DE102008026426A1 - Hydrodynamische Kopplungsvorrichtung für Hybridfahrzeuge - Google Patents

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Abstract

Hydrodynamische Kopplungsvorrichtung die Folgendes aufweist: ein Gehäuse; eine Dichtplatte, die drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; eine Pumpe, die in dem Gehäuse angeordnet ist; eine Turbine, die in dem Gehäuse angeordnet ist und sich in fluidischer Verbindung mit der Pumpe befindet; und eine Trockenkammer, die zumindest teilweise von dem Gehäuse und der Abdichtplatte eingeschlossen ist. Hydrodynamische Kopplungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: ein Gehäuse; einen Elektromotor, der drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; eine fluidische Kopplung, die eine Pumpe aufweist, die drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; und eine Turbine, die drehfest mit einer Ausgangsnabe verbunden ist. Die fluidische Kopplungsvorrichtung weist kein Leitrad auf. Hydrodynamische Kopplungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: einen Raum, der zwischen einer Statorwelle und einer Pumpennabe gebildet wird und eine Hülse, die in dem Raum angeordnet ist. Die Hülse teilt den Raum in einen ersten und in einen zweiten Kanal auf.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung bezieht sich allgemein auf hydrodynamische Drehmomentübertragungsvorrichtungen und genauer auf eine hydrodynamische Kopplungsvorrichtung für hybride Anwendungen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1 stellt ein allgemeines Blockschaltbild dar, welches die Beziehung zwischen Motor 7, Drehmomentwandler 10, Getriebe 8 und der Differential-/Achsanordnung 9 in einem typischen Fahrzeug zeigt. Es ist bekannt, dass ein Drehmomentwandler verwendet wird, um Drehmoment von einem Motor an ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs zu übertragen.
  • Die drei Hauptkomponenten des Drehmomentwandlers sind die Pumpe 37, die Turbine 38 und das Leitrad 39. Der Drehmomentwandler wird zu einer abgeschlossenen Kammer, wenn die Pumpe an den Deckel 11 angeschweisst wird. Der Deckel ist mit der Flex-Platte 41 verbunden, welche wiederum mit der Kurbelwelle 42 des Motors 7 verschraubt ist. Der Deckel kann mit der Flex-Platte unter Verwendung von Nasen oder Stehbolzen verbunden werden, die an den Deckel geschweisst sind. Die geschweisste Verbindung zwischen der Pumpe und dem Deckel überträgt Motordrehmoment auf die Pumpe. Deshalb dreht sich die Pumpe immer mit Motordrehzahl. Es ist die Aufgabe der Pumpe, diese Drehbewegung zu nutzen, um das Fluid radial nach Aussen und axial in Richtung der Turbine zu bewegen. Daher ist die Pumpe eine Zentrifugalpumpe, welche Fluid von einem kleinen radialen Einlass zu einem grossen radialen Auslass bewegt und damit die Energie in dem Fluid erhöht. Der erforderliche Druck um die Getriebekupplungen und die Drehmomentwandlerkupplung in Eingriff zu bringen wird von einer zusätzlichen Pumpe im Getriebe geliefert, welche von der Pumpennabe angetrieben wird.
  • In dem Drehmomentwandler 10 wird ein Fluidkreislauf von der Pumpe, manchmal Impeller genannt, der Turbine und dem Leitrad, manchmal Reaktor genannt, erzeugt. Der Fluidkreislauf ermöglicht eine fortlaufende Drehung des Motors, wenn das Fahrzeug stillsteht und beschleunigt das Fahrzeug, wenn dies vom Fahrer gewünscht wird. Der Drehmomentwandler verstärkt das Motordrehmoment mit dem Drehmomentverhältnis, ähnlich einem Untersetzungsgetriebe. Das Drehmomentverhältnis ist das Verhältnis von Ausgangsdrehmoment zu Eingangsdrehmoment. Das Drehmomentverhältnis ist bei geringen Turbinendrehzahlen, oder bei Drehzahl Null der Turbine, auch Stillstand genannt, am höchsten. Die Drehmomentverhältnisse bei Stillstand sind üblicherweise in einem Bereich von 1,8 bis 2,2. Das bedeutet, das Ausgangsdrehmoment des Drehmomentwandlers ist 1,8- bis 2,2-mal grösser als das Eingangsdrehmoment. Die Ausgangsdrehzahl ist jedoch wesentlich niedriger, als die Eingangsdrehzahl, da die Turbine mit dem Ausgang verbunden ist und sich nicht dreht, der Eingang sich aber mit Motordrehzahl dreht.
  • Die Turbine 38 verwendet die Fluidenergie, die sie von der Pumpe 37 erhält, um das Fahrzeug anzutreiben. Das Turbinenrad 22 ist mit der Turbinennabe 19 verbunden. Die Turbinennabe 19 verwendet eine Keilwellenverzahnung, um Turbinendrehmoment an die Getriebeeingangswelle 43 zu übertragen. Die Eingangswelle ist mit den Rädern des Fahrzeuges durch Zahnräder und Wellen in dem Getriebe 8 und in dem Achsdifferential 9 verbunden. Die Kraft des Fluides, welche die Turbinenschaufel beaufschlagt, wird von der Turbine als Drehmoment ausgegeben. Axiale Drucklager 31 stützen die Komponenten gegen die durch das Fluid aufgebrachten Axialkräfte. Wenn das Ausgangsmoment ausreicht, um die Trägheit des stillstehenden Fahrzeugs zu überwinden, dann beginnt das Fahrzeug sich zu bewegen.
  • Nachdem die Fluidenergie von der Turbine in Drehmoment verwandelt wurde, ist immer noch etwas Energie in dem Fluid enthalten. Das Fluid, welches aus dem kleinen radialen Auslass 44 austritt, würde normalerweise so in die Pumpe eintreten, dass es der Drehung der Pumpe entgegenwirkt. Das Leitrad 39 wird verwendet, um das Fluid umzulenken, um die Beschleunigung der Pumpe zu unterstützen und damit das Drehmomentverhältnis zu verbessern. Das Leitrad 39 ist mit der Leitradwelle 45 durch eine Freilaufkupplung 46 verbunden. Die Leitradwelle ist mit dem Getriebegehäuse 47 verbunden und dreht sich nicht. Die Freilaufkupplung 46 verhindert, dass sich das Leitrad 39 bei geringen Drehzahlverhältnissen dreht, wenn sich die Pumpe schneller als die Turbine dreht. Fluid, welches in das Leitrad 39 aus dem Turbinenauslass 44 eintritt, wird von den Leitschaufeln 48 umgelenkt, um in die Pumpe 37 in Drehrichtung einzutreten.
  • Die Schaufel Eintritts- und Austrittswinkel, die Form des Pumpenrades und des Turbinenrades und der Gesamtdurchmesser des Drehmomentwandlers, beeinflussen seine Leistung. Die Auslegungsparameter umfassen das Drehmomentverhältnis, den Wirkungsgrad und die Fähigkeit des Drehmomentwandlers, Drehmoment zu übertragen, ohne es dem Motor zu ermöglichen „hochzudrehen". Dies tritt ein wenn der Drehmomentwandler zu klein ist und die Pumpe den Motor nicht verlangsamen kann.
  • Bei niedrigen Drehzahlverhältnissen funktioniert der Drehmomentwandler gut, und lässt den Motor drehen, während das Fahrzeug stillsteht, und verstärkt das Motordrehmoment und erhöht damit die Fahrleistungen. Bei Drehzahlverhältnissen kleiner als 1 ist der Wirkungsgrad des Drehmomentwandlers geringer als 100%. Das Drehmomentverhältnis des Drehmomentwandlers verringert sich fortlaufend von einem Maximum von ungefähr 1,8 bis 2,2 zu einem Drehmomentverhältnis von ungefähr 1, wenn die Turbinendrehzahl sich an die Pumpendrehzahl annähert. Das Drehzahlverhältnis, wenn das Drehmomentverhältnis 1 erreicht, wird Kopplungspunkt genannt. An diesem Punkt muss das Fluid, welches in den Statur eintritt, nicht mehr umgelenkt werden, und die Freilaufkupplung im Leitrad ermöglicht es dem Leitrad, sich in der gleichen Richtung wie die Pumpe und die Turbine zu drehen. Da das Leitrad das Fluid nicht umlenkt, ist die Drehmomentabgabe des Drehmomentwandlers identisch mit der Drehmomenteinleitung. Der gesamte Fluidkreislauf dreht sich gemeinsam.
  • Der maximale Wirkungsgrad des Drehmomentwandlers ist wegen der Verluste im Fluid auf 92–93% begrenzt. Daher wird die Drehmomentwandlerkupplung 49 eingesetzt, um den Drehmomentwandlereingang mechanisch mit dem Ausgang zu verbinden, was den Wirkungsgrad auf 100% verbessert. Die Kolbenplatte 17 wird hydraulisch angedrückt, wenn dies von der Getriebesteuerung angesteuert wird. Die Kolbenplatte 17 ist zur Turbinennabe 19 hin an ihrem Innendurchmesser mit dem O-Ring 18 abgedichtet, und gegenüber dem Deckel 11 an ihrem Aussendurchmesser mit dem Reibmaterialring 51 abgedichtet. Diese Dichtungen erzeugen eine Druckkammer und bringen die Kolbenplatte 17 in Eingriff mit dem Deckel 11. Diese mechanische Verbindung überbrückt den Fluidkreislauf des Drehmomentwandlers.
  • Die mechanische Verbindung der Drehmomentwandlerkupplung 49 überträgt wesentlich mehr Drehschwingungen vom Motor auf den Antriebsstrang. Da der Antriebsstrang im Grunde ein Feder-Massesystem ist, können Drehmomentschwankungen vom Motor Eigenfrequenzen des Systems anregen. Ein Dämpfer wird verwendet um die Eigenfrequenzen des Antriebsstrangs aus dem Bereich des Fahrbetriebs zu verlagern. Der Dämpfer weist Federn 15 auf, die in Reihe mit dem Motor 7 und dem Getriebe 8 geschaltet sind, um die wirksame Federkonstante des Systems zu verringern und damit die Eigenfrequenz abzusenken.
  • Die Drehmomentwandlerkupplung 49 weist allgemein vier Komponenten auf:
    die Kolbenplatte 17, die Deckelplatten 12 und 16, die Federn 15 und den Flansch 13. Die Deckelplatten 12 und 16 übertragen Drehmoment von der Kolbenplatte 17 auf die Druckfedern 15. Die Fortsätze 52 der Deckelplatten werden um Federn 15 zur axialen Festlegung gebildet. Drehmoment von der Kolbenplatte 17 wird auf Deckelplatten 12 und 16 durch eine Nietverbindung übertragen. Die Deckelplatten 12 und 16 übertragen Drehmoment auf Druckfedern 15 durch Berührung mit einer Kante des Federfensters. Beide Deckelplatten wirken zusammen und lagern die Feder auf beiden Seiten der Federmittelachse. Die Federkraft wird auf den Flansch 13 durch Berührung mit einer Kante des Flanschfederfensters übertragen. Manchmal hat der Flansch eine Nase zum Verhindern von Drehbewegungen, oder einen Schlitz, der in einen Bereich der Deckelplatte eingreift, um übermässiges Zusammenpressen der Federn während des Auftretens von hohen Drehmomenten zu verhindern. Drehmoment von dem Flansch 13 wird auf die Turbinennabe 19 übertragen und auf die Getriebeeingangswelle 43.
  • Energieaufnahme kann durch Reibung, manchmal Hysterese genannt, erreicht werden, wenn dies gewünscht ist. Hysterese schliesst Reibung beim Eindrehen und beim Auseinanderdrehen der Dämpferplatten ein, so dass die tatsächliche Reibung verdoppelt wird. Das Hysteresepaket besteht allgemein aus einer Tellerfeder 14, die zwischen dem Flansch 13 und einer der Deckelplatten 16 angebracht ist, um den Flansch 13 in Berührung mit der anderen Deckelplatte 12 zu bringen. Durch Steuern der Grösse der Kraft, die von der Tellerfeder 14 aufgebracht wird, kann auch die Höhe des Reibmoments gesteuert werden. Übliche Hysteresewerte liegen im Bereich von 10–30 Nm.
  • Hybride Antriebsstränge enthalten einen Elektromotor zusätzlich zum Verbrennungsmotor, um das Fahrzeug anzutreiben. Das U.S. Patent Nr. 5,789,823 weist einen Elektromotor mit einem Drehmomentwandler auf. Jedoch erfordert diese Anordnung zusätzlich eine Freilaufkupplung und fünf Fluidkanäle zur Betätigung der Kupplung. Die Europäische Patentanmeldung Nr. 1,395,454 und die Deutsche Patentanmeldung Nr. 100 48 843 legen Erfindungen offen, welche den Elektromotor direkt an den Verbrennungsmotor koppeln, was den Wirkungsgrad während einer Bremsung mit Energierückgewinnung verschlechtert.
  • Daher, gibt es seit langem einen Bedarf für eine hydrodynamische Kopplungsvorrichtung für Hybridfahrzeuge, die einfacher aufgebaut ist. Es gibt auch einen Bedarf für eine hydrodynamische Kopplungsvorrichtung für Hybrid Fahrzeuge die einen höheren Wirkungsgrad bei Bremsungen mit Energierückgewinnung aufweist.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung weist allgemein eine hydrodynamische Kopplungsvorrichtung auf, die Folgendes aufweist: ein Gehäuse; eine Dichtplatte, die drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; eine Pumpe, die in dem Gehäuse untergebracht ist; eine Turbine, die in dem Gehäuse untergebracht ist, und sich in fluidischer Verbindung mit der Pumpe befindet; und eine Trockenkammer, die zumindest teilweise von dem Gehäuse und der Abdichtplatte umschlossen ist. In einer ersten Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Dämpfer auf, der in der Trockenkammer angeordnet ist. In einer zweiten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine erste Kupplung auf, die dazu eingerichtet ist, den Deckel antriebswirksam mit einer Führungswelle in Eingriff zu bringen, und die erste Kupplung weist eine Telefeder auf, und ist in der Trockenkammer angeordnet. In einer dritten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Kolbenkappe auf, um die Telefeder zu bewegen, um den Betrieb der ersten Kupplung zu steuern, und die Kolbenkappe umschliesst die Trockenkammer zumindest teilweise. Die Kolbenkappe und die Dichtplatte sind während des Betriebs der Kopplungsvorrichtung drehfest verbunden. In einer vierten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine zweite Kupplung auf, die dazu eingerichtet ist, die Turbine mit dem Gehäuse antriebswirksam in Eingriff zu bringen, und weist erste und zweite Fluidkammern auf. Fluiddrücke in der ersten und in der zweiten Fluidkammer können unabhängig gesteuert werden, um jeweils die zweite Kupplung und die Kolbenkappe zu betätigen. In einer fünften Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Drehmomentwandler auf, der die Pumpe enthält, und die Turbine und einen Elektromotor, wobei der Rotor mit dem Gehäuse verbunden ist.
  • Die vorliegende Erfindung weist allgemein auch eine hydrodynamische Kopplungsvorrichtung auf, die Folgendes aufweist: ein Gehäuse; einen Elektromotor, der drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; und eine fluidische Kopplung, die eine Pumpe aufweist, die drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; und eine Turbine, die drehfest mit einer Ausgangsnabe verbunden ist. Die fluidische Kopplung weist kein Leitrad auf. In einer ersten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Kupplung auf, die drehfest mit dem Gehäuse und mit der Turbine verbunden ist; eine zweite Kupplung ist in einem Drehmomentpfad zwischen einer Nasenplatte und einem Gehäuse angeordnet; und erste und zweite Fluidkammern. Der Fluiddruck in der ersten und in der zweiten Kammer ist unabhängig steuerbar, um jeweils die ersten und zweiten Kupplungen zu betätigen. In einer zweiten Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Dämpfer auf, der in dem Drehmomentpfad angeordnet ist.
  • Die vorliegende Erfindung weist weiterhin allgemein eine hydrodynamische Kopplungsvorrichtung auf, die Folgendes aufweist: ein Gehäuse; einen Elektromotor, der drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; eine Pumpe, die in dem Gehäuse angeordnet und drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; und eine Turbine, die in dem Gehäuse angeordnet ist und sich in fluidischer Verbindung mit der Pumpe befindet. Die Vorrichtung ist zur Anordnung in einem Getriebegehäuse eingerichtet, wenn sie in dem Getriebegehäuse untergebracht ist, dann bildet das Gehäuse einen Bereich einer Fluidkammer mit dem Getriebegehäuse und der Elektromotor ist innerhalb der Fluidkammer angeordnet. In einer ersten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine erste Kupplung auf, die drehfest mit dem Gehäuse und der Turbine verbunden ist; eine zweite Kupplung, die in einem Drehmomentpfad zwischen einer Nasenplatte und dem Gehäuse untergebracht ist; und erste und zweite Fluidkammern. Der Fluiddruck in den ersten und zweiten Fluidkammern kann unabhängig gesteuert werden, um jeweils die erste und eine zweite Kupplung zu betätigen. In einer zweiten Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Dämpfer auf, der in dem Drehmomentpfad untergebracht ist.
  • Die vorliegende Erfindung weist weiterhin allgemein eine hydrodynamische Kopplungsvorrichtung auf, die Folgendes aufweist: ein Gehäuse; einen Elektromotor, der drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; eine Pumpe, die in dem Gehäuse untergebracht und drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; und eine Turbine, die in dem Gehäuse untergebracht ist und sich in fluidischer Verbindung mit der Pumpe befindet; eine Platte; und ein Lager, das sich in Berührung mit der Platte und dem Gehäuse befindet. Die Vorrichtung ist zur Anordnung in einem Getriebegehäuse eingerichtet, und wenn sie in dem Getriebegehäuse angeordnet ist, dann ist die Platte mit dem Getriebegehäuse verbunden, und das Gehäuse wird radial von dem Lager zentriert. In einer ersten Ausführungsform enthält die Vorrichtung eine erste Kupplung, die drehfest mit dem Gehäuse und mit der Turbine verbunden ist; und eine zweite Kupplung, die in einem Drehmomentpfad zwischen einer Nasenplatte und dem Gehäuse angeordnet ist; und erste und zweite Fluidkammern. Die Fluiddrücke in den ersten und zweiten Kammern können unabhängig gesteuert werden, um jeweils die erste und zweite Kupplung zu betätigen. In einer zweiten Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Dämpfer auf, der in dem Drehmomentpfad angeordnet ist.
  • Weiterhin weist die vorliegende Erfindung allgemein eine hydrodynamische Kopplungsvorrichtung auf, welche Folgendes aufweist: ein Gehäuse; einen Elektromotor, der drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; eine Pumpe, die in dem Gehäuse angeordnet ist und drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; eine Turbine, die in dem Gehäuse angeordnet ist und sich in fluidischer Verbindung mit der Pumpe befindet; und einen Dämpfer, der drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist und ausserhalb des Gehäuses angebracht ist. Eine Feder für den Dämpfer wird von getrennten ersten und zweiten Platten und von dem Gehäuse gehalten. In einer ersten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Nasenplatte auf, wobei der Dämpfer in einem Drehmomentpfad zwischen der Nasenplatte und dem Gehäuse untergebracht ist. In einer zweiten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine erste Kupplung auf, die drehfest mit der Turbine verbunden ist, und sich in einem Drehmomentpfad von dem Gehäuse zu der Turbine befindet; eine zweite Platte, die drehfest mit dem Gehäuse und der Pumpe verbunden ist; und erste und zweite Fluidkammern. Die Fluiddrücke in der ersten und zweiten Kammer sind unabhängig steuerbar, um jeweils die erste und zweite Kupplung zu betätigen. In einer dritten Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Drehmomentwandler auf, der die Pumpe und die Turbine enthält.
  • Weiterhin weist die vorliegende Erfindung allgemein eine hydrodynamische Kopplungsvorrichtung auf, die einen Raum aufweist, der zwischen einer Leitradwelle und einer Pumpennabe gebildet wird, und eine Hülse, die in diesem Raum angeordnet ist. Die Hülse teilt den Raum in erste und zweite Kanäle auf. In einer ersten Ausführungsform weist die Vorrichtung ein Gehäuse auf; einen Elektromotor, der drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; einen Drehmomentwandler, der in dem Gehäuse angeordnet ist und eine Turbine und eine Pumpe aufweist; und eine erste Kupplung, die drehfest mit dem Gehäuse und der Pumpe verbunden ist und durch entsprechende Fluiddrücke in der ersten und zweiten Fluidkammer gesteuert werden kann. Der erste Kanal ist dazu eingerichtet, den Fluiddruck in der ersten Fluidkammer zu steuern, und die zweite Kammer ist dazu eingerichtet Fluid abzuleiten, welches sich zwischen den Dichtungen der ersten Fluidkammer befindet.
  • Weiterhin weist die vorliegenden Erfindung allgemein eine hydrodynamische Kopplungsvorrichtung auf, die Folgendes enthält: ein Gehäuse; einen Elektromotor, der drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; eine Pumpe, die in dem Gehäuse angeordnet ist; eine Turbine, die in dem Gehäuse angeordnet ist und ein Turbinenrad aufweist; eine erste Kupplung, die eine Druckplatte aufweist, die drehfest mit dem Turbinenrad verbunden ist; eine Dichtung zwischen dem Turbinenrad und der Druckplatte; eine Kupplungsplatte, die drehfest mit der Druckplatte verbunden ist; eine Kolbenplatte und eine Antriebsplatte, die mit der Kolbenplatte verbunden ist; und eine erste und eine zweite Kammer. Die Dichtung trennt zumindest teilweise die erste und zweite Kammer, und entsprechende Fluiddrücke in der ersten und zweiten Kammer können gesteuert werden, um die erste Kupplung zu betätigen. In einer ersten Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Dämpfer auf, der drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist und ausserhalb des Gehäuses angeordnet ist; und eine Nasenplatte. Der Dämpfer weist getrennte erste und zweite Platten auf, welche mit Bezug auf das Gehäuse eine Dämpferfeder festhalten, und der Dämpfer ist in einem Drehmomentpfad zwischen der Nasenplatte und dem Gehäuse angeordnet. In einer zweiten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine zweite Kupplung auf, die drehfest mit dem Gehäuse und der Pumpe verbunden ist, und eine dritte Kammer. Der Fluiddruck in der dritten Kammer steuert zumindest teilweise den Betrieb der zweiten Kupplung, und die erste und die dritte Kammer sind fluidisch von einander getrennt.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst allgemein auch ein Verfahren zum Betrieb einer hydrodynamischen Kopplungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: einen Elektromotor, der drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; eine Pumpe, die in dem Gehäuse angeordnet ist; eine Turbine, die in dem Gehäuse angeordnet ist und ein Turbinenrad aufweist; und eine Kupplung, die drehfest mit dem Gehäuse und der Pumpe verbunden ist und welches die folgenden Schritte aufweist: Aufteilen eines Raums, der zwischen einer Leitradwelle und einer Pumpennabe gebildet wird in erste und zweite getrennt Kanäle; Steuern des Fluiddrucks in einer ersten und einer zweiten Kammer für die Kupplung jeweils über den ersten und den zweiten Kanal; und Absenken des Drucks in der ersten Kammer, um die Kupplung zu schliessen.
  • Die vorliegende Erfindung weist weiterhin allgemein ein Verfahren zur Montage einer hydrodynamischen Kopplungsvorrichtung auf, welches folgende Schritte aufweist: drehfestes Verbinden eines Elektromotors mit einem Gehäuse; Anordnen einer Pumpe und einer Turbine in dem Gehäuse; Anordnen von ersten und zweiten Kupplungen in dem Gehäuse, wobei die erste Kupplung das Gehäuse mit der Pumpe verbindet, und die zweite Kupplung die Turbine und das Gehäuse verbindet; Verbinden eines Deckels mit dem Gehäuse; Anordnen einer Dämpferfeder und eines Flansches in einem von dem Gehäuse und dem Deckel gebildeten Raum; und Befestigen einer Platte an dem Deckel, so dass die Platte die Feder mit Bezug auf den Deckel und das Gehäuse festhält.
  • Es ist allgemein das Ziel der vorliegenden Erfindung eine hydrodynamische Kopplungsvorrichtung für Hybrid Fahrzeuge zur Verfügung zu stellen, die einfacher aufgebaut ist.
  • Diese und andere Aufgaben und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus der nun folgendes Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung und den beigefügten Zeichnungen und Patentansprüchen gut verständlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Art und Betriebsweise der vorliegenden Erfindung wird nun in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung genauer erläutert, wenn diese unter Betrachtung der beigefügten Zeichnungen gelesen wird, worin:
  • 1 ist ein allgemeines Blockdiagramm des Leistungsflusses in einem Kraftfahrzeug um die Beziehung und Funktion eines Drehmomentwandlers in dessen Antriebsstrang besser zu erklären;
  • 2 ist eine Querschnittansicht eines Drehmomentwandlers des Stands der Technik, welcher an dem Motor eines Kraftfahrzeugs befestigt gezeigt ist;
  • 3 ist eine linke Ansicht des Drehmomentwandlers aus 2, welche allgemein entlang der Linie 3-3 in 2 aufgenommen ist;
  • 4 ist eine Querschnittsansicht des in 2 und 3 gezeigten Drehmomentwandlers, welche allgemein entlang der Linie 4-4 in 3 aufgenommen ist;
  • 5 ist eine erste Explosionsansicht des Drehmomentwandlers, welcher in
  • 2 gezeigt wird, aus der Perspektive eines Betrachters, der den zerlegten Drehmomentwandler von Links sieht;
  • 6 ist eine zweite Explosionsansicht des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers aus der Perspektive eines Betrachters, der den zerlegten Drehmomentwandler von Rechts sieht;
  • 7A ist eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems, das räumliche Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden;
  • 7B ist eine perspektivische Ansicht eines Gegenstands in dem Zylinderkoordinatensystem von 7A, welches räumliche Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden;
  • 8 ist eine teilweise Querschnittsansicht einer hydrodynamischen Kopplungsvorrichtung gemäss der Erfindung
  • 9 ist eine teilweise Querschnittsansicht der hydrodynamischen Kopplungsvorrichtung gemäss der Erfindung; und
  • 10 ist eine teilweise Querschnittsansicht der hydrodynamischen Kopplungsvorrichtung gemäss der Erfindung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Eingangs ist festzuhalten, dass gleiche Bezugszahlen in verschiedenen Zeichnungsansichten gleiche oder funktional ähnliche elementare Bestandteile der Erfindung kennzeichnen. Obgleich die vorliegende Erfindung in Bezug auf derzeit bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wird, ist festzuhalten, dass die beanspruchte Erfindung nicht auf die offengelegten Ausführungsformen beschränkt ist.
  • Weiterhin ist festzuhalten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die betreffende Methodik und Werkstoffe und die beschriebenen Modifikationen beschränkt ist und als solche natürlich variiert werden kann. Es ist ebenso festzuhalten, dass die hier verwendeten Bezeichnungen nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen dienen und den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken, der nur durch die beigefügten Ansprüche eingeschränkt ist.
  • Falls nicht anders bestimmt, dann haben alle technischen und wissenschaftlichen Ausdrücke, die hier verwendet werden die gleiche Bedeutung wie sie allgemein von Fachleuten im Bereich der Technik, wo die Erfindung angesiedelt ist verstanden wird. Obgleich beliebige Verfahren, Vorrichtungen oder Werkstoffe, die ähnlich oder gleichwertig zu den Beschriebenen sind, beim Ausführen oder Ausprobieren der Erfindung verwendet werden können, werden nun bevorzugte Verfahren, Vorrichtungen und Werkstoffe beschrieben.
  • 7A ist eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems 80, welches räumliche Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden. Die vorliegende Erfindung wird zumindest teilweise in Zusammenhang mit einem Zylinderkoordinatensystem beschrieben. Das System 80 weist eine Längsachse 81 auf, welche im Folgenden als Bezug für Richtungsbezeichnungen und räumliche Bezeichnungen verwendet wird. Die Adjektive „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen sich jeweils auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, dem Radius 82 (der senkrecht zur Achse 81 ist), und dem Umfang 83. Die Adjektive „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen sich auch auf Ausrichtungen parallel zu den betreffenden Ebenen. Um die Anordnung von verschiedenen Ebenen zu verdeutlichen werden Gegenstände 84, 85 und 86 verwendet. Die Oberfläche 87 des Gegenstands 84 bildet eine axiale Ebene. Das bedeutet, die Achse 81 bildet eine Mantellinie. Die Oberfläche 88 des Gegenstands 85 bildet eine radiale Ebene. Das heisst, der Radius 82 bildet eine Mantellinie. Die Oberfläche 89 des Gegenstands 86 bildet eine Umfangsfläche. Das heisst, der Umfang 83 bildet eine Mantellinie. In einem weiteren Beispiel erfolgt die axiale Bewegung oder Anordnung parallel zur Achse 81, die radiale Bewegung oder Anordnung erfolgt parallel zum Radius 82, und die umfängliche Bewegung oder Anordnung erfolgt parallel zum Umfang 83. Die Drehung erfolgt mit Bezug auf die Achse 81.
  • Die Adverbien „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen sich jeweils auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82, oder zum Umfang 83. Die Adverbien „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen sich auch auf Ausrichtungen parallel zu den entsprechenden Ebenen.
  • 7B ist eine perspektivische Ansicht des Gegenstandes 90 in einem Zylinderkoordinatensystems 80 von 7A, welche räumliche Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden. Der zylindrische Gegenstand 90 steht für einen zylindrischen Gegenstand in einem Zylinderkoordinatensystem und schränkt die vorliegende Erfindung in keinster Weise ein. Der Gegenstand 90 weist eine axiale Oberfläche 91, eine radiale Oberfläche 92 und eine Umfangsfläche 93 auf. Die Oberfläche 91 ist Teil einer axialen Ebene, die Oberfläche 92 ist Teil einer radialen Ebene, und die Oberfläche 93 ist Teil einer Umfangsfläche.
  • 8 ist eine teilweise Querschnittsansicht der hydrodynamischen Kopplungsvorrichtung 100 gemäss der vorliegenden Erfindung. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Vorrichtung 100 für hybride Anwendungen verwendet, z. B. in einem Getriebegehäuse, wie dem Gehäuse 102. Die hydrodynamische Kopplung 100 weist eine Pumpe 104, eine Turbine 106, und ein Leitrad 108 auf. Die Pumpe und die Turbine befinden sich in fluidischer Verbindung, wie in der Technik bekannt ist, und sind in dem Gehäuse 109 untergebracht. Die Antriebsplatte 110 ist an einem Turbinenrad 112 befestigt. Die Kupplungsplatte 114 befindet sich antriebswirksam im Eingriff oder ist drehfest mit der Dichtplatte 116 mit der Feder 118 verbunden. Mit drehfest verbunden oder befestigt ist gemeint, dass die Platten so verbunden sind, dass sich die zwei Komponenten gemeinsam drehen, d. h. die Komponenten sind in Bezug auf Drehung fixiert. Drehfestes Verbinden von zwei Komponenten begrenzt nicht zwangsläufig eine Relativbewegung in anderen Richtungen. Zum Beispiel, ist es für zwei Komponenten, die drehfest verbunden sind möglich, eine Axialbewegung mit Bezug aufeinander über eine Keilwellenverbindung auszuführen. Jedoch ist festzuhalten, dass eine drehfeste Verbindung nicht bedeutet, dass eine Bewegung in anderer Richtung zwangsweise erfolgt. Zum Beispiel können zwei Komponenten, die drehfest verbunden sind, axial aneinander befestigt werden. Die vorgehende Beschreibung einer drehfesten Verbindung ist auf die nun folgende Erörterung anwendbar. Andersherum ausgedrückt greift die Feder 118 antriebswirksam in die Platte 114 und 116 ein und überträgt Drehmoment von der Platte 116 auf die Platte 114. Die Platten 110, 114, und 118 sind drehfest durch die axiale Verlängerung 120 der Kupplungsplatte 122, z. B. jeweils durch Keilwellenverbindungen verbunden. Die Platten 110, 114, 116, 118, und 122 und die Reibflächen 124 bilden eine Kupplungsanordnung 126. In einer Ausführungsform bildet die Platte 116 einen Teil eines Gehäuses 109 und ist an einem Deckel 127 befestigt. In einigen Ausführungsformen ist die Platte 116 an dem Deckel 127 durch Schweissen befestigt.
  • Mehrfache Reibflächen 124 bieten eine erhöhte Drehmomentkapazität für die Drehmomentwandlerkupplungsanordnung 126. Hoher Druck in der Kammer 128 bewegt die Kolbenplatte 130 in Richtung der Platte 116 und schliesst die Kupplung und bewirkt Drehmomentübertragung von der Platte 116 auf den Kolben 130. In einer Ausführungsform weist die Kupplungsanordnung 126 drei Flächen auf, die von der Platte 116 beaufschlagt werden, was die dreifache Drehmomentkapazität, wie in einer Anordnung mit einer Platte, bewirkt.
  • Das Abdichten der Platte 116 erzeugt einen Bereich der trockenen Kammer 132 in der hydrodynamischen Kopplungsanordnung 100. Die Platte 116 ist auch gegen die Kolbenkappe 133 mit einer statischen Dichtung 134 abgedichtet. In vorteilhafter Weise braucht die Dichtung 134 keine dynamische Dichtung zu sein, da die Platte 116 und die Kappe 133 so ausgelegt sind, dass es keine Relativdrehung zwischen den beiden Komponenten gibt. Das heisst, während des Betriebs der Vorrichtung 100 sind die Platte 116 und die Kappe 133 drehfest verbunden. In einer Ausführungsform ist die Dichtung 134 ein herkömmlicher O-Ring, ähnlich denen die in Hydraulik Zylindern verwendet werden, der im Vergleich zu einer dynamischen Dichtung weniger zur Leckage neigt. Dies ist wichtig, da die Dichtung 134 das Getriebeöl innerhalb der Kopplungsvorrichtung 100 hält, und Ölverlust aus dem Fahrzeug verhindert.
  • Die Kappe 132 ist gegenüber der Turbinennabe 136 mit der dynamischen Dichtung 138 abgedichtet. Die Dichtung 138 und die Nabe 136 sind gegenüber der Getriebeeingangswelle 140 mit der Dichtung 142 abgedichtet. Die Dichtungen 138 und 142 bedingen dass Druckänderungen in der Kammer 144 die Kolbenkappe 133 bewegen, während die Dichtung 134 die Kappe 133 gegenüber der Platte 116 abdichtet.
  • Die Feder 146 ist axial mit der Kappe 133 ausgerichtet. Die Druckplatte 148 und die Antriebsplatte 150 befinden sich antriebswirksam mit dem Deckel 127 in Eingriff, d. h. über eine Keilwellenverbindung (nicht gezeigt). Die Reibplatten 152 befinden sich antriebswirksam im Eingriff mit der Druckplatte, der Antriebsplatte, und dem Deckel 127, und befinden sich auch im Eingriff mit der Feder 154 und dem Flansch 156. Die Abdeckplatte 158 ist an der Deckplatte 160 befestigt, z. B. mit Nieten (nicht gezeigt). Die Druckplatte 148, die Antriebsplatte 150, und die Reibplatten 152 bilden das Kupplungspaket 162. Die Verwendung der Feder 146 gleicht den Verschleiss des Reibmaterials an den Reibplatten 152 aus, und verringert die Veränderung der axialen Bewegung der Kolbenkappe 132, um eine korrekte Ausrichtung mit den Dichtungen 134 und 142 zu gewährleisten.
  • Der Deckel 127 ist im Vergleich zur Motorkurbelwelle 162 durch das Lager 164 und die Führungswelle 166 zentriert. Der Aussendurchmesser 168 der Führungswelle 166 ist in der Kurbelwelle 162 zentriert. Die Führungswelle 166 ist an der Nasenplatte 170 befestigt, z. B. durch eine Schweissnaht 172, und befindet sich antriebswirksam im Eingriff mit dem Flansch 156, z. B. durch eine Keilwellenverbindung 174. Die Flex-Platte 176 überträgt Drehmoment von der Kurbelwelle 162 auf die Nasenplatte 170 über Schrauben (nicht gezeigt), die sich im Eingriff mit den Nasen 178 befinden.
  • Der Stator 180 des Elektromotors ist an dem Getriebegehäuse 102 befestigt, und der Rotor 182 ist an dem Deckel 127 befestigt.
  • Wie im Folgenden beschrieben, ist die Vorrichtung 100 für eine Reihe von Betriebsarten geeignet, z. B. kann ein Fahrzeug (nicht gezeigt), in dem eine Vorrichtung 100 eingebaut ist, von dem Elektromotor alleine entweder durch den Drehmomentwandler, oder durch die Drehmomentwandlerkupplung angetrieben werden. Gleichsam, kann ein Motor (nicht gezeigt) in dem Fahrzeug verwendet werden, um das Fahrzeug durch den Drehmomentwandler oder die Kupplung anzutreiben. Gleichfalls können sowohl der Motor, als auch der Elektromotor verwendet werden, um das Fahrzeug gleichzeitig anzutreiben. Während einer Verlangsamung, oder wenn der Motor abgeschaltet ist, kann der Motor von dem Getriebe entkoppelt werden, was den Wirkungsgrad einer Bremsung mit Energierückgewinnung durch den Elektromotor verbessert.
  • Während des Betriebs wird das Kupplungspaket 162 verwendet, um den Motor mit dem Getriebe in Eingriff zu bringen, oder von diesem abzukoppeln. Hoher Druck in der Kammer 163 und Kräfte von der Kupplung und Kräfte von der Feder 146 veranlassen die Kolbenkappe 133 sich auf die Pumpe 104 hinzubewegen, was die Kupplung 144 entkoppelt und die Drehmomentübertragung zwischen der Kurbelwelle 162 und dem Deckel 127 unterbricht. Daher kann sich die Anordnung 100 frei, ohne Behinderung durch den nicht elektrischen Motor (nicht gezeigt), drehen.
  • Der Elektromotor 180 befindet antriebswirksam im Eingriff, z. B. ist er an dem Deckel 127 befestigt, so dass eine Drehung des Elektromotors den Deckel 127 und die Pumpe 104 dreht. Die Drehung der Pumpennabe 186 durch die Pumpe 104 veranlasst die Getriebeölpumpe (nicht gezeigt) Druck zu erzeugen. Der Betrieb des hydrodynamischen Kreislaufs zwischen der Pumpe 104, der Turbine 106, und dem Leitrad 108 treibt das Fahrzeug an. Wenn eine direkte Verbindung gewünscht wird, dann bringt der erhöhte Druck in der Kammer 128 die Drehmomentwandlerkupplung 126 in Eingriff. Ein Eingreifen der Kupplung 144 ermöglicht ein Anlassen des Motors durch den Elektromotor.
  • Wenn Motorbetrieb gewünscht wird, dann veranlasst Hochdruck in der Kammer 163 die Kolbenkappe 133 sich in Richtung des Deckels 127 zu bewegen. Eine Verlagerung der Kolbenkappe 133 bewegt die Feder 146 in Richtung auf den Deckel 127 und komprimiert das Kupplungspaket 162, um Drehmoment von der Führungswelle auf den Deckel 127 zu übertragen. Der Drehmomentwandlerbetrieb und der Drehmomentwandlerkupplungsbetrieb werden wie oben beschrieben im Elektromotorbetrieb erreicht. Die Dichtungen 132, 138, und 142 verhindern eine fluidische Verbindung zwischen den Kammern 128 und 132, so dass die Kupplung 126 und die Kupplung 144 unabhängig voneinander betrieben werden. Der Elektromotor kann auch in Verbindung mit dem Motor betrieben werden, um eine erhöhte Leistung zum Antrieb des Fahrzeugs zu liefern.
  • 9 ist eine teilweise Querschnittsansicht der hydrodynamischen Kopplungsvorrichtung 200 gemäss der Erfindung. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Vorrichtung 200 für hybride Anwendungen verwendet, z. B. innerhalb eines Getriebegehäuse, wie z. B. dem Gehäuse 202. Die hydrodynamische Kopplung 200 enthält eine fluidische Kopplung 203 mit einer Pumpe 204 und einer Turbine 206. Die Pumpe und die Turbine befinden sich in fluidischer Verbindung, wie in der Technik bekannt ist. Die Pumpe 204 ist drehfest mit dem Deckel 208 verbunden und die Turbine 206 ist drehfest mit Ausgangsnabe 209 verbunden.
  • Die Kupplung 210 ist drehfest mit dem Gehäuse und der Turbine verbunden und weist eine Antriebsklappe 211 auf, die am Turbinenrad 212 befestigt ist. Die Kolbenplatte 214 befindet sich antriebswirksam im Eingriff oder ist drehfest verbunden mit (im Folgenden werden die Ausdrücke gleichwertig verwendet) der Antriebsplatte 211. Die Kolbenantriebsplatte 216 befindet sich antriebswirksam im Eingriff mit dem Kolben 214 durch die Antriebsklappe 211. Die Deckelantriebsplatte 218 befindet sich antriebswirksam im Eingriff mit der Schale 219 durch die Blattfeder 220. Mehrfache Reibflächen 222 liefern eine erhöhte Drehmomentkapazität für die Drehmomentwandlerkupplungsanordnung 210. Niedriger Druck in der Kammer 226 drückt die Kolbenplatte 214 in Richtung der Schale 212 und bedingt Drehmomentübertragung von der Schale 212 auf den Kolben 214 und auf die Antriebsplatte 216 und dadurch auf die Klappe 210. In einer Ausführungsform weist die Kupplungsanordnung 210 drei Flächen auf, die von dem Deckel 208 angetrieben werden, was die dreifache Drehmomentübertragungskapazität wie in einer Anordnung mit einer Platte bedingt.
  • Die Kolbenplatte 214 ist an der Pumpennabe 228 mit einer dynamischen Dichtung 230 abgedichtet. Die Nabe 228 ist an der Welle 232 mit einer dynamischen Dichtung 234 abgedichtet. Der Flansch 236 erstreckt sich von der Pumpennabe 228, um das Lager 238 axial auf der Nabe festzulegen.
  • Die Kupplung 239 ist in einem Drehmomentpfad von der Nasenplatte 241 zu dem Deckel 208 angeordnet. Die Kupplung 239 weist eine Kolbenplatte 240 auf, die an der Turbine oder an der Ausgangsnabe 209 mit einer dynamischen Dichtung 244 abgedichtet ist. Die Nabe 209 ist an der Getriebeeingangswelle 246 mit der Dichtung 248 abgedichtet. Die Dichtungen 244 und 248 erzeugen Druckveränderungen in der Kammer 250 um den Kolben 240 zu bewegen.
  • Die Deckelantriebsplatte 252 befindet sich drehfest im Eingriff mit dem Deckel 208 durch die Blattfeder 254. Die Reibplatte 256 befindet sich drehfest im Eingriff mit der Kolbenplatte 240, welche sich wiederum im Eingriff mit den Deckelplatten 258 und 260, der Feder 262, und dem Flansch 263 befindet. Die Deckelplatte 260 ist an der Deckelplatte 258 befestigt, d. h. durch Niete (nicht gezeigt). Die Kolbenplatte 240, die Antriebsplatte 252, und die Reibplatte 256 bilden ein Kupplungspaket 239. Die Deckelplatten, die Feder 262, und der Flansch bilden den Dämpfer 264, der sich in dem Drehmomentpfad von der Nasenplatte 241 zum Deckel 208 befindet.
  • Der Deckel 208 ist in Bezug auf das Getriebegehäuse 202 durch das Lager 268 und die Zentrierplatte 241 zentriert, während die Führungswelle 270 in Bezug auf die Zentrierplatte 271 durch das Lager 272 zentriert ist. Die Führungswelle 270 ist an der Nasenplatte 276, d. h. durch die Schweissnaht 278 befestigt, und befindet antriebswirksam im Eingriff mit dem Flansch 280, d. h. durch die Keilwellenverbindung 282. Der Flansch 280 ist gegenüber dem Deckel 208 mit der dynamischen Dichtung 284 abgedichtet, während die Dichtung 286 zwischen der Zentrierplatte 271 und der Führungswelle 270 eine zusätzliche Abdichtung zur Verfügung stellt, um Öl am Austritt aus der Anordnung 200 zu hindern. Die Flex- Platte 288 überträgt Drehmoment von der Kurbelwelle 290 auf die Nasenplatte 276 durch Schrauben (nicht gezeigt), die sich im Eingriff mit den Nasen 292 befinden.
  • Die Zentrierplatte 271 dichtet das Getriebegehäuse 202 so ab, dass Öl, welches zur Kühlung des Elektromotors verwendet wird, eingeschlossen wird. Das heisst, die Kammer oder das Ölbad 293 wird zumindest teilweise von dem Gehäuse 202 und der Platte 271 gebildet und das Öl wird in der Kammer festgehalten. Die Zentrierplatte 271 wird am Stator 294 des Elektromotors befestigt und zentriert den Stator 204 im Verhältnis zum Rotor 206. Der Stator 294 des Elektromotors ist an dem Getriebegehäuse 202 und der Rotor 296 ist an dem Deckel 208 befestigt.
  • Wie im Folgenden beschrieben, ist die Vorrichtung gemäss der Erfindung für eine Anzahl von Betriebsarten geeignet. Zum Beispiel, kann das Fahrzeug von dem Elektromotor alleine entweder durch die fluidische Kopplung oder durch die Überbrückungskupplung angetrieben werden. Gleichsam kann der Motor verwendet werden, um das Fahrzeug durch die fluidische Kopplung oder die Kupplung anzutreiben. Sowohl der Motor auch als der Elektromotor können dazu verwendet werden, um das Fahrzeug gleichzeitig anzutreiben. Während einer Geschwindigkeitsverringerung, oder wenn der Motor abgeschaltet ist, kann der Motor vom Getriebe entkoppelt werden und ermöglicht eine erhöhte Wirksamkeit beim Bremsen unter Energierückgewinnung durch den Elektromotor.
  • Während des Betriebes ist die Kammer 298 immer mit Hochdurch beaufschlagt. Das Kupplungspaket wird verwendet um den Motor mit dem Getriebe in Eingriff zu bringen oder von dem Getriebe abzukoppeln. Hoher Druck in einer Kammer 250 entfernt die Beaufschlagungskraft von dem Kolben 240 und entkoppelt damit die Kupplung 239 und unterbricht die Drehmomentübertragung zwischen der Kurbelwelle und dem Deckel 208. Daher kann sich die Anordnung 200 frei ohne Behinderung durch den Motor drehen.
  • Der Rotor 296 des Elektromotors befindet sich antriebswirksam im Eingriff mit dem Deckel 208 so dass die Drehung des Elektromotors den Deckle 208, das Pumpenrad 212, und die Pumpe 204 dreht. Die Drehung der Pumpennabe 228 durch das Pumpenrad 212 veranlasst die Getriebeölpumpe (nicht gezeigt) Druck zu erzeugen. Der Betrieb des hydrodynamischen Kreislaufs zwischen der Pumpe 204 und der Turbine 206 treibt das Fahrzeug an. Wenn eine direkte Verbindung gewünscht wird, dann bringt der verringerte Druck in der Kammer 226 die Überbrückungskupplung 210 in Eingriff. Der Eingriff der Kupplung 239 ermöglicht das Starten des Motors durch den Elektromotor.
  • Wenn Motorbetrieb gewünscht wird, dann veranlasst der niedrige Druck in der Kammer 250 den Kolben 240 sich in Richtung auf den Deckel 208 zu bewegen. Eine Bewegung des Kolbens 240 drückt das Federpaket 239 zusammen und überträgt Drehmoment von der Pilotwelle 270 auf den Deckel 208. Fluidischer Kopplungsbetrieb und Betrieb durch die Überbrückungskupplung werden wie beschrieben im Elektromotorbetrieb erreicht. Die Dichtungen 244, 230, 234 und 248 verhindern eine fluidische Verbindung zwischen den Kammern 226 und 250, so dass die Kupplung 210 und die Kupplung 239 ohne gegenseitige Beeinflussung betrieben werden. Das heisst der jeweilige Druck in den Kammern 226 und 250 ist unabhängig steuerbar um die Kupplungen 210 und 239 zu betreiben. Andersherum gesagt, sind die Kammern 226 und 250 fluidisch voneinander isoliert, z. B. wegen der oben genannten Dichtungen. Gleichfalls kann der Elektromotor in Verbindung mit dem Motor verwendet werden, um das Fahrzeug mit höherer Leistung anzutreiben.
  • 10 ist eine teilweise Querschnittsansicht der hydrodynamischen Kopplungsvorrichtung 300. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Vorrichtung 300 für hybride Anwendung verwendet, z. B. innerhalb eines Getriebegehäuses, wie dem Gehäuse 302. Eine hydrodynamische Kopplung 300 enthält eine Pumpe 304, eine Turbine 306 und einen Stator 308. Die Druckplatte 310 wird an dem Turbinenrad 312 durch die Dichtung (nicht gezeigt) abgedichtet, die in der Nut 314 angeordnet ist. Die Kolbenantriebsplatte 316 befindet sich antriebswirksam im Eingriff mit dem Kolben 318 durch die Blattfeder 320. Die Druckplatte 310 befindet antriebswirksam an der verzahnten Verbindung 334 im Eingriff mit dem Turbinenrad 312 und der Kupplungsplatte 322. Mehrfache Reibflächen 326 liefern eine erhöhte Drehmomentkapazität für die Drehmomentwandleranordnung 328. Hoher Druck in der Kammer 330 bewegt die Kolbenplatten 318 in Richtung des Rades 312 und bewirkt eine Drehmomentübertragung von dem Kolben 318 auf die Antriebsplatte 316 zur Turbine 306, das bedeutet die Kupplung 328 ist geschlossen. Der äussere Träger 332 befindet sich antriebswirksam im Eingriff mit der Antriebsplatte 316 und der Pumpe 304 durch den Niet 336. In einigen Ausführungsformen weist die Kupplungsanordnung 328 drei Flächen auf, die von dem äusseren Träger 332 beaufschlagt werden, was die dreifache Drehmomentübertragungskapazität bewirkt, wie mit nur einer Platte.
  • Der äussere Träger 332 schliesst die Kammer 338 teilweise in einer hydrodynamischen Kopplungsanordnung ein. Der Träger 332 ist gegenüber der Statorwelle 340 fluiddicht abgeschlossen. In einigen Ausführungsformen ist der Träger 332 durch Abdichten des Rohres 342 abgedichtet. Der Träger ist auch gegenüber dem Kolben 344 durch die Dichtung 346 abgedichtet. Daher bildet der Kolben 344 auch einen Teil einer Kammer 338. Die Dichtungen 346 ermöglichen Druckänderungen in der Kammer 338 um den Kolben 344 zu bewegen.
  • Das Gehäuse 348 ist an dem Deckel 350 befestigt. Der innere Träger 352 ist an dem Gehäuse 348 befestigt und mit einer Keilwellenverbindung mit den Kupplungsplatten 354 verbunden. Die Platten 354 sind zwischen benachbarten Paaren von Kupplungsplatten 358 angeordnet, und sind antriebswirksam in Eingriff mit dem äusseren Träger 332. Die Endplatte 360 und die Rückenplatte 362 sind benachbart zu den Endplatten 358 angeordnet. Der Kolben 344 weist einen axialen Fortsatz 364 auf, der sich durch die Platten 354, 360 und 362 erstreckt und der radiale Fortsatz 366 ist am fernen Ende des axialen Fortsatzes 364 angeordnet. Der radiale Fortsatz 366 ist dazu eingerichtet, Kraft auf die Rückenplatte 362 auszuüben, wenn der Kolben 344 sich in die Richtung 367 bewegt. Die Kraft auf die Platte 362 drückt die Platten 358 und 354 gegen die Endplatte 360 um die Kupplung in Eingriff zu bringen.
  • Der äussere Träger 332 ist in Bezug zum Gehäuse 348 durch das Lager 368 zentriert. Das Gehäuse 348 ist am Träger 332 durch den Dichtring 370 abgedichtet. Der Ring 370 enthält Dichtungen 372. Zumindest eine der Dichtungen 372 ist eine dynamische Dichtung. Etwas Fluidleckage kann durch die dynamische Dichtung 372 auftreten, wenn hoher Druck in der Kammer 374 vorliegt, so dass die dynamische Dichtung 376 dazu eingerichtet ist, das Gehäuse 348 weiter abzudichten. Die Pumpennabe 378 ist an dem Träger 332 befestigt.
  • Die Nabe 378 weist eine Hülse 380 auf, die in Bezug auf die Nabe 378 abgedichtet ist, und den Kanal 382 teilweise einschliesst, um Fluid abzuleiten das zwischen den Dichtungen 362 und 366 aufgefangen wird. Die Hülse 380 erzeugt vorteilhafterweise einen Fluidkanal ohne zusätzliche Löcher in die Eingangswelle 381 zu bohren. Obgleich die Hülse 380 in der Vorrichtung 300 gezeigt ist, ist festzuhalten dass die Hülse 380 in jeder hydrodynamischen Kopplungsvorrichtung verwendet kann, die einen Raum aufweist, der von einer Statorwelle und einer Pumpennabe gebildet wird, um den Raum in zwei Kanäle aufzuteilen. Zum Beispiel teilt in 10 die Hülse den Raum 383 zwischen der Statorwelle 340 und der Nabe 378 in Kanäle 382 und 385 auf. In der Vorrichtung 300 liefert ein Kanal 385 Fluiddruck an die Kammer 336.
  • Der Deckel 350 ist in Bezug auf die Motorkurbelwelle 337 durch ein Lager 382 und eine Führung 384 zentriert. Die Flex-Platte 339 überträgt Drehmoment von der Kurbelwelle 337 auf den Flansch 386 durch Stehbolzen 388. Drehmoment von dem Flansch 386 wird von dem Deckel 350 durch die Federn 390 übertragen. Der Deckel 350 weist Abschnitte 392 und 394 auf, die zusammengefügt sind (d. h. durch Verschweissen) nachdem die Feder 390 eingebaut ist. In einer Ausführungsform sind die Abschnitte 392 und 394 durch Laserschweissen verbunden. Die Feder 396 bringt eine Axialkraft auf den Flansch 386 auf. Die Reibringe 398 werden durch die Platte 400 und den Deckel 350 in Berührung mit dem Flansch 386 gehalten.
  • Der Stator 402 des Elektromotors ist an dem Getriebegehäuse 302 befestigt und der Rotor 404 ist drehfest an dem Antriebsring 406 befestigt. Der Antriebsring 406 befindet sich antriebswirksam im Eingriff mit der Pumpennabe 378 und dem Träger 332. Das Lager 368 zentriert den Rotor 404 in Bezug auf das Gehäuse 348.
  • Wie im Folgenden beschrieben ist die Vorrichtung gemäss der Erfindung für eine Anzahl von Betriebsarten geeignet. Zum Beispiel kann das Fahrzeug von dem Elektromotor allein angetrieben werden, entweder durch den Drehmomentwandler, oder durch die Drehmomentwandlerkupplung. Gleichsam kann der Motor dazu verwendet werden, um das Fahrzeug durch den Drehmomentwandler oder durch die Kupplung anzutreiben. Der Motor und der Elektromotor können auch verwendet werden um das Fahrzeug gleichzeitig anzutreiben. Während der Verlangsamung oder falls der Motor abgestellt ist, kann der Motor von dem Getriebe abgekoppelt werden und ermöglicht einen gesteigerten Wirkungsgrad beim Bremsen mit Energierückgewinnung mit dem Elektromotor.
  • Während des Betriebes wird das Kupplungspaket 408 verwendet um den Motor und das Getriebe in Eingriff zu bringen oder zu entkoppeln. Hoher Druck in der Kammer 338 ermöglicht es dem Kolben 344 sich in Richtung 410 zu bewegen, und entkoppelt die Kupplung 408 und unterbricht die Drehmomentübertragung zwischen der Pumpe und der Kurbelwelle 337
  • Der Rotor 404 des Elektromotors befindet sich antriebswirksam im Eingriff mit dem Träger 332, so dass die Drehung des Elektromotors den Träger 332 und die Pumpe 304 dreht. Die Drehung der Pumpe 378 veranlasst die Getriebeölpumpe (nicht gezeigt) Druck zu erzeugen. Der Betrieb des hydrodynamischen Kreislaufs zwischen der Pumpe 304, der Turbine 306 und dem Stator 308 treibt das Fahrzeug an. Wenn eine direkte Verbindung gewünscht ist, dann bringt der erhöhte Druck in der Kammer 330 die Drehmomentwandlerkupplung 328 in Eingriff um die Pumpe 304 und die Turbine 306 antriebswirksam in Eingriff zu bringen. Der Eingriff der Kupplung 408 ermöglicht das Anlassen eines nicht elektrischen Motors (nicht gezeigt) durch den Elektromotor.
  • Wenn Motorbetrieb gewünscht wird, dann wird der Druck in der Kammer 338 verringert. Druckbeaufschlagung in der Kammer 374 veranlasst den Kolben 334 sich in Richtung 367 zu bewegen. Der Fortsatz 366 übt eine Axialkraft auf die Rückenplatte 362 aus und presst das Kupplungspaket 408 zusammen, um Drehmoment von dem Gehäuse 348 auf den Träger 332 zu übertragen. Der Drehmomentwandlerbetrieb und der Drehmomentwandlerkupplungsbetrieb werden wie in dem oben beschriebenen elektrischen Motorbetrieb erreicht. Die Dichtungen 346 und das Dichtungsrohr 342 verhindern eine fluidische Verbindung zwischen den Kammern 330 und 338, so dass die Kupplung 328 und die Kupplung 408 ohne gegenseitige Beeinflussung betrieben werden können. Das heisst, entsprechende Drücke in den Kammern 330 und 338 sind unabhängig steuerbar um die Kupplungen 328 und 408 zu betätigen. Andersherum gesagt sind die Kammern 330 fluidisch voneinander getrennt, z. B. wegen der oben genannten Dichtungen. Ebenso kann der Elektromotor in Verbindung mit dem Motor zur Leistungssteigerung beim Antrieb des Fahrzeugs verwendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung enthält auch ein Verfahren zum Betrieb einer hydrodynamischen Kopplungsvorrichtung, einen mit dem Gehäuse drehfest verbundenen Elektromotor, ein in dem Gehäuse untergebrachte Pumpe, eine in dem Gehäuse untergebrachte Turbine, die ein Turbinenrad aufweist, und eine Kupplung, die drehfest mit einem Gehäuse und der Pumpe verbunden ist. Obgleich das Verfahren zur Klarheit als Abfolge abgebildet ist, soll aus der Abfolge keine Reihenfolge abgeleitet werden, es sei denn dies ist ausdrücklich festgehalten. Ein erster Schritt trennt einen Raum der zwischen einer Statorwelle und einer Pumpennabe gebildet ist in einen ersten und einen zweiten getrennten Kanal. Ein zweiter Schritt steuert den Fluiddruck in einer Fluidkammer der Kupplung über den ersten Kanal. Ein dritter Schritt leitet Fluid zwischen den Dichtungen für die Fluidkammer über den zweiten Kanal ab.
  • Die vorliegende Erfindung weist auch ein Verfahren zur Montage einer hydrodynamischen Kopplungsvorrichtung auf. Obgleich das Verfahren zur Klarheit als Abfolge abgebildet ist, soll aus der Abfolge keine Reihenfolge abgeleitet werden, es sei denn, dies ist ausdrücklich bestimmt. Ein erster Schritt verbindet einen Elektromotor drehfest mit einem Gehäuse. Ein zweiter Schritt ordnet eine Pumpe und eine Turbine in dem Gehäuse an. Ein dritter Schritt ordnet erste und zweite Kupplungen in dem Gehäuse an. Die erste Kupplung verbindet das Gehäuse und die Pumpe und die zweite Kupplung verbindet die Turbine und das Gehäuse. Ein vierter Schritt verbindet den Deckel und das Gehäuse. Ein fünfter Schritt ordnet eine Dämpferfeder und einen Flansch in einem von dem Gehäuse und dem Deckel gebildet Raum an. Ein sechster Schritt befestigt eine Platte an dem Deckel, so dass die Platte die Feder mit Bezug auf den Deckel und das Gehäuse hält.
  • Daraus ist ersichtlich, dass die Ziele der vorliegenden Erfindung wirksam erreicht werden, obgleich Modifikationen und Änderungen an der Erfindung für Fachleute einfach ersichtlich sind, ohne über den Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung hinauszugehen. Obgleich die Erfindung beispielhaft anhand einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt wird, ist es klar, dass Variationen durchgeführt werden können, ohne über den Schutzumfang der beanspruchten Erfindung hinauszugehen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (20)

  1. Hydrodynamische Kopplungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: ein Gehäuse; eine Dichtplatte, die drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; eine Pumpe, die in dem Gehäuse angeordnet ist; eine Turbine, die in dem Gehäuse angeordnet ist und sich in fluidischer Verbindung mit der Pumpe befindet; und eine Trockenkammer, die zumindest teilweise von dem Gehäuse und der Abdichtplatte eingeschlossen ist.
  2. Kopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin einen Dämpfer aufweist, wobei der Dämpfer in der Trockenkammer angeordnet ist.
  3. Kopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin eine erste Kupplung aufweist, um antriebswirksam den Deckel mit einer Führungswelle in Eingriff zu bringen, wobei die erste Kupplung einer Tellerfeder aufweist und sich in der Trockenkammer befindet.
  4. Kopplungsvorrichtung nach Anspruch 3, die weiterhin eine Kolbenkappe aufweist, welche dazu eingerichtet ist, die Tellerfeder zu bewegen, um den Betrieb der ersten Kupplung zu steuern, wobei die Kolbenkappe die Trockenkammer zumindest teilweise einschliesst.
  5. Kopplungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Kolbenkappe und die Abdichtplatte während des Betriebs der Kopplungsvorrichtung drehfest verbunden sind.
  6. Kopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin einen Drehmomentwandler aufweist, der die Pumpe und die Turbine aufweist.
  7. Kopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin einen Elektromotor aufweist, wobei der Rotor mit dem Gehäuse verbunden ist.
  8. Hydrodynamische Kopplungsvorrichtung, die Folgendes aufweist; ein Gehäuse; einen Elektromotor, der drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; eine Turbine, die drehfest mit einer Ausgangsnabe verbunden ist; und eine Pumpe, die drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei die Kopplungsvorrichtung kein fluidisches Leitrad aufweist.
  9. Ein Fahrzeuggetriebe, welches Folgendes aufweist: ein Getriebegehäuse; eine hydrodynamische Kopplungsvorrichtung, die in dem Gehäuse angeordnet ist; einen Elektromotor, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist; und eine Zentrierplatte, die zwischen der Kopplungsvorrichtung und einer Flex-Platte angeordnet ist, wobei die Zentrierplatte dazu eingerichtet ist, das Getriebegehäuse abzudichten und den Elektromotor zu zentrieren.
  10. Getriebe nach Anspruch 9, wobei der Elektromotor in einer Nasskammer betrieben wird, die zumindest teilweise von der Zentrierplatte gebildet wird.
  11. Getriebe nach Anspruch 9, wobei die Zentrierplatte dazu eingerichtet, die hydrodynamische Kopplungsvorrichtung zu zentrieren.
  12. Hydrodynamische Kopplungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: ein Gehäuse; einen Elektromotor, der drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; eine Pumpe, die in dem Gehäuse angeordnet ist und drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; und eine Turbine, die in dem Gehäuse angeordnet ist und sich in fluidischer Verbindung mit der Pumpe befindet; eine Platte; und ein Lager, welches die Platte und das Gehäuse berührt, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist in dem Getriebegehäuse angeordnet zu werden, wobei wenn sie in dem Getriebegehäuse angeordnet ist, die Platte mit dem Getriebegehäuse verbunden ist und das Gehäuse radial von dem Lager zentriert wird.
  13. Hydrodynamische Kopplungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: ein Gehäuse; einen Elektromotor, der drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; eine Pumpe, die in dem Gehäuse angeordnet ist und drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; eine Turbine, die in dem Gehäuse angeordnet ist und sich in fluidischer Verbindung mit der Pumpe befindet; und einen Dämpfer, der drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, und ausserhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei der Dämpfer von der ersten und der zweiten Platte und dem Gehäuse begrenzt wird.
  14. Kopplungsvorrichtung nach Anspruch 13, die weiterhin einen Drehmomentwandler aufweist, der die Pumpe und die Turbine enthält.
  15. Hydrodynamische Kopplungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: einen Raum, der zwischen einer Statorwelle und einer Pumpennabe gebildet wird; und eine Hülse, die in dem Raum angeordnet ist, wobei die Hülse den Raum in einen ersten und einen zweiten Kanal aufteilt.
  16. Hydrodynamische Kopplungsvorrichtung nach Anspruch 15, die weiterhin Folgendes aufweist: ein Gehäuse; einen Elektromotor, der drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; einen Drehmomentwandler, der in dem Gehäuse angeordnet ist und eine Turbine und eine Pumpe aufweist; und eine erste Kupplung, die drehfest mit dem Gehäuse und der Pumpe verbunden ist, und durch jeweilige Fluiddrücke in der ersten und zweiten Fluidkammer steuerbar ist, wobei der erste Kanal dazu eingerichtet ist, den Fluiddruck in der ersten Kammer zu steuern, und der zweite Kanal dazu eingerichtet um Fluid abzuleiten, welches sich zwischen den Dichtungen der ersten Fluidkammer befindet.
  17. Hydrodynamische Kopplungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: ein Gehäuse; einen Elektromotor, der drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist; eine Pumpe, die in dem Gehäuse angeordnet ist; eine Turbine, die in dem Gehäuse angeordnet ist und ein Turbinenrad aufweist; eine erste Kupplung, die eine Druckplatte aufweist, die drehfest mit dem Turbinenrad verbunden ist, eine Dichtung zwischen dem Turbinenrad und der Druckplatte, eine Kupplungsplatte, die drehfest mit der Druckplatte verbunden ist, eine Kolbenplatte und eine Antriebsplatte, die mit der Kolbenplatte verbunden ist; und erste und zweite Kammern, wobei die Dichtung zumindest teilweise die ersten und zweiten Kammern trennt und wobei entsprechende Fluiddrücke in den ersten und zweiten Kammern steuerbar sind um die erste Kupplung zu betätigen.
  18. Kopplungsvorrichtung nach Anspruch 17, die weiterhin Folgendes aufweist: eine zweite Kupplung, die drehfest mit dem Gehäuse und der Pumpe verbunden ist; und eine dritte Kammer, wobei der Fluiddruck in der dritten Kammer zumindest teilweise den Betrieb der zweiten Kupplung steuert, wobei die erste und dritte Kammer fluidisch voneinander getrennt sind.
  19. Verfahren zum Betrieb einer hydrodynamischen Kopplungsvorrichtung, die ein Gehäuse, einen Elektromotor, der drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, eine Pumpe, die in dem Gehäuse angeordnet ist, eine Turbine, die in dem Gehäuse angeordnet ist und ein Turbinenrad aufweist, und eine Kupplung, die drehfest mit dem Gehäuse und der Pumpe verbunden ist, aufweist, welches die folgenden Schritte aufweist: Aufteilen eines Raumes, der zwischen einer Statorwelle und einer Pumpennabe gebildet wird, in getrennte erste und zweite Kanäle; Steuern des Fluiddrucks in einer Fluidkammer für die Kupplung durch den ersten Kanal; und Ablassen des Fluides zwischen Dichtungen für die Fluidkammer über den zweiten Kanal.
  20. Verfahren zur Montage einer hydrodynamischen Kopplungsvorrichtung, welches die folgenden Schritte aufweist: drehfestes Verbinden eines Elektromotors mit einem Gehäuse; anordnen einer Pumpe und einer Turbine in dem Gehäuse; anordnen erster und zweiter Kupplungen in dem Gehäuse, wobei die erste Kupplung das Gehäuse und die Pumpe verbindet und die zweite Kupplung die Turbine und das Gehäuse verbindet; Verbinden des Deckels mit dem Gehäuse; Anordnen einer Dämpferfeder und eines Flansches in einem Raum, der von dem Gehäuse und dem Deckel gebildet wird; und Befestigen einer Platte an dem Deckel, so dass die Platte die Feder in Bezug auf den Deckel und das Gehäuse lagert.
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