsübertragungssystem 10” bezeichnet) der vorliegenden Erfindung und 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Hauptteiles des Leistungsübertragungssystems 10, d. h. einen Bereich aus 1, der einem Abschnitt II (durch die strichpunktierte Linie dargestellt) des Systems 10 entspricht, und der eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 aufweist. Wie in 1 dargestellt ist, ist das Leistungsübertragungssystem 10 ein Getriebe, das zwischen einer Maschine 14, die eine Verbrennungskraftmaschine wie beispielsweise ein Benzinmotor oder ein Dieselmotor ist, und Antriebsrädern 40 angeordnet ist, und das derart ausgestaltet ist, dass es eine Antriebskraft der Maschine 14 auf die Antriebsräder 40 überträgt. Das Leistungsübertragungssystem 10 hat ein Getriebe-(T/A)-gehäuse 12 (nachfolgend als „Gehäuse 12” bezeichnet) als nicht drehbares Element und ist mit einem Dämpfer 16 ausgebildet, der operativ mit einer Ausgangswelle (beispielsweise einer Kurbelwelle) der Maschine 14 verbunden ist; sowie eine Eingangwelle, 18, die mit der Maschine 14 über den Dämpfer 16 verbunden ist, und durch die Maschine 14 gedreht wird; ein Ausgangsdrehelement in Form eines ersten Antriebszahnrades 20, das an der Eingangswelle 18 relativ zur Eingangswelle 18 drehbar montiert ist; einen Planetengetriebesatz 22, der als Leistungsverteilungsmechanismus funktioniert; eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24; und einen ersten Elektromotor M1. Diese Elemente 16, 18, 20, 22, 24 und M1 sind koaxial auf einer ersten Achse RC1 in der beschriebenen Reihenfolge ausgehend von der Maschine 14 im Gehäuse 12 angeordnet. Das Leistungsübertragungssystem 10 hat ferner ein erstes Abtriebszahnrad 26, das mit dem vorgenannten ersten Antriebszahnrad 20 kämmt; eine erste Vorlegeradvorrichtung 28; ein zweites Antriebszahnrad (Differentialantriebszahnrad) 30, das mit dem ersten Abtriebszahnrad 26 durch die erste Vorlegeradvorrichtung 28 verbunden ist; eine zweite Vorlegeradvorrichtung 32; und einen zweiten Elektromotor M2, der mit dem zweiten Antriebszahnrad 30 durch die zweite Vorlegeradvorrichtung 32 verbunden ist. Diese Elemente 26, 28, 30, 32 und M2 sind im Gehäuse 12 koaxial zu einer zweiten Achse RC2 angeordnet, die parallel zur ersten Achse RC1 ist. Das Leistungsübertragungssystem 10 hat ferner eine Differentialgetriebevorrichtung (Enduntersetzungsvorrichtung) 36 mit einem zweiten Abtriebszahnrad (Differentialabtriebszahnrad) 34, das mit dem zweiten Antriebszahnrad 30 kämmt.
  • Die vorliegende Leistungsübertragungsvorrichtung 10 ist vorzugsweise quer in einem Vorderteil eines Fahrzeugs 6 mit Frontantrieb, also eines Fahrzeugs vom FF-Frontmotor-Frontantrieb)-Typ, eingebaut, um die Antriebsräder 40 anzutreiben. In dem Leistungsverteilungssystem 10 wird die Antriebskraft der Maschine 14 auf das Paar Antriebsräder 40 sukzessive durch den Dämpfer 16, die Eingangswelle 18, den Planetengetriebesatz 22, das erste Antriebszahnrad 20, das erste Abtriebszahnrad 26, die erste Vorlegeradvorrichtung 28, das zweite Antriebszahnrad 30, die Differentialgetriebevorrichtung 36 und ein Paar Achsen 38 übertragen.
  • Der Dämpfer 16 ist ein Typ, wie er herkömmlich in einem Fahrzeug verwendet wird, und ist zwischen der Maschine 14 und der Eingangswelle 18 angeordnet, um beispielsweise ein Moment von Einem von der Maschine 14 und der Eingangwelle 18 auf das Andere zu übertragen, und um eine Schwankung oder Schwingung aufgrund einer Abweichung des von der Maschine 14 erhaltenen Moments zu absorbieren.
  • Die erste Vorlegeradvorrichtung 28 ist ausgestattet mit: einer ersten Hilfswelle 42, die parallel zur zweiten Achse RC2 ist; einem ersten Zahnrad 44, das koaxial mit dem ersten Abtriebszahnrad 26 verbunden ist; einem zweiten Zahnrad 46, das mit dem ersten Zahnrad 44 kämmt und mit der ersten Hilfswelle 42 verbunden ist; einem dritten Zahnrad 48, das mit der ersten Hilfswelle 42 verbunden ist und zusammen mit dem zweiten Zahnrad 46 gedreht wird; und einem vierten Zahnrad 50, das mit dem dritten Zahnrad 48 kämmt und koaxial mit dem zweiten Antriebszahnrad 30 verbunden ist. Die erste Vorlegeradvorrichtung 28, die derart ausgebildet ist, dient zum Verzögern einer Drehbewegung, die von dem ersten Antriebszahnrad 26 aufgenommen wird, und überträgt die verzögerte bzw. verlangsamte Drehbewegung auf das zweite Antriebszahnrad 30.
  • Die zweite Vorlegeradvorrichtung 32 ist ausgestattet mit: einer zweiten Hilfswelle 52, die parallel zur zweiten Achse RC2 ist; einem fünften Zahnrad 54, das koaxial mit dem zweiten Elektromotor M2 verbunden ist; einem sechsten Zahnrad 56, das mit dem fünften Zahnrad 54 kämmt und mit der zweiten Hilfswelle 52 verbunden ist; einem siebten Zahnrad 58, das mit der zweiten Hilfswelle 52 verbunden ist und zusammen mit dem sechsten Zahnrad 56 gedreht wird; und einem achten Zahnrad 60, das mit dem siebten Zahnrad 58 kämmt und koaxial mit dem zweiten Antriebszahnrad 30 verbunden ist. Die zweite Vorlegeradvorrichtung 32, die derart ausgebildet ist, dient zum Verzögern einer Drehbewegung, die von dem zweiten Elektromotor M2 aufgenommen wird, und überträgt die verzögerte bzw. verlangsamte Drehbewegung auf das zweite Antriebszahnrad 30.
  • Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, hat das erste Antriebszahnrad 20 einen zylindrischen Wellenabschnitt 64 und wird über ein Kugellager (Radiallager) 66 durch das Gehäuse 12 gestützt, so dass das erste Antriebszahnrad 20 um die erste Achse RC1 drehbar ist und entlang der ersten Achse RC1 axial unbeweglich gehalten wird. Ein scheibenförmiges Leistungsübertragungselement 67 ist fest an einem axialen Teil des vorstehend genannten Wellenabschnitts 64 befestigt, der auf einer Seite des Planetengetriebesatzes 22 angeordnet ist.
  • Die Eingangswelle 18 erstreckt sich durch den Wellenabschnitt 64 des ersten Antriebszahnrads 20 derart, dass die Eingangswelle 18 um die erste Achse RC1 drehbar ist und entlang der ersten Achse RC1 relativ zum Gehäuse 12 axial unbeweglich ist. Die Eingangswelle 18 ist an ihrem einen Ende mit der Maschine 14 durch den Dämpfer 16 verbunden, und wird somit durch die Maschine 14 gedreht. Die Eingangswelle 18 hat einen Flanschabschnitt 68, der sich radial vom anderen Ende nach außen erstreckt und an seinem radialen äußeren Ende mit einem Träger CA1 des Planetengetriebesatzes 22 verbunden ist, so dass der Träger CA1 zusammen mit dem Flanschabschnitt 68 gedreht wird. Die derart ausgebildete Eingangswelle 18 dient zur Übertragung der Antriebskraft von der Maschine 14 auf den Träger CA1.
  • Wie in 2 beschrieben ist, ist der erste Elektromotor M1, der einen Elektromotor entsprechend der vorliegenden Erfindung entspricht, ausgebildet mit: einem Elektromotorstator 72, der an einer Innenumfangsfläche des Gehäuses 12 verschraubt oder anderweitig befestigt ist; einer Elektromotorausgangswelle 74, die radial innerhalb des Elektromotorstators 72 angeordnet ist und um die erste Achse RC1 relativ zum Elektromotorstator 72 drehbar ist; und einen Elektromotorrotor 76, der radial innerhalb des Elektromotorstators 72 angeordnet ist und am Außenumfangsabschnitt der Elektromotorausgangswelle 74 befestigt ist. Die Elektromotorausgangswelle 74 wird durch eine scheibenförmige Trennwand 78, die radial innerhalb von der Innenumfangsfläche des Gehäuses 12 verläuft, durch ein Kugellanger (Radiallager) 80 gelagert, so dass die Elektromotorausgangswelle 74 um die erste Achse RC1 drehbar ist und entlang der ersten Achse RC1 axial unbeweglich ist. Die Elektromotorausgangswelle 74 hat einen hohlen Aufbau, in welchem eine zylindrische Ölleitung 82 derart angeordnet ist, dass die Ölleitung 82 an einem ihrer gegenüberliegenden Enden mit der Eingangswelle 18 verbunden ist und am anderen Ende mit einer Ölpumpe verbunden ist, so dass ein Schmiermittel, welches von der Ölpumpe zugeführt wird, entsprechend den Schmierpunkten im Gehäuse 12 durch die Ölleitung 82 und eine durch die Eingangswelle 18 ausgebildete Ölleitung 84 zugeführt wird.
  • Der erste Elektromotor M1 und der zweite Elektromotor M2 der vorliegenden Ausführungsform sind sogenannte Motor/Generatoren, die auch als elektrischer Generator dienen. Der erste Elektromotor M1 hat zumindest die Funktion eines elektrischen Generators, der in der Lage ist, eine Reaktionskraft zu erzeugen, während der zweite Elektromotor M2 zumindest die Funktion eines Elektromotors hat, der geeignet ist, eine Antriebskraft zum Antreiben des Fahrzeugs 6 zu erzeugen. Darüber hinaus sind die ersten und zweiten Elektromotoren M1, M2 derart ausgebildet, um elektrische Energie voneinander zu empfangen und einander zuzuführen, und das Fahrzeug 6 ist mit einer Speichervorrichtung für elektrische Energie ausgebildet, um elektrische Energie von dem ersten und zweiten Elektromotor M1, M2 zuzuführen oder von diesen zu empfangen.
  • Der Planetengetriebesatz 22 ist ein Planetengetriebesatz mit einem Einzelplanet, der einen Teil des Leistungsübertragungspfades zwischen der Maschine 14 und den Antriebsrädern 40 bildet, und der als Differenzialmechanismus dient. Genauer gesagt hat der Planetengetriebesatz 22 Drehelemente (Elemente) in Form eines Sonnenrades S1, eines Hohlrades R1, eines Planetenrades P1, das zwischen dem Sonnenrad S1 und dem Hohlrad R1 angeordnet ist und mit diesem kämmt, sowie ein Träger CA1, der das Planetenrad P1 derart trägt, dass das Planetenrad P1 um seine Achse und um die Achse des Planetengetriebesatzes 22 drehbar ist. Das Sonnenrad S1, der Träger CA1 und das Hohlrad R1 sind axial unbeweglich entlang der ersten Achse RC1 und um die erste Achse RC1 drehbar gelagert. Das erste Drehelement in Form des Trägers CA1 ist mit Eingangswelle 18 verbunden und wird zusammen mit der Eingangswelle 18 gedreht und hat eine Planetenwelle 86, die sich koaxial durch das Planetenrad P1 erstreckt, so dass die Planetenwelle 86 das Planetenrad P1 drehbar um seine Achse trägt. Das zweite Drehelement in Form des Sonnenrades S1 ist mit der Elektromotorausgangswelle 74 des ersten Elektromotors M1 durch die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 verbunden, und wird zusammen mit der Elektromotorausgangswelle 74 gedreht, so lange die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 in einen nicht gleitenden Zustand versetzt ist. Das dritte Drehelement in Form des Hohlrades R1 ist an einem radial äußeren Abschnitt des Leistungsübertragungselements 67 befestigt, so dass das dritte Drehelement zusammen mit dem Leistungsübertragungselement 67 und dem ersten Antriebszahnrad 20 gedreht wird. Das Hohlrad R1 ist nämlich operativ mit den Antriebsrädern 40 durch das Leistungsübertragungselement 67 und das erste Antriebszahnrad 20 verbunden. Der Planetengetriebesatz 22 hat ein Übersetzungsverhältnis ρ, das gleich ZS1/ZR1 ist, wobei ZS1 die Zahl der Zähne des Sonnenrades S1 darstellt, während ZR1 die Zahl der Zähne des Hohlrades R1 darstellt.
  • Der wie vorstehend beschrieben ausgebildete Planetengetriebesatz 22 ist ein Leistungsverteilungsmechanismus, der betätigt werden kann, um eine Ausgabe der Maschine 14, die durch die Eingangswelle 18 erfasst bzw. von der Eingangswelle 18 aufgenommen wird, mechanisch auf den ersten Elektromotor M1 und das erste Antriebszahnrad 20 zu verteilen. Das bedeutet, die Ausgabe der Maschine 14 wird auf den ersten Elektromotor M1 und das erste Antriebszahnrad 20 verteilt, so dass der erste Elektromotor M1 mit einem Teil der Ausgabeleistung der Maschine 14, die auf den ersten Elektromotor M1 verteilt wurde, als elektrischer Generator betrieben wird. Eine durch den ersten Elektromotor M1 erzeugte elektrische Energie wird gespeichert oder dazu verwendet, um den zweiten Elektromotor M2 zu betreiben. Das Leistungsübertragungssystem 10 ist somit als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe betreibbar, das geeignet ist, stufenlos eine Drehzahl des ersten Antriebszahnrades 20 unabhängig von einer gewissen Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine 14 zu ändern, während ein Differenzialzustand des Planetengetriebesatzes 22 in seinem stufenlos veränderlichen Schaltzustand (elektrischer CVT-Zustand) beispielsweise durch den ersten Elektromotor M1 gesteuert wird. Wenn der erste Elektromotor M1 den Differenzialzustand des Planetengetriebesatzes 22 steuert, wie vorstehend beschrieben, erzeugt der erste Elektromotor M1 ein Reaktionsmoment TR entsprechend einem Motormoment Te, so dass die Ausgabe (Antriebskraft) der Maschine 14 auf das erste Antriebszahnrad 20 übertragen wird, das bedeutet auf die Antriebsräder 40, die mit dem ersten Antriebszahnrad 20 verbunden sind. Wenn das Reaktionsmoment TR, also das Moment (die Last), das auf das Sonnenrad S1 wirkt, Null wird oder im Wesentlichen aufgrund der Differenzialbetätigung durch den Planetengetriebesatz 22 Null wird, wird die Momentübertragung von der Maschine 14 auf die Antriebsräder 40 unterbrochen. So kann das von der Maschine 14 auf die Antriebsräder 40 zu übertragende Moment durch Einstellen der auf das Sonnenrad S1 wirkenden Last eingestellt werden.
  • Wie in 2 dargestellt ist, hat die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24: ein Reibungsplattenelement 92 in Form einer kreisförmigen Reibungsscheibe; ein Abdeckelement 94, das einen Wandabschnitt 94a in Form einer kreisförmigen Scheibe umfasst, der an einer von einander gegenüberliegenden Seiten des Reibungsplattenelements 92 angeordnet ist, die näher am ersten Elektromotor M1 liegt, sowie einen zylindrischen Abschnitt 94b, der von einem radialen äußeren Ende des Wandabschnitts 94a in Richtung zum Reibungsplattenelement 92 vorragt; ein Paar Druckelemente 96 in Form von kreisförmigen Scheiben, die koaxial mit der ersten Achse RC1 im zylindrischen Abschnitt 94b an entsprechend gegenüberliegenden Seiten eines radial äußeren Abschnitts des Reibungsplattenelements 92 angeordnet sind; eine konische Scheibenfeder 98, die zwischen dem Wandabschnitt 94a und dem Druckelement 96 auf Seiten des Wandabschnitts 94a angeordnet ist und an seinen gegenüberliegenden Flächen mit dem Wandabschnitt 94a und dem Druckelement 96 in Kontakt steht; sowie einen Haltering 100, der koaxial mit der ersten Achse RC1 an einer von gegenüberliegenden Seiten des Paares von Druckelementen 96 entfernt von der konischen Scheibenfeder 98 angeordnet ist und relativ zum Abdeckelement 94 entlang der ersten Achse RC1 axial unbeweglich liegt. Die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 ist in einem Gehäuse in Form des Gehäuses 12 angeordnet, welches den Planetengetriebesatz 22 aufnimmt, so dass das Reibungsplattenelement 92, die Druckelemente 96 und die anderen Bauteile der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 mit den Schmiermittel geschmiert werden, das den Planetengetriebesatz 22 schmiert, und das durch die Ölleitung 82 zugeführt wird. Die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 ist nämlich eine nass geschmierte Vorrichtung, welche mit dem Schmiermittel, wie vorstehend beschrieben, geschmiert wird.
  • Das Reibungsplattenelement 92, das einer Reibungsplatte entsprechend der vorliegenden Erfindung entspricht, ist beispielsweise an seinem radial inneren Abschnitt mit einem von axial einander gegenüberliegenden Enden eines radial äußeren Abschnitts des Sonnenrades S1 verkeilt, wobei das eine axiale Ende an der Seite des ersten Elektromotors M1 liegt, so dass das Reibungsplattenelement 92 zusammen mit dem Sonnenrad S1 um die erste Achse RC1 gedreht wird. Das Reibungsplattenelement 92 und die Druckelemente 96, die einander reibend berühren, haben Reibungselemente mit einem vorgegebenen Reibungskoeffizienten zumindest an ihren Kontaktflächen.
  • Das Abdeckelement 94 ist beispielsweise an einem radial inneren Abschnitt seines Wandabschnitts 94a mit einem radial äußeren Abschnitt der Elektromotorausgangswelle 74 verkeilt, so dass das Abdeckelement 94 zusammen mit der Elektromotorausgangswelle 74 um die erste Achse RC1 gedreht wird, während das Paar Druckelemente 96 beispielsweise mit einem radial inneren Abschnitt des zylindrischen Abschnitts 94b verkeilt ist, so dass das Druckelement 96 zusammen mit dem Abdeckelement 94 um die erste Achse RC1 gedreht wird. Das Paar Druckelemente 96 ist derart angeordnet, um das Reibungsplattenelement 92 sandwichartig zwischen sich in Richtung der Ausdehnung der ersten Achse RC1 aufzunehmen, und um selbst sandwichartig zwischen der konischen Scheibenfeder 98 und dem Haltering 100 aufgenommen zu sein. Das Paar Druckelemente 96 ist ferner koaxial mit dem Planetengetriebesatz 22 angeordnet und liegt radial außerhalb des Planetenrades P1, das koaxial mit der ersten Achse RC1 angeordnet ist, und das Druckelement 96 auf Seiten des Planetengetriebesatzes 22 ist derart angeordnet, dass es einen axialen Endabschnitt des Trägers CA1, der sich vom Planetenrad P1 in Erstreckungsrichtung der ersten Achse RC1 erstreckt, überlagert, um eine Wechselwirkung mit dem Planetengetriebesatz 22 zu verhindern.
  • Der Haltering 100 ist mit einem radial inneren Abschnitt des zylindrischen Abschnitts 94b in Eingriff gehalten, um eine Bewegung des Druckelements 96, das von der konischen Scheibenfeder 98 entfernt angeordnet ist, in Richtung der Ausdehnung der ersten Achse RC1 weg von der konischen Scheibenfeder 98 zu unterdrücken, während die konische Scheibenfeder 98 das Paar Druckelemente 96 und das Reibungsplattenelement 92 in deren radial äußeren Abschnitten in Richtung der Ausdehnung der ersten Achse RC auf den Haltering 100 zu bewegt. Das Abdeckelement 94, die konische Scheibenfeder 98 und der Haltering 100 dienen nämlich dazu, das Paar Druckelemente 96 gegen das Reibungsplattenelement 92 mit einer Vorspannkraft der konischen Scheibenfeder 98 zu drücken, und bilden dadurch einen Druckmechanismus 102 zum Drücken der Druckelemente 96 gegen das Reibungsplattenelement 92, Der Druckmechanismus 102 und die Druckelemente 96 sind relativ zum Reibungsplattenelement 92 drehbar solange die Vorspannkraft der konischen Scheibenfeder 98 nicht angelegt ist bzw. auf diese wirkt, und das Reibungsplattenelement 92 und das Sonnenrad S1 werden als eine Einheit miteinander gedreht, während der Druckmechanismus 102 und die Druckelemente 96 mit der Elektromotorausgangswelle 74 als eine Einheit gedreht werden. In diesem Zusammenhang bildet das Reibungsplattenelement 92 einen ersten Drehabschnitt 104, der auf Seiten der Maschine angeordnet ist, während der Druckmechanismus 102 und die Druckelemente 96 einen zweiten Drehabschnitt 106 bilden, der auf Seiten des ersten Elektromotors M1 angeordnet ist. Es sei angemerkt, dass die erste Achse RC1 einer vorgegebenen Drehachse des ersten Drehabschnitts 104 und des zweiten Drehabschnitts 106 entspricht.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird der erste Drehabschnitt 104 durch das Reibungsplattenelement 92 gebildet, während der zweite Drehabschnitt 106 durch das Abdeckelement 94, das Paar Druckelemente 96, die konische Scheibenfeder 98 und den Haltering 100 gebildet wird. Ein Trägheitsmoment I1 (Einheit: kg·m2 zum Beispiel) um die Drehachse des ersten Drehabschnitts 104 ist kleiner als ein Trägheitsmoment I2 um die Drehachse des zweiten Drehabschnitts 106 (I1 < I2). Wie aus 2 ersichtlich ist, fallen die Drehachse des ersten Drehabschnitts 104 und die Drehachse des zweiten Drehabschnitts 106 mit der ersten Achse RC1 zusammen.
  • Die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24, die wie vorstehend beschrieben ausgebildet ist, beschränkt ein Übertragungsmoment TLM, das zwischen dem ersten und zweiten Drehabschnitten 104 und 106 übertragen werden soll, auf eine vorgegebene Obergrenze T1 durch eine Gleitbewegung zwischen den ersten und zweiten Drehabschnitten 104, 106, nämlich zwischen dem Reibungsplattenelement 92 und den Druckelementen 96. Es sei angemerkt, dass eine Beziehung zwischen der vorgenannten Obergrenze T1 und der Vorspannkraft (Federkraft) der konischen Scheibenfeder 98 experimentell erhalten wird, und dass beispielsweise die Vorspannkraft der konischen Scheibenfeder 98 abhängig von der gewünschten Obergrenze T1 und entsprechend der erhaltenen Beziehung zwischen der Obergrenze T1 und der Vorspannkraft der konischen Scheibenfeder 98 bestimmt wird.
  • Ein Betrieb der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 wird nun genauer beschrieben. Ein Motormoment Te wird von der Eingangswelle 18 auf die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 durch den Planetengetriebesatz 22 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt ist das vom Sonnenrad S1 auf die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 übertragene Moment entsprechend dem Übersetzungsverhältnis ρ des Planetengetriebesatzes 22 kleiner als das auf die Eingangswelle 18 übertragene Motormoment Te. Wenn das vom Sonnenrad 51 auf die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 übertragene Moment, also das Übertragungsmoment TLM, die Obergrenze T1 übersteigt, reiben das Reibungsplattenelement 92 und die Druckelemente 96 aneinander, um dadurch das vom Begrenzer übertragene Moment TLM zu begrenzen. Als Ergebnis der Begrenzung des vom Begrenzer übertragenen Moments TLM durch das vorstehend genannten Reiben bzw. Gleiten wird das vom Hohlrad R1 in Richtung auf die Antriebsräder 40 zu übertragende Moment und das Motormoment Te, das auf die Eingangswelle 18 übertragen wird, aufgrund der Differenzialfunktion des Planetengetriebesatzes 22 entsprechend dem begrenzten Übertragungsmoment TLM begrenzt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist ein gesamtes maschinenseitiges Trägheitsmoment IT1, das die Summe der Trägheitsmomente der Drehelemente und deren Drehachse ist, welche den Leistungsübertragungspfad von der Eingangswelle 18 zum ersten Drehabschnitt 104 bilden, kleiner als ein gesamtes elektromotorseitiges Trägheitsmoment IT2, welches die Summe der Trägheitsmomente der Drehelemente um deren Drehachse ist, die den Leistungsübertragungspfad vom ersten Elektromotor M1 zum zweiten Drehabschnitt 106 bilden (also IT1 < IT2). In dem Beispiel aus 2 umfassen die Drehelemente, die den Leistungsübertragungspfad von der Eingangswelle 18 zum ersten Drehabschnitt 104 bilden, die Eingangswelle 18, den Träger CA1, das Planetenrad P1, das Sonnenrad S1 und den ersten Drehabschnitt 104, während die Drehelemente im vorgenannten Leistungsübertragungspfad vom ersten Elektromotor M1 zum zweiten Drehabschnitt 106 die Elektromotorausgangswelle 74, den Elektromotorrotor 76 und den zweiten Drehabschnitt 106 umfassen.
  • Während des Betriebs der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24, in welchem das Reibungsplattenelement 92 und die Druckelemente 96 aneinander reiben, zeigt ein Eingangswellenmoment Tin, das auf die Eingangswelle 18 wirkt, eine Schwankung. Mit Blick auf diese Schwankung ist die vorliegende Ausführungsform, in welcher das Trägheitsmoment I1 um die Drehachse des ersten Drehabschnitts 104 auf Seiten der Maschine kleiner ist als das Trägheitsmoment I2 um die Drehachse des zweiten Drehabschnitts 106 auf Seiten des ersten Elektromotors M1, wie vorstehend beschrieben derart ausgebildet, dass der Maximalwert des Eingangswellenmoments Tin kleiner wird als wenn die Beziehung dem Trägheitsmoment I1 und I2 bezüglich dem in der vorliegenden Ausführungsform umgekehrt ist. Diese Anordnung wird nachfolgend Bezug nehmend auf 3 beschrieben, die ein Zeitschaubild zeigt, das die Eingangswellenmomentwerte Tin während des Betriebs der Drehmomentsbegrenzungsvorrichtung des Leistungsübertragungssystems 10 dieser Ausführungsform zeigt, sowie während des Betriebs einer Drehmomentsbegrenzungsvorrichtung eines Leistungsübertragungssystems 10' gemäß einem Vergleichsbeispiel, in dem die Beziehung zwischen dem Trägheitsmomenten I1 und I2 der vorstehend genannten ersten und zweiten Drehabschnitte bezüglich dem des Leistungsübertragungssystems 10 der vorliegenden Erfindung umgekehrt ist. Genauer gesagt, ist die Beziehung zwischen den vorstehend genannten Trägheitsmomenten I1 und I2 ein Verhältnis von (I1:I2), wobei die vorstehend genannten Trägheitsmomente I1 und I2 bei der vorliegenden Ausführungsform ein Verhältnis von 1:2 haben, während das Verhältnis des Vergleichsbeispiels umgekehrt ist, wie in 4 gezeigt.
  • Bei der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung gemäß dem vorstehend genannten Vergleichsbeispiel aus 5, sind die Positionen des Reibungsplattenelements und des Abdeckelements in Richtung der Erstreckung der ersten Achse RC1 verglichen zur ersten Ausführungsform aus 2 umgekehrt. 5 zeigt eine Schnittdarstellung entlang eines Bereichs des vorstehend genannten Vergleichsbeispiels, der dem Bereich aus 2 entspricht. Da der Bereich in der Schnittdarstellung von 5, bis auf die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24' und dessen Bestandteil, identisch zu dem aus 2 ist, wird nur der Bereich von 5, der sich von dem aus 2 unterscheidet, beschrieben. Das Vergleichsbeispiel aus 5 ist derart angeordnet, dass das Reibungsplattenelement 92' im Gegensatz zur Anordnung aus 2 mit der Elektromotorausgangswelle 94' verbunden ist, so dass das Reibungsplattenelement 92' und die Elektromotorausgangswelle 74' als eine Einheit gedreht werden, während das Abdeckelement 94' derart mit dem Sonnenrad S1' verbunden ist, dass das Abdeckelement 94' und das Sonnenrad S1' als eine Einheit miteinander gedreht werden. Die Bestandteile der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24', genauer gesagt das Reibungsplattenelement 92', das Abdeckelement 94', die Druckelemente 96, die konische Scheibenfeder 98 und der Haltering 100 sind in Richtung der Ausdehnung der ersten Achse RC1 in umgekehrter Richtung im Vergleich zu 2 angeordnet, sowie mit einer im Vergleich zu 2 umgekehrten Ausrichtung. Ein Raum zwischen dem Planetengetriebesatz 22' und der Trennwand 78, in welcher die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24' im Gehäuse 12' aufgenommen ist, hat eine größere Länge in die Erstreckungsrichtung der ersten Achse RC1 im Vergleichsbeispiel von 5 als in der vorliegenden Ausführungsform von 2. Das Vergleichsbeispiel aus 5 unterscheidet sich von der vorliegenden Ausführungsform aus 2 ferner durch die abwechselnde Verbindung des Sonnenrades 51' und des Abdeckelements 94' und die unterschiedliche Verbindung des Elektromotorausgangswelle 74' und des Reibungsplattenelements 92', wobei diese Unterschiede keinen Einfluss auf das Zeitschaubild aus 3 haben.
  • Bei der Drehmomentsbegrenzungsvorrichtung 24 der vorliegenden Ausführungsform aus 2 wird der erste Drehabschnitt 104 durch das Reibungsplattenelement 92 gebildet, während der zweite Drehabschnitt 106 durch das Abdeckelement 94, die Druckelemente 96, die konische Scheibenfeder 98 und den Haltering 100 gebildet wird. Bei der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24' entsprechend dem Vergleichsbeispiel aus 5 ist dagegen der erste Drehabschnitt 104' auf Seiten der Maschine (auf Seiten des Sonnenrades) durch das Abdeckelement 94', die Druckelemente 96, die konische Scheibenfeder 98 und den Haltering 100 gebildet, während der zweite Drehabschnitt 106' auf Seiten des ersten Elektromotors M1 durch das Reibungsplattenelement 92' gebildet wird. In 5, die das Vergleichsbeispiel zeigt, wird das Bezugszeichen 22' statt dem Bezugszeichen 22 für den Planetengetriebesatz verwendet, und das Sonnenrad ist, entgegen dem Sonnenrad S1 aus 2, als Sonnenrad 51' gekennzeichnet, das mit dem Abdeckelement 94' verbunden ist. Es sei angemerkt, dass das Vergleichsbeispiel aus 5 nicht bekannt ist.
  • Erneut Bezug nehmend auf das Zeitschaltbild aus 3 wird das Eingangswellenmoment Tin der vorliegenden Ausführungsform als durchgezogene Linie gezeigt, während das des Vergleichsbeispiels als gestrichelte Linie dargestellt ist. Sowohl bei der vorliegenden Ausführungsform als auch beim Vergleichsbeispiel wird das Motormoment Te, das sich über die Zeit ändert, auf die Eingangswelle 18 übertragen, und das Eingangswellenmoment Tin zeigt eine Schwankung während des Betriebs der Drehmomentsbegrenzungsvorrichtung 24, 24', während der Zeitspannen PD1 und PD2, wie in 3 dargestellt ist. Die gleiche Obergrenze T1, auf welche das Übertragungsmoment TLM von der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24, 24' begrenzt wird, wird für die vorliegende Ausführungsform und das Vergleichsbeispiel eingestellt. Ein Vergleich des schwingenden Eingangswellenmoments Tin während der Zeitspanne PD1 der vorliegenden Ausführungsform und des Vergleichsbeispiels zeigt eine Verringerung um 13% des Maximalwerts des Eingangswellenmoments Tin bei der vorliegenden Ausführungsform bezüglich den des Vergleichsbeispiels. Die vorliegende Ausführungsform lässt somit eine Verringerung des Last (des Moments), welche auf die Eingangswelle 18 wirkt, bezüglich der Last im Vergleichsbeispiel zu, ohne die vorstehend beschriebene Obergrenze T1 zu ändern. Aufgrund der Tatsache, dass der einzige Unterschied der vorliegenden Ausführungsform bezüglich dem Vergleichsbeispiel darin liegt, dass das Trägheitsmoment I1 des ersten Drehabschnitts 104 um dessen Achse geringer ist, als das Trägheitsmoment I2 des zweiten Drehabschnitts 106 um dessen Achse, wird diese Differenz (I1 < I2) als einen Effekt schaffend betrachtet, der die Last (das Moment), welche auf die Eingangswelle 18 wirkt, verringert. Es sei auch angemerkt, dass ein Moment T, das durch ein Trägheitsmoment I eines vorgegebenen Drehelements mit einer Winkelbeschleunigung ω' erzeugt werden soll, als T = Ixω' dargestellt wird. In diesem Zusammenhang ist auch ersichtlich, dass die Verringerung des vorstehend genannten Trägheitsmoments I1 eine Beziehung mit dem Effekt der Verringerung der vorstehend genannten Last hat.
  • Die vorliegende Ausführungsform ist derart ausgebildet, dass das Trägheitsmoment I1 des ersten Drehabschnitts 104 der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 um seine Achse (erste Achse RC1) kleiner ist, als das Trägheitsmoment I2 des zweiten Drehabschnitts 106 um seine Achse (erste Achse RC1), so dass das Trägheitsmoment der Drehelemente zwischen der Eingangswelle 18 und dem ersten Drehabschnitt 104 im Vergleich dazu verringert werden kann, wo das Trägheitsmoment I1 größer als das Trägheitsmoment I2 ist. Dementsprechend kann das Moment (die Last), das vorübergehend (zeitweilig) auf das Drehelement wirkt, die zwischen der Maschine 14 und der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 angeordnet ist, beispielsweise auf die Eingangswelle 18 wirkt, während eines Betriebs der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24, das heißt, während der Reibbewegung zwischen dem ersten Drehabschnitt 104 und dem zweiten Drehabschnitt 106, verringert werden, so dass die Verschlechterung der Haltbarkeit der Eingangswelle 18 verringert werden kann.
  • Die vorliegende Ausführungsform ist weiterhin derart ausgebildet, dass das gesamte maschinenseitige Trägheitsmoment IT1, das die Summe ist der Trägheitsmomente der Drehelemente um deren Drehachse im Leistungsübertragungspfad von der Eingangswelle 18 zum ersten Drehabschnitt 104, geringer ist, als das gesamte elektromotorseitige Trägheitsmoment IT2, das die Summe ist der Trägheitsmomente der Drehelemente um deren Drehachse im Leistungsübertragungspfad vom ersten Elektromotor M1 zum zweiten Drehabschnitt 106, (IT1 < IT2). In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass die zeitweilig auf die Eingangswelle 18 während des Betriebs (Gleitbewegung) der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 wirkende Last mit einem Anstieg des gesamten maschinenseitigen Trägheitsmoments IT1 ansteigt. Dementsprechend kann die zeitweilig auf die Eingangswelle 18 während des Betriebs der Drehmomentsbegrenzungsvorrichtung 24 wirkende Last verringert werden, und die Verschlechterung der Haltbarkeit der Eingangswelle 18 kann bei dem vorliegenden Leistungsübertragungssystem verglichen zu einem Fall verringert werden, in welchem ein Leistungsübertragungssystem mit einer Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 beispielsweise derart ausgebildet ist, dass das gesamte maschinenseitige Trägheitsmoment IT1 größer ist als das gesamte elektromotorseitige Trägheitsmoment IT2.
  • Wie in 1 dargestellt ist, ist die vorliegende Ausführungsform ferner derart ausgebildet, dass ein Teil des Leistungsübertragungspfades zwischen der Eingangswelle 18 und den Antriebsrädern 40 durch den Planetengetriebesatz 22 gebildet wird, der das Sonnenrad S1 umfasst, das mit dem ersten Elektromotor M1 durch die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 verbunden ist, das Hohlrad R1, das mit den Antriebsrädern 40 verbunden ist, und den Träger CA1, der mit der Eingangswelle 18 verbunden ist und das Planetenrad P1 trägt, das zwischen dem Sonnenrad 51 und dem Hohlrad R1 angeordnet ist, so dass das Planetenrad P1 um seine Achse und um die Achse des Planetengetriebesatzes 22 drehbar ist. Das Motormoment Te wird somit entsprechend dem Übersetzungsverhältnis ρ des Planetengetriebesatzes 22 verringert, bevor das Motormoment Te auf die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 übertragen wird, so dass die Größe der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 verglichen zu der verkleinert werden kann, bei der die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 zwischen dem Planetengetriebesatz 22 und der Maschine 14 angeordnet ist, beispielsweise zwischen der Eingangswelle 18 und der Maschine 14. Es sei weiter angemerkt, dass ein Einfluss des Trägheitsmoments I1 des ersten Drehabschnitts 104 auf die Eingangswelle 18 während des Betriebs der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 größer ist, wenn der Planetengetriebesatz 22 zwischen der Eingangswelle 18 und dem ersten Drehabschnitt 104 angeordnet ist, verglichen zu dem Fall, bei dem der Planetengetriebesatz 22 nicht dazwischen angeordnet ist, so dass der vorstehend beschriebene Vorteil, der durch Anordnung derart, dass das Trägheitsmoment I1 des ersten Drehabschnitts 104 geringer ist als das Trägheitsmoment I2 des zweiten Drehabschnitts 106, nämlich der Vorteil, dass die zeitweilig auf die Eingangswelle 18 während des Betriebs der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 wirkende Last verringert werden kann, noch besser erreicht werden kann. Insbesondere kann der Vorteil der Verringerung der Last beim Vorliegen einer Schwankung der Last (des Drehmoments), welche zeitweilig bzw. vorübergehend auf die Eingangswelle 18 während des Betriebs der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 wirkt, erreicht werden, wie in 3 gezeigt ist.
  • Die vorliegende Ausführungsform ist überdies so ausgebildet, dass die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 im Gehäuse 12 angeordnet ist, in welchem der Planetengetriebesatz 22 aufgenommen ist, und mit dem Schmiermittel geschmiert wird, welches den Planetengetriebesatz 22 schmiert. Hierdurch ist es möglich, zuverlässiger ein Eindringen von Fremdkörpern in die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 zu vermeiden, als wenn die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 außerhalb des Gehäuse 12 angeordnet wäre, und die Verschlechterung sowie ein Rosten der Abschnitte der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24, die aneinander während des Betriebs reiben, kann verringert werden. Dementsprechend kann die mechanische Zuverlässigkeit der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 erhöht werden. Außerdem ist es nicht notwendig, eine zusätzliche oder weitere Struktur zum Schmieren der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 zu schaffen.
  • Die vorliegende Ausführungsform ist ferner derart ausgebildet, dass der erste Drehabschnitt 104 das Reibungsplattenelement 92 umfasst, während der zweite Drehabschnitt 106 das Paar Druckelemente 96 umfasst, welche das Reibungsplattenelement 92 reibend bzw. gleitend berühren, sowie den Druckmechanismus 102, der ausgebildet ist, um die Druckelemente 96 gegen das Reibungsplattenelement 92 zu drücken. Somit kann eine herkömmlich für ein Fahrzeug verwendete Drehmomentbegrenzungsvorrichtung im Leistungsübertragungssystem 10 verwendet werden.
  • Die vorliegende Ausführungsform ist ferner derart ausgebildet, dass das Paar Druckelemente 96 koaxial mit dem Planetengetriebesatz 22 angeordnet ist, also koaxial mit der ersten Achse RC1, und radial außerhalb des vorstehend beschriebenen Planetenrades P1. In diesem Fall können die Druckelemente 96 des Planetengetriebesatzes 22 und das Planetenrad P1 oder das Element (Planetenwelle 86), durch welche das Planetenrad P1 am Träger CA gelagert ist, derart angeordnet werden, dass sie einander in Richtung der Erstreckung der ersten Achse RC1 überlappen, wie in 2 gezeigt. Die Länge in Richtung der Erstreckung der ersten Achse RC1, in welche der Planetengetriebesatz 22 und die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 angeordnet sind, kann somit verglichen zu der verringert werden, in welchem die Druckelemente 96 nicht radial außerhalb des Planetenrades P1 angeordnet sind.
  • Die vorliegende Ausführungsform ist weiterhin so ausgebildet, dass das Leistungsübertragungssystem 10 den Dämpfer 16 aufweist, der zwischen der Maschine 14 und der Eingangswelle 18 angeordnet ist, um das Moment von Einem von der Maschine 14 und der Eingangswelle 18 auf die Andere zu übertragen, und die Schwingung bzw. Schwankung des Moments zu absorbieren. Dementsprechend ist es möglich, die Übertragung einer Schwingung des Motormoments Te auf das Leistungsübertragungssystem 10 zu verringern. Es ist auch möglich, die Übertragung einer zeitweiligen Last aufgrund eines Trägheitsmoments der Maschine 14 auf die Eingangswelle 18 während des Betriebs der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 zu verringern.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um gleiche Elemente in unterschiedlichen Ausführungsformen zu bezeichnen, die hierbei nicht erneut beschrieben werden.
  • ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
  • In der vorliegenden zweiten Ausführungsform ist die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 in einem Fahrzeugleistungsübertragungssystem 210 angeordnet, das sich vom Aufbau des Leistungsübertragungssystems 10 gemäß der ersten Ausführungsform unterscheidet. 6 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Fahrzeugleistungsübertragungssystems 210 (nachfolgend als „Leistungsübertragungssystem 210” bezeichnet) gemäß der zweiten Ausführungsform. Wie in 6 dargestellt ist, ist das Leistungsübertragungssystem 210 ein Getriebe, das zwischen der Maschine 14 und den Antriebsrädern 40 angeordnet ist, um eine Antriebskraft von der Maschine 14 auf die Antriebsräder 40 zu übertragen. Das Leistungsübertragungssystem 210 hat ein Getriebe-(T/A)-Gehäuse 212 (nachfolgend als „Gehäuse 212” bezeichnet) als nicht drehbares Element und ist ausgebildet mit: dem Dämpfer 16, der operativ mit der Ausgangswelle (beispielsweise Kurbelwelle) der Maschine 14 verbunden ist, einer Eingangswelle 218, die von der Maschine 14 durch den Dämpfer 16 gedreht wird; dem ersten Elektromotor M1 entsprechend dem Elektromotor der vorliegenden Erfindung; einem ersten Planetengetriebesatz 220, der als Leistungserteilungsmechanismus dient; einem zweiten Planetengetriebesatz 222, der als Drehzahlverringerungsvorrichtung dient; und einem zweiten Elektromotor M2, der operativ mit den Antriebsrädern 40 verbunden ist, wobei diese Elemente in der geschriebenen Reihenfolge von Seiten der Maschine 14 her angeordnet sind (siehe 1).
  • Das vorliegende Leistungsübertragungssystem 210 ist vorzugsweise quer im Frontbereich eines Fahrzeugs 6 mit Frontantrieb installiert, also in einem FF-(Frontmotor-Frontantrieb)-Typ, um die Antriebsräder 40 anzutreiben. Im Leistungsübertragungssystem 210 wird die Antriebskraft der Maschine 14 von einem Ausgangszahnrad 224 sukzessive durch die Differenzialgetriebevorrichtung 36, die mit dem Ausgangszahnrad 224 durch eine Vielzahl von Zahnrädern verbunden ist, und durch ein Paar von Achsen 38 auf das Paar Antriebsräder 40 übertragen.
  • Die Eingangswelle 218 ist drehbar an ihren gegenüberliegenden Enden durch Kugellager 226 und 228 gelagert und an einem ihrer Enden mit der Maschine 14 durch den Dämpfer 16 verbunden, so dass die Eingangswelle 218 durch die Maschine 14 gedreht wird.
  • Der erste Planetengetriebesatz 220 ist ein Differenzialmechanismus, der zwischen der Maschine 14 und den Antriebsrädern 40 angeschlossen ist. In mehr Detail beschrieben ist der erste Planetengetriebesatz 220 eine Planetengetriebevorrichtung mit Einzelplanet, die mit Drehelementen (Elementen) ausgebildet ist, die bestehen aus: einem ersten Planetenrad P01; einem ersten Drehelement in Form eines ersten Trägers CA01, der das erste Planetenrad P01 trägt, so dass das erste Planetenrad P01 um seine Achse und eine Achse des ersten Planetengetriebesatzes drehbar ist; einem zweiten Drehelement in Form des ersten Sonnenrades S01; und einem dritten Drehelement in Form eines ersten Hohlrades R01, das mit dem ersten Sonnenrad S01 durch das erste Planetenrad P01 kämmt. Es ist klar, dass der erste Planetengetriebesatz 220 einem Planetengetriebesatz entsprechend der vorliegenden Erfindung entspricht.
  • Der erste Planetengetriebesatz 220 ist ein Leistungsverteilungsmechanismus, der betätigt werden kann, um eine Ausgabe der Maschine 14, die durch die Eingangswelle 218 übertragen wird, mechanisch auf den ersten Elektromotor M1 und das Ausgangszahnrad 224 zu übertragen. Der erste Planetengetriebesatz 220 ist nämlich derart ausgebildet, dass der erste Träger CA01 mit der Eingangswelle 218 verbunden ist, also mit der Maschine 14, und dass das erste Sonnenrad S01 mit dem ersten Elektromotor M1 durch die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 verbunden ist, während das erste Hohlrad R01 mit dem Ausgangszahnrad 224 verbunden ist. Da das erste Sonnenrad S01, der erste Träger CA01 und das erste Hohlrad R01 relativ zueinander drehbar sind, wird die Ausgabe bzw. Ausgangsleistung der Maschine 14 auf den ersten Elektromotor M1 und Ausgangszahnrad 224 verteilt, und der erste Elektromotor M1 wird als elektrischer Generator durch einen Teil der Ausgabe der Maschine 14, die auf den ersten Elektromotor M1 verteilt wurde, betrieben. Eine dadurch erzeugte elektrische Energie vom ersten Elektromotor M1 wird in einer Speichervorrichtung für elektrische Energie gespeichert oder dazu verwendet, um den zweiten Elektromotor M2 anzutreiben. Wenn der Differenzialzustand des ersten Planetengetriebesatzes 220 durch den ersten Elektromotor M1 gesteuert wird, während das Leistungsübertragungssystem 210 in einen stufenlos variablen Schaltzustand (elektrischer CVT-Zustand) geschaltet ist, funktioniert das Leistungsübertragungssystem 210 als elektrisch gesteuertes stufenlos variables Getriebe, in welchem die Drehzahl des Ausgangszahnrades 224 stufenlos variabel unabhängig von der bestimmten Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine 14 gesteuert wird.
  • Der zweite Planetengetriebesatz 222 ist eine Planetengetriebevorrichtung mit Einzelplanet, die mit Drehelementen ausgebildet ist, die bestehen aus: einem zweiten Sonnenrad S02, einem zweiten Planetenrad P02, einem zweiten Träger CA02, der das zweite Planetenrad P02 derart trägt, dass das zweite Planetenrad P02 um seine Achse und eine Achse des zweiten Planetengetriebesatzes drehbar ist; und einem zweiten Hohlrad R02, das mit dem zweiten Sonnenrad S02 durch das zweite Planetenrad P02 kämmt. Es sei angemerkt, dass das erste Hohlrad R01 des ersten Planetengetriebesatzes 220 und das zweite Hohlrad R02 des zweiten Planetengetriebesatzes 222 integral miteinander als zusammengebautes Zahnrad ausgebildet sind, das einen radial äußeren Abschnitt hat, der als Ausgangszahnrad 224 dient.
  • Bei diesem zweiten Planetengetriebesatz 222 ist der zweite Träger CA02 am Gehäuse 212 befestigt und kann sich somit nicht drehen, und das zweite Sonnenrad S02 ist mit dem zweiten Elektromotor M2 verbunden, während das zweite Hohlrad R02 mit dem Ausgangszahnrad 224 verbunden ist. Der zweite Elektromotor M2 ist nämlich mit dem Ausgangszahnrad 224 und dem ersten Hohlrad R01 des ersten Planetengetriebesatzes 220 durch den zweiten Planetengetriebesatz 222 verbunden. Bei dieser Ausbildung wird das zweite Sonnenrad S02 durch die Drehbewegung des zweiten Elektromotors M2 gedreht, um das Fahrzeug zu starten, und die Drehzahl des zweiten Sonnenrades S02 wird durch den zweiten Planetengetriebesatz 222 verringert, bevor die Drehbewegung des zweiten Sonnenrades S02 auf das Ausgangszahnrad 224 übertragen wird.
  • Die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 ist zwischen dem ersten Sonnenrad S01 des ersten Planetengetriebesatzes 220 und dem ersten Elektromotor M1 angeordnet, wie bei der ersten Ausführungsform, und der motorseitige (sonnenradseitige) erste Drehabschnitt 104 wird zusammen mit dem ersten Sonnenrad S01 um die erste Achse RC1 gedreht, während der zweite Drehabschnitt 106 auf Seiten des ersten Elektromotors M1 zusammen mit dem ersten Elektromotor M1 um die Achse RC1 gedreht wird. Das bedeutet, der erste Drehabschnitt 104 besteht aus dem Reibungsplattenelement 92 während der zweite Drehabschnitt 106 aus dem Abdeckelement 94, dem Paar Druckelemente 96, der konische Scheibenfeder 98 und dem Haltering 100 besteht. Das Reibungsplattenelement 92 ist beispielsweise mit dem ersten Sonnenrad S01 derart verbunden bzw. verkeilt, dass das Reibungsplattenelement 92 zusammen mit dem ersten Sonnenrad S01 gedreht wird, während das Abdeckelement 94 beispielsweise mit der Elektromotorausgangswelle 74 des ersten Elektromotors M1 derart verkeilt ist, dass das Abdeckelement 94 zusammen mit der Elektromotorausgangswelle 74 gedreht wird.
  • Die vorliegende zweite Ausführungsform, in welcher der Leistungsübertragungspfad von der Maschine 14 zum ersten Elektromotor M1 den gleichen Aufbau hat wie bei der ersten Ausführungsform, erzielt die gleichen Vorteile wie bei der ersten Ausführungsform.
  • Während Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung zum Zwecke der Darstellung beschrieben wurden, ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung mit verschiedenen Änderungen und Verbesserungen ausgeführt werden kann, die für jene mit entsprechendem Fachwissen ersichtlich sind.
  • Bei der dargestellten ersten Ausführungsform ist beispielsweise (i) das Trägheitsmoment I1 des ersten Drehabschnitts 104 um seine Achse geringer als das Trägheitsmoment I2 des zweiten Drehabschnitts 106 um seine Achse, und (ii) das gesamte motorseitige Trägheitsmoment IT1 ist geringer als das gesamte elektromotorseitige Trägheitsmoment IT2. Jedoch müssen die beiden vorgenannten Bedingungen (i) und (ii) nicht erfüllt sein, und das Leistungsübertragungssystem 10 kann derart ausgebildet sein, dass lediglich eine der vorgenannten beiden Bedingungen (i) und (ii) erfüllt ist.
  • In der dargestellten ersten Ausführungsform ist der Planetengetriebesatz 22 zwischen der Eingangswelle 18 und der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 angeordnet. Diese Positionsbeziehung ist jedoch nicht wesentlich und eine Mehrzahl von Planetengetriebesätzen kann zwischen der Eingangswelle 18 und der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 angeordnet sein.
  • Bei dem Planetengetriebesatz 22 entsprechend der dargestellten ersten Ausführungsform ist der Träger CA1 mit der Eingangswelle 18 verbunden, und das Sonnenrad S1 ist mit dem ersten Elektromotor M1 durch die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 verbunden, während das Hohlrad R1 mit dem ersten Antriebszahnrad 20 verbunden ist. Diese Beziehung der Verbindung ist jedoch nicht wesentlich, solange die Eingangswelle 18, der erste Elektromotor M1 und das erste Antriebszahnrad 20 mit entsprechend ausgewählten Bestandteilen der drei Drehelemente CA1, S1 und R1 des Planetengetriebesatzes 22 verbunden sind.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Eingangswelle 18 mit der Maschine 14 durch den Dämpfer 16 verbunden. Gleichwohl kann auf den Dämpfer 16 verzichtet werden und die Eingangswelle 18 kann direkt mit der Maschine 14 oder indirekt über einen Übertragungsriemen oder Zahnräder verbunden sein.
  • In der dargestellten ersten Ausführungsform wird der erste Drehabschnitt 104 durch das Reibungsplattenelement 92 gebildet, während der zweite Drehabschnitt 106 durch das Abdeckelement 94, das Paar Druckelemente 96, die konische Scheibenfeder 98 und den Haltering 100 gebildet wird. Die Bestandteile der ersten und zweiten Drehabschnitte 104, 106 ist jedoch nicht auf jene der ersten Ausführungsform beschränkt.
  • In der dargestellten ersten Ausführungsform ist das Paar Druckelemente 96 radial außerhalb des Planetenrades P1 koaxial mit der ersten Achse RC1 angeordnet, wie in 2 gezeigt. Diese radiale Positionsbeziehung ist jedoch nicht wesentlich.
  • In der dargestellten ersten Ausführungsform ist die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 eine nasse Drehmomentbegrenzungsvorrichtung, die im Gehäuse 12 angeordnet ist, in welchem der Planetengetriebesatz 22 angeordnet ist. Die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 kann jedoch auch eine trockene Drehmomentbegrenzungsvorrichtung sein, die außerhalb des Gehäuses 12 angeordnet ist.
  • In der dargestellten ersten Ausführungsform ist kein Getriebe im Leistungsübertragungspfad zwischen dem ersten Antriebszahnrad 20 und den Antriebsrädern 40 vorgesehen. Gleichwohl kann ein manuelles oder automatisches Getriebe im Leistungsübertragungspfad zusätzlich zum Planetengetriebesatz 22 vorgesehen sein.
  • In der dargestellten zweiten Ausführungsform ist das Leistungsübertragungssystem 210 mit dem ersten Planetengetriebesatz 220, dem zweiten Planetengetriebesatz 222 und dem ersten Elektromotor M1 ausgebildet. Die Konfiguration des Leistungsübertragungssystems 210 ist dabei jedoch nicht wesentlich. Beispielsweise kann das Leistungsübertragungssystem 210 durch ein Leistungsübertragungssystem für ein so genanntes „Parallelhybridfahrzeug” ersetzt werden, das nicht mit dem ersten Planetengetriebesatz 220, dem zweiten Planetengetriebesatz 222 und dem ersten Motor M1 ausgebildet ist, und in welchem die Maschine 14, eine Kupplung, eine Eingangswelle 218, der zweite Elektromotor M2 und die Antriebsräder 40 in Reihe miteinander verbunden sind. Im Leistungsübertragungssystem für dieses Parallelhybridfahrzeug entspricht der zweite Elektromotor M2 dem Elektromotor entsprechend der vorliegenden Erfindung, und die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 24 ist zwischen der Eingangswelle 218 und dem zweiten Elektromotor M2 angeordnet. Wenn die vorliegende Erfindung auf ein Leistungsübertragungssystem für das vorstehend genannte Parallelhybridfahrzeug verwendet wird, kann die Verschlechterung der Haltbarkeit der Eingangswelle 218 verringert werden, wie bei der dargestellten zweiten Ausführungsform. Da die vorstehend beschriebene Kupplung im Bedarfsfall zwischen der Maschine 14 und der Eingangswelle 218 vorgesehen werden kann, kann das Leistungsübertragungssystem für das vorstehend genannte Parallelhybridfahrzeug auch ohne Kupplung ausgebildet werden.
  • In der dargestellten ersten Ausführungsform ist die Maschine 14 mit der Eingangswelle 18 über den Dämpfer 16 verbunden, so dass die Maschine 14 und die Eingangswelle 18 zusammen um eine gemeinsame erste Achse RC1 drehbar sind. Die Maschine 14 und die Eingangswelle 18 können auch nicht koaxial miteinander auf derselben ersten Achse RC1 angeordnet sein und können beispielsweise operativ miteinander durch einen Riemen oder Zahnräder verbunden sein.
  • Obgleich der Planetengetriebesatz 22 der ersten Ausführungsform ein Typ mit Einzelplaneten ist, kann der Planetengetriebesatz 22 auch durch einen Planetengetriebesatz mit Doppelplanet ersetzt werden.
  • Auch wenn das Leistungsübertragungssystem 10 gemäß der dargestellten ersten Ausführungsform keine Leistungsunterbrechungsvorrichtung, wie beispielsweise eine Kupplung, die zwischen der Maschine 14 und dem Planetengetriebesatz 22 angeordnet ist, aufweist, kann das Leistungsübertragungssystem 10 mit einer Leistungsunterbrechungsvorrichtung zwischen der Maschine 14 und dem Planetengetriebesatz 22 ausgebildet sein. Die vorstehend genannte Leistungsunterbrechungsvorrichtung kann ferner zwischen dem ersten Elektromotor M1 und dem zweiten Elektromotor M2, zwischen dem ersten Elektromotor M1 und dem Planetengetriebesatz 22 oder zwischen dem zweiten Elektromotor M2 und dem zweiten Antriebszahnrad 30 ausgebildet sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Leistungsübertragungssystem (Fahrzeugleistungsübertragungssystem)
    12
    Gehäuse (Hülle)
    14
    Verbrennungskraftmaschine bzw. Maschine
    16
    Dämpfer
    18
    Eingangswelle
    22
    Planetengetriebesatz
    24
    Drehmomentbegrenzungsvorrichtung
    40
    Antriebsräder
    92
    Reibungsplattenelement (Reibungsplatte)
    96
    Druckelemente
    102
    Druckmechanismus
    104
    erster Drehabschnitt
    106
    zweiter Drehabschnitt
    220
    erster Planetengetriebesatz (Planetengetriebesatz)
    M1
    erster Elektromotor (Elektromotor)
    RC1
    erste Achse (Drehachse des ersten und zweiten Drehabschnitts)
    S1
    Sonnenrad
    P1
    Planetenrad
    CA1
    Träger
    R1
    Hohlrad
    S01
    erstes Sonnenrad (Sonnenrad)
    P01
    erstes Planetenrad (Planetenrad)
    CA01
    erster Träger (Träger)
    R01
    erstes Hohlrad (Hohlrad)

Claims (7)

  1. Fahrzeugleistungsübertragungssystem, aufweisend: eine Eingangswelle (18; 218), die mit einer Verbrennungskraftmaschine (14) verbunden ist, einen Elektromotor (M1), der mit einem Leistungsübertragungspfad zwischen der Eingangswelle (18; 218) und Antriebsrädern (40) verbunden ist und einen Rotor (76) sowie einen Stator (72) aufweist, einen ersten Drehabschnitt (104), der auf der Seite der Verbrennungskraftmaschine (14) angeordnet ist, und einen zweiten Drehabschnitt (106), der auf der Seite des Elektromotors (M1) angeordnet ist, so dass die Eingangswelle (18; 218), der erste Drehabschnitt (104) und der zweite Drehabschnitt (106) relativ zueinander drehbar sind und jeweils um eine vorgegebene Drehachse (RC1) drehbar sind, der Rotor (76) des Elektromotors (M1) mit dem zweiten Drehabschnitt (106) verbunden ist und der Stator (72) des Elektromotors (M1) an einem Gehäuse (12; 212) befestigt ist, wobei der erste Drehabschnitt (104) und der zweite Drehabschnitt (106) eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung (24) bilden, die derart ausgebildet ist, dass sie durch eine Gleitbewegung zwischen dem ersten Drehabschnitt (104) und dem zweiten Drehabschnitt (106) ein Übertragungsmoment (TIM), das zwischen dem ersten und zweiten Drehabschnitt (104, 106) übertragen werden soll, auf eine vorgegebene Obergrenze (T1) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Leistungsübertragungspfades zwischen der Eingangswelle (18; 218) und den Antriebsrädern (40) durch einen Planetengetriebesatz (22; 220) gebildet wird, der ein Sonnenrad (S1; S01) aufweist, das mit dem Elektromotor (M1) durch die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung (24) verbunden ist, ein Hohlrad (R1; R01), das mit den Antriebsrädern (40) verbunden ist, und einen Träger (C1; C01), der mit der Eingangswelle (18; 218) verbunden ist und ein Planetenrad (P1; P01) trägt, das zwischen dem Sonnenrad (S1; S01) und dem Hohlrad (R1; R01) angeordnet ist, so dass das Planetenrad (P1; P01) um seine Achse und eine Achse des Planetengetriebesatzes (22; 220) drehbar ist, und ein Trägheitsmoment (I1) des ersten Drehabschnitts (104) um die vorgegebene Drehachse (RC1) geringer ist als ein Trägheitsmoment (I2) des zweiten Drehabschnitts (106) um die vorgegebene Drehachse (RC1).
  2. Fahrzeugleistungsübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein gesamtes verbrennungskraftmaschinenseitiges Trägheitsmoment (IT1), das die Summe der Trägheitsmomente von Drehelementen um deren Drehachse (RC1) im Leistungsübertragungspfad von der Eingangswelle (18; 218) zum ersten Drehabschnitt (104) ist, geringer ist, als ein gesamtes elektromotorseitiges Tragheitsmoment (IT2), das die Summe der Trägheitsmomente von Drehelementen um deren Drehachse (RC1) im Leistungsübertragungspfad von dem Elektromotor (M1) zum zweiten Drehabschnitt (106) ist.
  3. Fahrzeugleistungsübertragungssystem, aufweisend: eine Eingangswelle (18; 218), die mit einer Verbrennungskraftmaschine (14) verbunden ist, einen Elektromotor (M1), der mit einem Leistungsübertragungspfad zwischen der Eingangswelle (18; 218) und Antriebsrädern (40) verbunden ist und einen Rotor (76) sowie einen Stator (72) aufweist, einen ersten Drehabschnitt (104), der auf der Seite der Verbrennungskraftmaschine (14) angeordnet ist, und einen zweiten Drehabschnitt (106), der auf der Seite des Elektromotors (M1) angeordnet ist, so dass die Eingangswelle (18; 218), der erste Drehabschnitt (104) und der zweite Drehabschnitt (106) relativ zueinander drehbar sind und jeweils um eine vorgegebene Drehachse (RC1) drehbar sind, der Rotor (76) des Elektromotors (M1) mit dem zweiten Drehabschnitt (106) verbunden ist und der Stator (72) des Elektromotors (M1) an einem Gehäuse (12; 212) befestigt ist, wobei der erste Drehabschnitt (104) und der zweite Drehabschnitt (106) eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung (24) bilden, die derart ausgebildet ist, dass sie durch eine Gleitbewegung zwischen dem ersten Drehabschnitt (104) und dem zweiten Drehabschnitt (106) ein Übertragungsmoment (TLM), das zwischen dem ersten und zweiten Drehabschnitt (104, 106) übertragen werden soll, auf eine vorgegebene Obergrenze (T1) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Leistungsübertragungspfades zwischen der Eingangswelle (18; 218) und den Antriebsrädern (40) durch einen Planetengetriebesatz (22; 220) gebildet wird, der ein Sonnenrad (S1; S01) aufweist, das mit dem Elektromotor (M1) durch die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung (24) verbunden ist, ein Hohlrad (R1; R01), das mit den Antriebsrädern (40) verbunden ist, und einen Träger (C1; C01), der mit der Eingangswelle (18; 218) verbunden ist und ein Planetenrad (P1; P01) trägt, das zwischen dem Sonnenrad (S1; S01) und dem Hohlrad (R1; R01) angeordnet ist, so dass das Planetenrad (P1; P01) um seine Achse und eine Achse des Planetengetriebesatzes (22; 220) drehbar ist, und dass ein gesamtes verbrennungskraftmaschinenseitiges Trägheitsmoment (IT1), das die Summe der Trägheitsmomente von Drehelementen um deren Drehachse (RC1) im Leistungsübertragungspfad von der Eingangswelle (18; 218) zum ersten Drehabschnitt (104) ist, geringer ist, als ein gesamtes Elektromotorseitiges Trägheitsmoment (IT2), das die Summe der Trägheitsmomente von Drehelementen um deren Drehachse (RC1) im Leistungsübertragungspfad von dem Elektromotor (M1) zum zweiten Drehabschnitt (106) ist.
  4. Fahrzeugleistungsübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung (24) in einem Gehäuse (12; 212) angeordnet ist, in welchem der Planetengetriebesatz (22; 220) aufgenommen ist, und durch ein Schmiermittel geschmiert wird, das den Planetengetriebesatz (22; 220) schmiert.
  5. Fahrzeugleistungsübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drehabschnitt (104) eine Reibungsplatte (92) aufweist, während der zweite Drehabschnitt (106) ein Druckelement (96) aufweist, das reibend mit der Reibungsplatte (92) in Kontakt steht, und einen Druckmechanismus (102), der derart ausgebildet ist, um das Druckelement (96) gegen die Reibungsplatte (92) zu drücken.
  6. Fahrzeugleistungsübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drehabschnitt (104) eine Reibungsplatte (92) aufweist, während der zweite Drehabschnitt (106) ein Druckelement (96) aufweist, das reibend mit der Reibungsplatte (92) in Kontakt steht, und einen Druckmechanismus (102), der derart ausgebildet ist, um das Druckelement (96) gegen die Reibungsplatte (92) zu drücken, und dass das Druckelement (96) radial außerhalb des Planetenrades (P1; P01) bezüglich einer Mittelachse des Planetengetriebesatzes (22; 220) angeordnet ist.
  7. Fahrzeugleistungsübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämpfer (16) zwischen der Verbrennungskraftmaschine (14) und der Eingangswelle (18; 218) angeordnet ist, um ein Moment von Einem von der Verbrennungskraftmaschine (14) und der Eingangswelle (18; 218) auf das Andere zu übertragen, und um eine Drehmomentschwankung auszugleichen.
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