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Beanspruchung von Priorität und Querverweis
auf verwandte Anmeldung
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der am 3. April 2008 eingereichten
vorläufigen US-Patentanmeldung
Nr. 61/042,004, die hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit
aufgenommen wird.
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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Antriebsstränge von
Kraftfahrzeugen und im Einzelnen Einlassdurchgangs- und Abdichtungsstrukturen
für brennkraftmaschinenbetriebene
Hydraulikpumpenanordnungen in Multi-Mode-Hybridleistungsgetrieben.
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Hintergrund der Erfindung
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Im
Allgemeinen umfassen Kraftfahrzeuge, beispielsweise der herkömmliche
Personenkraftwagen, einen Antriebsstrang, der aus einer Brennkraftmaschine
besteht, die mittels eines Mehrgang-Leistungsgetriebes mit einem
Achsantriebssystem (z. B. Hinterachsdifferential und Räder) in
Energieflussverbindung steht. Hybridantriebsstränge nutzen im Allgemeinen eine
Brennkraftmaschine (ICE, kurz vom engl. Internal Combustion Engine)
und ein oder mehrere Motor/Generator-Einrichtungen, die entweder einzeln
oder gemeinsam zum Antreiben des Fahrzeugs dienen. D. h. von der
Brennkraftmaschine und dem Motor/Generator abgegebene Energie wird durch
Planetenradanordnungen in dem Mehrganggetriebe zur Über mittlung
zu dem Achsantriebssystem des Fahrzeugs übertragen. Die primäre Funktion des
Leistungsgetriebes ist das Regeln von Drehzahl und Drehmoment, um
die Forderungen des Fahrers bezüglich
Fahrzeuggeschwindigkeit und -beschleunigung zu erfüllen.
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Eine
Prämisse
bei Hybridfahrzeugen ist, dass eine alternative Energie zum Antreiben
des Fahrzeugs zur Verfügung
steht, was die Abhängigkeit
von der Brennkraftmaschine bezüglich
Energie minimiert, wodurch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert
wird. Da Hybridfahrzeuge ihre Energie aus anderen Quellen als der
Brennkraftmaschine beziehen können,
arbeiten Brennkraftmaschinen in Hybridfahrzeugen typischerweise
häufiger
bei niedrigeren Drehzahlen als ihre traditionellen Entsprechungen
und können
abgeschaltet werden, während
das Fahrzeug durch die alternative(n) Energiequelle(n) angetrieben
wird. Zum Beispiel stützen
sich elektrisch variable Getriebe alternativ auf elektrische Motoren,
die in dem Getriebe zum Versorgen des Antriebsstrangs des Fahrzeugs
mit Energie untergebracht sind.
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Zum
ordnungsgemäßen Arbeiten
benötigt das
Leistungsgetriebe eine Zufuhr von druckbeaufschlagtem Fluid, beispielsweise
herkömmliches
Getriebeöl.
Das druckbeaufschlagte Fluid kann für Funktionen wie Kühlen und
Schmierung verwendet werden. Die Schmier- und Kühleigenschaften von Getriebeölsystemen
wirken sich stark auf die Zuverlässigkeit
und Haltbarkeit des Getriebes aus. Zudem benötigen Mehrgang-Leistungsgetriebe
druckbeaufschlagtes Fluid für
gesteuertes Ein- und Ausrücken – bei Sollzeiten – der verschiedenen
Drehmomentübertragungsmechanismen,
die zum Herstellen der Übersetzungsverhältnisse
in der Innenzahnradanordnung dienen.
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Getrieben
wird herkömmlicherweise
durch ein Ölsystem
mit Nasssumpf (d. h. einem Innenbehälter), das von dem Ölsystem
der Brennkraftmaschine getrennt ist, Hydraulikfluid zugeführt. Das
Fluid wird typischerweise in einem Hauptbehälter oder Hauptsumpfvolumen
gespeichert, wo es zu einem Aufnahme- oder Einlassrohr zur Übermittlung
zu einer oder mehreren Hydraulikpumpen eingeleitet wird. Bei Hybridgetrieben
ist es gang und gäbe,
eine Hydraulikpumpenanordnung zu haben, die von der Brennkraftmaschine
(z. B. mittels der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine) zum Zuführen von
Hydraulikdruck zu dem Getriebesteuersystem angetrieben wird. Es
ist auch gang und gäbe,
eine weitere Pumpe zu haben, die von anderen Energiequellen angetrieben
wird, so dass Druck zur Verfügung
steht, wenn die Brennkraftmaschine nicht läuft und das Fahrzeug sich in
Bewegung befindet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Hybridgetriebe vorgesehen. Das
Getriebe weist ein Getriebegehäuse
auf, das im Allgemeinen aus einem an einem Hauptgehäuseabschnitt
funktionell angebrachten Eingangsgehäuseabschnitt besteht. An dem
Getriebegehäuse ist
ein Hydraulikfluidbehälter
angebracht und dafür ausgelegt,
diesem Hydraulikfluid zu liefern. Das Getriebe umfasst auch mindestens
eine Welle, die in antreibender Verbindung mit einer Brennkraftmaschine steht.
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Ein
Pumpengehäuse
(hierin auch als „Pumpendeckel” bezeichnet)
ist an dem Eingangsgehäuseabschnitt
angebracht, um dazwischen eine Pumpentasche festzulegen. Das Eingangsgehäuse ist vorzugsweise
durch mehrere umlaufend beabstandete Bolzen an dem Pumpendeckel
befestigt. Ein ringförmiges
Plattenelement ist in Längsrichtung
von dem Pumpengehäuse
beabstandet, um dazwischen einen Einlasskanal festzulegen.
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Der
Einlasskanal ist dafür
ausgelegt, den Hydraulikfluidbehälter
mit der Pumpentasche in Fluidverbindung zu bringen. Der Einlasskanal
ist zumindest teilweise radial mit der Pumpentasche ausgerichtet,
wobei er sich vorzugsweise davon radial nach außen erstreckt. Idealerweise
befindet sich der Einlasskanal zumindest teilweise unter der Pumpentasche,
wenn das Getriebe an einem Fahrzeug angebracht ist.
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Nach
einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform
weist der Fluideinlasskanal einen Filtereinlassabschnitt, der zu
einem Außenumfangsrand des
Pumpengehäuses
benachbart ist, sowie einen Pumpeneinlassabschnitt, der zu einem
Innenumfangsrand des Pumpengehäuses
(z. B. anliegend zu dem Pumpentaschen-Einlassdurchgang) benachbart ist,
auf. Der Filtereinlassabschnitt und der Pumpeneinlassabschnitt weisen
beide verschiedene Längsquerschnittflächen auf,
wobei die Längsquerschnittfläche des
Pumpeneinlassabschnitts kleiner als die Längsquerschnittfläche des
Filtereinlassabschnitts ist. Weiterhin ist erwünscht, dass der Pumpeneinlassabschnitt
eine Seitenquerschnittfläche
aufweist, die größer als
seine Längsquerschnittfläche ist.
Schließlich
erstreckt sich der Filtereinlassabschnitt vorzugsweise radial koplanar
mit der Pumpentasche, wogegen der Pumpeneinlassabschnitt in Längsrichtung von
der Pumpentasche axial versetzt ist. Eine erfindungsgemäße Saugeinlasskonfiguration – d. h.
mit dem Einlasskanal unter der Pumpentasche untergebracht und mit
den relativen Maßen
der Längs-
und Seitenquerschnittflächen
des Pumpeneinlasses – ermöglicht die
funktionelle Unterbringung der Hauptpumpe an dem vordersten Abschnitt
in dem Hauptgehäuse
des Getriebes, während
die gesamte Länge des
Getriebes in Längsrichtung
minimiert wird.
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Gemäß einer
anderen Ausgestaltung umfasst das Hybridgetriebe auch ein Dichtungselement, das
zwischen dem Pumpengehäuse
und dem ringförmigen
Plattenelement (z. B. Kolbengehäuse)
positioniert und zum fluidischen Abdichten desselben ausgelegt ist.
D. h. das Dichtungselement legt vorzugsweise mehrere einzelne und
separate Druckabdichtungsabschnitte zum Befördern von Hydraulikfluid durch
das Pumpengehäuse
fest. Ein erster Druckabdichtungsabschnitt ist zum Verteilen von
Fluid von dem Einlasskanal, durch den Pumpendeckel zu der Pumpentasche
ausgelegt. Ein zweiter Druckabdichtungsabschnitt ist zum Verteilen
von Fluid von dem kühleren
Fluidrückführkanal
benachbart zu der Pumpentasche zu einem ersten Abschnitt des Getriebes
ausgelegt – z.
B. Fluid von einem kühleren Rückführkreislauf
durch die motorangetriebene Welle und durch den gesamten Getriebequerschnitt. Schließlich ist
ein dritter Druckabdichtungsabschnitt zum Verteilen von Fluid von
dem Hilfspumpenfluidkanal zu einem zweiten Abschnitt des Getriebes
ausgelegt – z.
B. für
Kupplungskolbenzufuhröl.
Der erste, zweite und dritte Druckabdichtungsabschnitt sehen im
Wesentlichen einzelne, fluidisch abgedichtete Hohlräume zum
Befördern
von Hydraulikfluid durch das Pumpengehäuse vor. Das Dichtungselement umfasst
vorzugsweise ein Trägerelement
mit einem daran angebrachten geformten Gummistreifen. Idealerweise
besteht das Trägerelement
aus Aluminium.
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Nach
einer noch anderen Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist eine Pumpenanordnung
in der Pumpentasche funktionell untergebracht und mit der brennkraftmaschinenangetriebenen
Welle für
gemeinsame Drehung mit dieser antreibend verbunden. Die Pumpenanordnung
umfasst vorzugsweise einen Pumpenrotor, der mit der brennkraftmaschinenangetriebenen
Welle antreibend in Eingriff steht, so dass eine Drehung der Welle
den Pumpenrotor dreht, was einen Druckgradienten in der Pumpentasche
erzeugt, wodurch Fluid aus dem Hydraulikfluidbehälter mittels des Einlasskanals
in die Pumpentasche gesaugt wird. Im Einzelnen umfasst die brennkraftmaschinenangetriebene
Welle mehrere flache Flächen,
die entlang einer Außenumfangsfläche derselben
umlaufend beabstandet sind und von dieser nach außen ragen.
Der Pumpenrotor umfasst mehrere flache Flächen, die entlang einer Innenumfangsfläche desselben
umlaufend beabstandet sind und von diesem nach innen ragen. Die
ersten und zweiten mehreren flachen Flächen sind dafür ausgelegt,
miteinander zu kämmen,
und verbinden dadurch den Pumpenrotor antreibend mit der brennkraftmaschinenangetriebenen
Welle. Idealerweise ist die Pumpenanordnung eine Flügelzellenpumpe.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Multi-Mode-Hybridleistungsgetriebe
vorgesehen. Das Getriebe umfasst ein Getriebegehäuse, das im Allgemeinen aus
einem Eingangsgehäuse
besteht, das an einem Hauptgehäuseabschnitt
formschlüssig
angebracht ist (z. B. verbolzt). Eine Ölwanne zum Aufnehmen von Hydraulikfluid
steht mit dem Hauptgehäuseabschnitt
in Fluidverbindung und ist an diesem angebracht. Eine Getriebeeingangswelle
steht mit einer Brennkraftmaschinen-Kurbelwelle in antreibender Verbindung.
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Das
Hybridgetriebe umfasst auch ein Pumpengehäuse, das formschlüssig an
dem Eingangsgehäuse
angebracht ist, um dazwischen eine im Wesentlichen zylinderförmige Pumpentasche
festzulegen. Die Pumpentasche umgibt die Getriebeeingangswelle und
ist koaxial mit dieser ausgerichtet. Eine Hydraulikpumpenanordnung
ist zumindest teilweise in der Pumpentasche untergebracht und mit der
Getriebeeingangswelle antreibend verbunden. Eine Drehmomentübertragungsanordnung,
beispielsweise eine Hydraulikbremsvorrichtung, ist formschlüssig an
dem Pumpengehäuse
angebracht. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung
umfasst ein Kolbengehäuseelement,
das mit dem Pumpengehäuse
koaxial und von die sem in Längsrichtung
beabstandet ist, um dazwischen einen Fluideinlasskanal festzulegen.
Der Fluideinlasskanal ist dafür
ausgelegt, die Ölwanne
mit der Pumpentasche und somit der Hydraulikpumpenanordnung fluidisch
zu verbinden.
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Der
Einlasskanal ist zumindest teilweise mit der Pumpentasche radial
ausgerichtet und radial benachbart zu dieser orientiert. Idealerweise
ist der Einlasskanal zumindest teilweise unter der Pumpentasche
eingebaut, wenn das Getriebe an einem Fahrzeug angebracht ist. Der
Einlasskanal umfasst vorzugsweise einen Filtereinlassabschnitt,
der unmittelbar benachbart zu einem Außenumfangsrand des Pumpengehäuses, nahe
der Ölwanne,
positioniert ist. Diesbezüglich
umfasst der Fluideinlasskanal auch einen Pumpeneinlassabschnitt,
der unmittelbar benachbart zu einem Innenumfangsrand des Pumpengehäuses, nahe
der Pumpentasche, positioniert ist. Der Filtereinlassabschnitt weist
eine erste Längsquerschnittfläche auf,
wogegen der Pumpeneinlassabschnitt eine zweite Längsquerschnittfläche aufweist,
die kleiner als die erste Längsquerschnittfläche ist.
Zudem weist der Pumpeneinlassabschnitt eine Seitenquerschnittfläche auf,
die größer als
die zweite Längsquerschnittfläche ist.
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Nach
einer anderen Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist ein Dichtungselement
zwischen dem Pumpengehäuse
und dem Kolbengehäuseelement
positioniert und zum fluidischen Abdichten desselben ausgelegt.
Das Dichtungselement legt einen ersten, zweiten und dritten separaten
Druckabdichtungsabschnitt zum Befördern von Hydraulikfluid durch
das Pumpengehäuse
fest. Der erste Druckabdichtungsabschnitt verteilt Fluid von dem
Einlasskanal zu der Pumpentasche, der zweite Druckabdichtungsabschnitt
verteilt Fluid von dem kühleren
Fluidrückführkanal
benachbart zu der Pumpentasche zu einem Innenhohlraum der Getriebeein gangswelle und
der dritte Druckabdichtungsabschnitt verteilt Fluid von dem Hilfspumpenfluidkanal
zu der Drehmomentübertragungsanordnung.
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Die
vorstehenden Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung gehen ohne Weiteres aus der folgenden eingehenden
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und den besten
Methoden zum Durchführen
der Erfindung in Verbindung mit den Begleitzeichnungen und beigefügten Ansprüchen hervor.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Darstellung einer beispielhaften Antriebsstranganordnung
eines Fahrzeugs mit einem Multi-Mode-Hybridleistungsgetriebe
zur Integration und Verwendung der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Längsquerschnittdarstellung eines
vorderen Abschnitts des Hybridgetriebes von 1;
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3 ist
eine hintere Draufsichtdarstellung des Pumpengehäuses und des Dichtungselements von 2;
und
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3A ist
eine perspektivische Vorderansichtdarstellung im Aufriss eines Abschnitts
des Pumpengehäuses
von 2.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Die
vorliegende Erfindung wird hierin im Kontext eines Fahrzeugantriebsstrangs
mit einem Multi-Mode-Mehrgang-Hybridleistungsgetriebe beschrieben.
Der in 1 dargestellte Hybridantriebsstrang ist stark
verein facht, wobei sich versteht, dass sich weitere Informationen
bezüglich
des Standardbetriebs eines Hybridleistungsgetriebes (oder übrigens
auch eines Hybridfahrzeugs) im Stand der Technik finden lassen.
Weiterhin sollte ohne Weiteres verständlich sein, dass 1 eine
repräsentative
Anwendung bietet, durch die die vorliegende Erfindung integriert
und umgesetzt werden kann. Daher ist die vorliegende Erfindung keineswegs
auf die in 1 dargestellte besondere Anordnung
beschränkt.
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Unter
Bezug auf die Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugszeichen in den
gesamten mehreren Ansichten gleiche Komponenten bezeichnen, ist
in 1 eine schematische Abbildung eines beispielhaften
Fahrzeugantriebsstrangsystems gezeigt, das allgemein mit 10 gekennzeichnet
ist und eine wieder startbare Brennkraftmaschine 14 aufweist,
die mittels eines Hybridleistungsgetriebes 12 mit einem
Achsantriebssystem 16 antreibend verbunden ist oder mit diesem
in Energieflussverbindung steht. Die Brennkraftmaschine 14 überträgt Energie,
vorzugsweise mittels Drehmoment, durch eine Brennkraftmaschinen-Ausgangswelle 18 (üblicherweise
als „Kurbelwelle” bezeichnet)
auf das Getriebe 12. Das Getriebe 12 wiederum
verteilt Drehmoment von einer Getriebeausgangswelle 26,
um das Achsantriebssystems 16, das hierin durch ein Differential 20 und
Räder 22 dargestellt
ist, anzutreiben und dadurch das (nicht eigens hierin gekennzeichnete)
Hybridfahrzeug anzutreiben. In der in 1 abgebildeten
Ausführungsform
kann die Brennkraftmaschine 14 eine beliebige Brennkraftmaschine
sein, beispielsweise aber nicht ausschließlich eine Zweitakt-Dieselbrennkraftmaschine
oder eine Viertakt-Benzinbrennkraftmaschine, die
mühelos
so angepasst wird, dass sie ihre verfügbare Leistungsabgabe typischerweise
bei einer Anzahl von Umdrehungen pro Minute (U/min) vorsieht. Auch
wenn dies in 1 nicht ausdrücklich gezeigt ist,
versteht sich, dass das Achsantriebssystem 16 jede bekannte
Auslegung umfassen kann, beispielsweise einen Vorderradan trieb (FWD),
einen Hinterradantrieb (RWD), einen Vierradantrieb (4WD) oder einen
Allradantrieb (AWD).
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Das
Getriebe 12 ist dafür
ausgelegt, Energie von der Brennkraftmaschine 14 zu steuern
und zu dem Achsantriebssystem 16 zu verteilen. Im Einzelnen
verbindet ein Einrücken
von einer oder mehreren Drehmomentübertragungsvorrichtungen, die
in dem Getriebe 12 untergebracht sind (z. B. Kupplung 70 von 2),
ein oder mehrere epizyklische Zahnradanordnungen, vorzugsweise in
der Art von miteinander verbundenen Planetenradsätzen (wovon einer in 2 gezeigt
und allgemein mit 62 bezeichnet ist), miteinander, um Energie
von der Brennkraftmaschine 14 bei unterschiedlichen Verhältnissen
zu der Getriebeausgangswelle 26 zu übertragen. Das Getriebe 12 kann
ein oder mehrere Planetenradsätze
zusammenwirkend mit oder unabhängig
von einer oder mehreren Kupplungen und Bremsen nutzen, um Betriebsarten
mit Antriebsverzweigung (Input Split), Verbundverzweigung (Compound
Split) und festem Verhältnis
vorzusehen.
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1 zeigt
bestimmte ausgewählte
Komponenten des Getriebes 12, einschließlich eines Hauptgehäuses 13,
das zum Umgeben und Schützen
einer ersten und zweiten Elektromotor/Generator-Anordnung A bzw.
B ausgelegt ist. Der erste und zweite Motor/Generator A, B sind
konzentrisch zu und verbindbar mit einer Hauptwelle des Getriebes 12,
die verdeckt bei 24 gezeigt ist, vorzugsweise durch die vorstehend
erwähnte
Reihe von Planetenradsätzen. Der
Motor/Generator A, B arbeiten in Verbindung mit den Planetenradsätzen und
selektiv einrückbaren Drehmomentübertragungsmechanismen,
um die Getriebeausgangswelle 26 zu drehen. Das Hauptgehäuse 13 deckt
die innersten Komponenten des Getriebes, beispielsweise den Motor/Generator
A, B, Planetenradanordnungen, die Hauptwelle 24 und Drehmomentübertragungsvorrichtungen
ab. Die Motor/Generator- Anordnungen
A, B sind vorzugsweise dafür
ausgelegt, selektiv als Motor und Generator zu arbeiten. D. h. die
Motor/Generator-Anordnungen A, B können (z. B. während Fahrzeugantrieb)
elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln und (z. B.
während
regenerativen Bremsens) mechanische in elektrische Energie umwandeln.
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Eine Ölwanne bzw.
ein Sumpfvolumen 28 (hierin auch als „Hydraulikfluidbehälter” bezeichnet) befindet
sich an dem Boden des Hauptgehäuses 13 und
ist dafür
ausgelegt, Hydraulikfluid, beispielsweise Getriebeöl (in 1 bei 30 verdeckt
dargestellt) für
das Getriebe 12 und seine verschiedenen Komponenten aufzunehmen
oder zu speichern. Zudem ist eine Hilfsgetriebepumpe (oder sekundäre Getriebepumpe) 32 an
dem Hauptgetriebegehäuse 13 angebracht.
Die Hilfsölpumpe 32 steht
mit dem Getriebe 12 in Fluidverbindung (z. B. mittels Hydraulikkreislauf),
um während
bestimmter Betriebsbedingungen, beispielsweise einer Betriebsart
mit abgeschalteter Brennkraftmaschine und Übergangsphasen zu dieser und
von dieser druckbeaufschlagtes Fluid zu dem Getriebe 12 zu
liefern.
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2 der
Zeichnungen ist eine Längsquerschnittdarstellung
des vordersten Abschnitts des Hybridgetriebes 12 von 1.
Energie wird von der Brennkraftmaschine 14 zu dem Getriebe 12 durch eine
hohle Innenzahn-Eingangswelle 36 übertragen, die
(im Verhältnis
zum Antriebsstrang 10) vor der Hauptwelle 24 angeordnet
ist. Die Eingangswelle 36 ist mit der Hauptwelle 24 konzentrisch – d. h.
beiden Wellen 24, 36 sind in Längsrichtung in dem Getriebehauptgehäuse 13 angeordnet
und um die Mittelachse X1 drehbar. Die Hauptwelle 24 und
die Eingangswelle 36 sind vorzugsweise hohl, um das Kühlen und
die Schmierung des Getriebes 12 zu erleichtern, wie hierin
nachstehend näher
beschrieben wird.
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Die
Eingangswelle 36 ist mit einer Außenzahn-Dämpfernabe 38 zusammengefügt. Der
Zahneingriff zwischen der Eingangswelle 36 und der Dämpfernabe 38 wird
durch Abdichten derselben gegenüber
druckbeaufschlagten Getriebefluid (z. B. Getriebeöl 30 von 1)
in einem trockenen Zustand gehalten. In der gezeigten Ausführungsform
wird die Abdichtung mit einem Froststopfen 40 verwirklicht, der
ein ausdehnbarer Stopfen ist, der in einen Innenhohlraum 42 der
Eingangswelle 36 eingepresst ist. Es sollte aber erkannt
werden, dass ein fluidisches Abdichten des Zahneingriffs zwischen
der Eingangswelle 36 und der Dämpfernabe 38 auch
durch andere Mittel, beispielsweise eine massive Eingangswelle (z.
B. kein Innenhohlraum 42) verwirklicht werden könnte. Analog
gleiten eine Eingangsabdichtung 44 und eine Buchse 46 entlang
einer Außenfläche des Eingangswellen-Lagerabschnitts 48 zwischen
dem Getriebeeingangsdeckel 34 (nachstehend hierin auch
als „Eingangsgehäuse” bezeichnet)
und der Eingangswelle 36, um den Eingangswellen-Lagerabschnitt 48 vor
druckbeaufschlagtem Getriebefluid abzudichten.
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Um
unerwünschte
Torsions- und Kompressionsimpulse, die durch den Betrieb der Brennkraftmaschine 14 erzeugt
werden, zu isolieren und diesen entgegenzuwirken, ist das Getriebe 12 mit
einer Trocken-Torsionsdämpferanordnung
ausgestattet, die allgemein bei 50 dargestellt ist und
zwischen der Kurbelwelle 18 der Brennkraftmaschine und
der Getriebeeingangswelle 36 angeordnet ist. Die Torsionsdämpferanordnung 50 dient
mit anderen Worten im Allgemeinen zum Abschirmen des Getriebes 12 vor unterwünschten
Torsionen, die von der Brennkraftmaschine 14 während Betrieb
erzeugt werden, und auch zum Unterstützen der ersten und zweiten
Motor/Generator-Anordnung A, B beim Aufheben von Kornpressionsimpulsen
der Brennkraftmaschine während
Anlass- und Abschaltvorgängen.
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Nach
der Ausführungsform
von 2 umfasst die Torsionsdämpferanordnung 50 einen
ringförmigen
Dämpferflansch 52 mit
einer Reihe von Feder-Masse-Dämpfer-Systemen
(wovon zwei in 2 in Phantomdarstellung gezeigt
und mit 54 bezeichnet sind), die entlang und nahe seines
Außenumfangs ringförmig oder
umlaufend ausgedehnt sind. Der Dämpferflansch 52 ist
an der Kurbelwelle 18 der Brennkraftmaschine zum Beispiel
durch einen oder mehrere umlaufend beabstandete Kurbellbolzen 56 angebracht
und befestigt. Ein brennkraftmaschinenseitiger Deckel (oder vordere
Nabenplatte) 58 und ein getriebeseitiger Deckel (oder hintere
Nabenplatte) 60 nehmen den Dämpferflansch 52 und
die Feder-Masse-Dämpfer-Systeme 54 dazwischen
auf und bringen die Torsionsdämpferanordnung 50 an der
Außenzahn-Dämpfernabe 38 an.
Wie vorstehend erwähnt
wird Energie mittels der Kerbverbindung mit der Eingangswelle 36 von
der Dämpfernabe 38 zu dem
Getriebe 12 übertragen.
Die Feder-Masse-Dämpfer 54 absorbieren
und dämpfen
die unerwünschten
Torsionen, die von der Brennkraftmaschine 12 während der
Fahrbetriebsart sowie Übergängen zu
und von der Betriebsart mit abgeschalteter Brennkraftmaschine erzeugt
werden. Die Torsionsdämpferanordnung 50 weist
eine Drehmomentleistung auf, die gleich der maximalen Drehmomentleistung
der Brennkraftmaschine plus einer bestimmten Spanne ist.
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Das
Hybridleistungsgetriebe 12 umfasst vorzugsweise drei Planetenradsätze; in
den Zeichnungen ist jedoch nur einer davon sichtbar und in 2 allgemein
bei 62 gezeigt. Der Planetenradsatz 62 umfasst
ein äußeres Zahnradelement 64,
typischerweise als Hohlrad bezeichnet, das mit einem Innenzahnradelement 66,
typischerweise als Sonnenrad bezeichnet, konzentrisch ausgerichtet
ist und dieses umfängt.
Ein Planetenträgeranordnungselement 68, das
mit der Hauptwelle 24 konzentrisch ausgerichtet ist und
mit dieser verzahnt ist, umfasst mehrere Ritzel bzw. Planeten 67,
die drehbar an einem Trägerelement 69 angebracht
und in kämmender
Be ziehung zu sowohl dem Hohlradelement 64 als auch dem Sonnenradelement 66 angeordnet
sind. Wie erkennbar ist, kann der Träger entweder ein Einzelplanetenträger (einfach)
oder ein Doppelplanetenträger
(zusammengesetzt) sein, ohne von dem gewollten Schutzumfang der
vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Wie
in 2 ersichtlich ist, ist das Hohlradelement 64 des
Planetenradsatzes 62 (mittels gegenseitiger Bolzenverbindungen
mit dem Pumpengehäuse 74 und
dem Eingangsgehäuse 34)
selektiv mit dem Getriebehauptgehäuse 13 durch selektive
Betätigung
eines feststehenden Drehmomentübertragungsmechanismus 70 (nachstehend
hierin auch als „Bremsanordnung” oder „Reaktionskupplung” bezeichnet)
verbindbar. Die Bremsanordnung 70 umfasst ein ringförmiges Kolbengehäuseelement 72, das
an dem Pumpengehäuse 74 gelagert
ist. Ein Kolbenelement 76 ist in einer Anlegekammer, die
teilweise durch das Kolbengehäuseelement 72 und
ein stützendes
Plattenelement 78 festgelegt und mit Hydraulikfluid gefüllt ist,
axial beweglich oder verschiebbar. Ein Vorspannelement, beispielsweise
eine Belville-Rückstellfeder 80,
spannt den Kolben 76 in eine nicht angelegte oder inaktive
Position vor. Das stützende
Plattenelement 78 wirkt auch als Lagerunterstützung für die erste
Motor/Generator-Anordnung A – d.
h. das Motorlager 81 ist an eine Außenfläche des stützenden Plattenelements 78 angepresst
und daran gelagert. Zudem dient das Kolbengehäuseelement 72 als
Außendurchmesser(AD)-Bohrung
für einen
Eingangswellen-Drehdichtring 83.
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Mehrere
Kupplungsscheiben, die kollektiv durch das Bezugszeichen 82 gekennzeichnet
sind, sind an dem Hohlradelement 64 durch eine Keilaußenfläche 84 montiert,
befestigt oder angebracht. Jede der Kupplungsscheiben 82 weist
auf ihren gegenüberliegenden
Seiten eine Beschichtung oder Schicht aus Reibmaterial auf. Mehrere
Gegenanpressplatten, die in
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2 kollektiv
bei 86 gekennzeichnet sind, sind mit den Kupplungsscheiben 82 verschränkt (d. h.
abwechselnd beabstandet). Jede Gegenanpressplatte 86 weist
einen Außenumfang
auf, der eine äußere Keilfläche festlegt,
die in kämmender
Beziehung zu einer Keilfläche 88 angeordnet
ist, die entlang eines Innenumfangs des ringförmigen stützenden Plattenelements 78 gebildet
ist. Die Kupplungsscheiben 82 und die Gegenanpressplatten 86 bilden zusammen
ein herkömmliches
Kupplungspaket.
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Während des
Betriebs der Reaktionskupplungsanordnung 70 wird die Anlegekammer
(d. h. das zwischen dem Gehäuseelement 72 und
dem stützenden
Plattenelement 78 ausgebildete Hydraulikgefäß) mit Hydraulikfluid
druckbeaufschlagt, wodurch der Kolben 76 nach rechts in
das Kupplungspaket gedrückt
wird. Dabei verschieben sich die Gegenanpressplatten 86 axial,
um die benachbarten Flächen der
Kupplungsscheiben 82 reibschlüssig zu kämmen. Wenn mittels des Kolbens 76 ausreichend
Kraft ausgeübt
wird, werden die Getriebeeingangswelle 36 und somit das
Hohlradelement 64 (das daran ausgebildet ist) sowie die
Brennkraftmaschinen-Kurbelwelle 18 und
die Torsionsdämpferanordnung 50 (die
daran angebracht ist) reibschlüssig
arretiert und an dem Getriebehauptgehäuse 13 festgehalten.
Wenn der Druck in der Anlegekammer aufgebraucht ist, wird der Kolben 76 durch
die Kraft der Rückstellfeder 80 nach
links zu einer ausgerückten
Position gedrückt.
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Weiter
unter Bezug auf 2 wird Getriebeöl 30 durch
eine Hauptpumpe 90 (die hierin auch als „Brennkraftmaschinenpumpe” oder „brennkraftmaschinenbetriebene
Pumpe” bezeichnet
wird) mittels eines Durchlasses 104 von der Ölwanne 28 in
die hohlen Mitten der Eingangswelle 36 und der Hauptwelle 24 befördert, die
für anschließende Übermittlung
zu den verschiedenen Komponenten darin idealerweise zusammen über die
gesamte Länge
des Getriebes 12 laufen. Die Hauptpumpe 90 ist
vorzugswei se von Flügelzellenausführung mit
einem Pumpenrotor 94, wobei mehrere Flügelzellen (nicht gezeigt) gleitend
angeordnet sind, und einem Gleitelement 98 zum Verändern des
Volumens des von der Hauptpumpe 90 gelieferten Fluids.
Die Hauptpumpe 90 befindet sich in dem vorderen Abschnitt
des Getriebegehäuses 13,
eingeschlossen zwischen dem Eingangsgehäuse 34 und dem Pumpengehäuse 74 (hierin
auch als „Pumpendeckel” bezeichnet).
Die Hauptpumpe 90 ist mit der Eingangswelle 36 durch einen
antreibenden Eingriff mit dem Lagerabschnitt 48 axial ausgerichtet
und von dieser angetrieben. Im Einzelnen ist das Eingangswellenlager 48 mit
ersten mehreren flachen Flächen 92 (vorzugsweise
zwei) ausgelegt, die umlaufend entlang einer Außenumfangsfläche desselben
beabstandet sind und von diesem nach außen ragen. Die flachen Flächen 92 steuern
und treiben einen Pumpenrotor 94 an, der zweite mehrere
komplementäre
flache Flächen 96 (ebenfalls
vorzugsweise zwei) aufweist, die umlaufend um eine Innenumfangsfläche desselben
beabstandet sind und davon nach innen ragen und die mit den ersten
mehreren flachen Flächen 92 greifen.
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Die
zusammenwirkende Verbindung zwischen den flachen Flächen 92, 96 kann
Energie von der Eingangswelle 36 zu dem Pumpenrotor 94 übertragen,
so dass die Hauptpumpe 90 den für das Betreiben des Getriebes 12 erforderlichen
Hydraulikdruck vorsieht. Wenn der Pumpenrotor 94 dreht,
erzeugt er einen Druckgradienten in einer zylinderförmigen Pumpentasche 100,
die zumindest teilweise durch das Getriebeeingangsgehäuse 34 und
das Pumpengehäuse 74 ausgebildet
ist. Zum Beispiel weist die Hauptpumpe 90 einen Eingangsdurchgang 102 auf,
der zum Aufnehmen von Hydraulikfluid von dem Sumpf 28 des
Getriebes an dessen Eingangsseite durch das Pumpengehäuse 74 verläuft (wie
am besten in 2 ersichtlich). Wenn dem Pumpenrotor 94 Drehmoment
geliefert wird, dreht er, um die (nicht gezeigten) Flügelzellen
anzutreiben, um Pumpwirkung zum Befördern von Hydraulikfluid bei
Druck zum Betreiben des Getriebes 12 und möglicherweise anderer
hydraulisch betriebener Fahrzeugeinrichtungen zu liefern. Die ersten
und zweiten mehreren flachen Flächen 92, 96 zentrieren
und führen
zusammen mit einer Pumpenführung 106 den
Pumpenrotor 94 während
des Betriebs der Hauptpumpe 90. Eine Pumpendeckelbuchse 107 und
die Eingangsbuchse 46 nehmen von der Hauptpumpe 90 erzeugte
Lasten auf. Das Platzieren der brennkraftmaschinenbetriebenen Hauptpumpe 90 und
der Pumpentasche 100 in dem Pumpendeckel 74 trägt dazu
bei, die gesamte axiale Länge
des Getriebes 12 zu verringern.
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Der
von der Hauptpumpe 90 erzeugte Druckgradient saugt Fluid 30 durch
einen Ölfilter 108,
der an einem distalen Ende eines Sumpfverbindungsarms 110 angeordnet
ist, der die Ölwanne 28 mit
dem Pumpendeckel 74 fluidverbindet, aus der Ölwanne 28.
Fluid 30 wird aus dem Sumpfverbindungsarm 110 entlang
des Pfads Y1 in den Einlasskanal 112 gesaugt, der vertikal
benachbart zu der Hauptpumpe 90 eingelassen orientiert
ist. Im Einzelnen werden in dem Getriebe 12 der Einlasskanal 112 und
der Filter 108 (einschließlich des Filtereinlassabschnitts 116) nach
vorne bewegt, wobei sie unter der Hauptpumpe 90 zumindest
teilweise radial koplanar mit der Pumpentasche 100 positioniert
sind, eine Orientierung, die am besten in 2 ersichtlich
ist. Anders ausgedrückt
ist der Einlasskanal zumindest teilweise radial benachbart zu und
ausgerichtet mit (d. h. entlang der gleichen radialen Ebene wie
die) der Pumpentasche 100 orientiert.
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Nach
der Ausführungsform
von 2 ist der Einlasskanal 112 durch den
Bereich zwischen dem Pumpengehäuse 74 und
der Reaktionskupplungsanordnung 70 (d. h. Kolbengehäuseelement 72)
festgelegt. Der Einlasskanal 112 ist durch ein Dichtungselement 114 fluidisch
abgedichtet, das vorzugsweise aus einem Aluminiumträger mit
einem daran angebrachten geformten Gummistreifen besteht. Die Reaktionskupplungsanordnung 70 ist
an der hinteren Seite des Pumpengehäuses 74 (z. B. mittels
Bolzen 101) verbolzt, wobei das Kolbengehäuseelement 72 durch
das Dichtungselement 114 spannt und den Gummiring 115 (in 3 gezeigt)
zusammenpresst, um das Öl
durch Saugen abzudichten.
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Der
Einlasskanal 112 kann in zwei primäre Abschnitte unterteilt sein:
den Filtereinlassabschnitt, der in 2 allgemein
bei 116 gezeigt ist, und den Pumpeneinlassabschnitt, der
allgemein bei 118 gezeigt ist. Die Längsquerschnittfläche des
Filtereinlassabschnitts 116 (d. h. im Verhältnis zum
Getriebe 12), die für
veranschaulichende Zwecke in 2 durch A1
angezeigt ist, ist größer als
die Längsquerschnittfläche des
Pumpeneinlassabschnitts 118, die für veranschaulichende Zwecke
in 2 bei A2 angezeigt ist. Um den Fließquerschnitt
und somit den Volumenstrom des Fluids 30 zu der Hauptpumpe 90 und
der Pumpentasche 100 beizubehalten, ohne die Gesamtlänge des
Getriebes 12 zu beeinträchtigen,
wird aber die Rückseite
des Pumpengehäuses 74 an
dem Pumpeneinlass 102 offen gegossen, was eine zusätzliche
Seitenquerschnittfläche
(im Verhältnis
zum Getriebe 12) mit sich bringt, um die Differenz zwischen
den Querschnittflächen
A1, A2 in der Längsrichtung
auszugleichen. Idealerweise ist die Seitenquerschnittfläche des
Pumpeneinlassabschnitts 118 größer als die Längsquerschnittfläche A2.
Die Saugeinlasskonfiguration der vorliegenden Erfindung – d. h.
bei der der Filter 108 und der Einlasskanal 112 unter
der Pumpentasche 100 und der ausgekernten Rückfläche des
Pumpengehäuses 74 eingesetzt sind,
lässt ein
funktionelles Unterbringen der Hauptpumpe 90 in dem Hauptgehäuse 13 zu,
während
die gesamte Länge
des Getriebes 12 in Längsrichtung minimiert
wird.
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Unter
Bezug nun auf 3 legt das Dichtungselement 114 der
vorliegenden Erfindung mehrere einzelne und separate Druckabdichtungsabschnitte
zum Befördern
von Hydraulikfluid durch den Pumpendeckel 74 fest, die hierin
durch einen ersten, zweiten und dritten Druckabdichtungsabschnitt
S1, S2 bzw. S3 festgelegt sind. D. h. die Dichtung 114 ist wie
in 3 ersichtlich ausgelegt und orientiert, um einen
ersten Druckabdichtungsabschnitt, der in 3 allgemein
bei S1 gezeigt ist, für
die Übertragung
von Öl 30 von
dem Einlasskanal 112 zu der Hauptpumpe 90 (z.
B. durch den Einlassdurchgang 102) vorzusehen. Die Dichtung 114 sieht
auch einen zweiten Druckabdichtungsabschnitt, der in 3 allgemein
bei S2 gezeigt ist, für
die Übertragung
von Öl 30 von
dem kühleren
Fluidrückführkanal
benachbart zu der Pumpentasche 100 zu einem Innenhohlraum der
Hauptwelle 24 und Getriebeeingangswelle 36 für anschließende Verteilung
im gesamten Getriebequerschnitt (z. B. durch den Getriebequerschnittdurchgang 120)
vor. Schließlich
ist der dritte Druckabdichtungsabschnitt, der in 3 allgemein bei
S3 gezeigt ist, dafür
ausgelegt, Fluid von dem Hilfspumpenfluidkanal in dem Pumpendeckel 74 zu Kupplungskolbenzufuhröl (z. B.
durch den Kupplungszufuhrdurchgang 122) zu verteilen. Der
erste, zweite und dritte Druckabdichtungsabschnitt S1–S3 sehen
im Wesentlichen einzelne, fluidisch abgedichtete Hohlräume zum
Befördern
von Hydraulikfluid durch das Pumpengehäuse 74 vor.
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Während hierin
vorstehend die besten Methoden zum Durchführen der vorliegenden Erfindung näher beschrieben
wurden, wird der Fachmann, an den sich diese Erfindung richtet,
verschiedene alternative Auslegungen und Ausführungsformen zum Praktizieren
der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.