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TECHNISCHES GEBIET
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Die
Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe mit einem Motor, der betreibbar
ist, um das Getriebe mit Leistung zu beaufschlagen, und das mit
einer Maschine verbindbar ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein
Typ von Hybridgetriebe ist ein Getriebe, das von einer Maschine
sowie von einem Elektromotor/Generator, der mit einer Energiespeichereinrichtung
verbunden ist, mit Leistung beaufschlagt werden kann. Ein Schlüsselziel
bei der Konstruktion eines Hybridantriebsstrangs ist es, einen hohen
Betriebswirkungsgrad über
verschiedene Betriebsmodi hinweg zu ermöglichen, um einer breiten Vielfalt
von Fahrzeugbetriebsbedingungen gerecht zu werden. Häufig sind
ein rein elektrischer Betriebsmodus (d. h. wobei das Fahrzeug allein
von dem Motor mit Leistung beaufschlagt wird) und ein reiner Maschinenbetriebsmodus
vorgesehen. Ein Hybridbetriebsmodus, bei dem sowohl die Maschine
als auch der Motor Leistung hinzufügen, kann ebenfalls vorgesehen sein.
Es ist Effizienz bei der Durchführung
der verschiedenen Betriebsmodi zur bestmöglichen Erfüllung von Leistungsanforderungen
des Fahrzeugs bei Aufrechterhaltung glatter Übergänge zwischen Modi erwünscht.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist ein Hybridgetriebe vorgesehen, das ein Maschinenverbindungselement
umfasst, das für eine
kontinuierliche Verbindung mit einer Maschine ausgestaltet ist.
Das Getriebe umfasst ferner einen Motor, der ein Elektromotor/Generator
sein kann, und eine Drehmomentübertragungseinrichtung,
die betreibbar ist, um Drehmoment von dem Motor auf ein Getriebeantriebselement
zu übertragen,
das mit einer Getriebezahnradanordnung verbunden ist, wobei das
Getriebeantriebselement oberstromig im Leistungsfluss von der Getriebezahnradanordnung
ist. Eine Komponente ist ”oberstromig” im Leistungsfluss von
einer anderen Komponente, wenn sie aufgebrachtes Drehmoment vor
der anderen Komponente aufnimmt. Die Drehmomentübertragungseinrichtung liefert
eine steuerbare Verbindung zwischen dem Getriebeantriebselement
und den Leistungsbeaufschlagungseinrichtungen (d. h. dem Motor und
der Maschine), um ein glattes Übergehen
zwischen Betriebsmodi zu ermöglichen.
Ein Dämpfungsmechanismus
kann dazu verwendet werden, die Maschine mit der Drehmomentübertragungseinrichtung
zu verbinden, um Maschinenschwingung zu isolieren. Die Getriebezahnradanordnung
kann eine mechanische Zahnradanordnung ohne irgendwelche zusätzlichen Motoren
sein, so dass das Hybridgetriebe ein ”Einmotor”-Hybrid ist, d. h. der oben
beschriebene Motor ist der einzige Motor, der dazu verwendet wird,
das Getriebe mit Leistung zu beaufschlagen. Der Motor kann ein Motor/Generator
sein, der auch als ein Generator betreibbar ist, um selektiv Drehmoment
in gespeicherte elektrische Energie umzuwandeln.
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Die
Drehmomentübertragungseinrichtung
ist eine Kopplungsanordnung, die in unterschiedlichen Ausführungsformen
in unterschiedlichen Formen vorliegen kann. In vielen Ausführungsformen
ist die Drehmomentübertragungseinrichtung
eine Flüssigkeitskupplung,
wie etwa ein Drehmoment wandler, der eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung
umfasst. In anderen Ausführungsformen
ist die Drehmomentübertragungseinrichtung
eine Anfahrkupplung, die entweder eine Nasskupplung sein kann, die über unter
Druck gesetztes Getriebefluid einrückbar ist, oder eine Trockenkupplung,
wie sie etwa in einem Handschaltgetriebe verwendet wird. Eine Anfahrkupplung
kann kompakter sein als ein Drehmomentwandler, wobei die axiale
Länge des Getriebes
minimiert wird. So wie sie hierin verwendet wird, ist eine ”Trockenkupplung” eine Kupplung,
die an der kuppelnden Grenzfläche
kein Getriebefluid benutzt, wohingegen eine ”Nasskupplung” Getriebefluid
zum Einrücken
und zum Schmieren und Kühlen der
gekuppelten Grenzfläche
benutzt.
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Eine
Trennkupplung ist selektiv einrückbar, um
das Maschinenverbindungselement funktional mit dem Motor zu verbinden
und somit zuzulassen, dass der Motor die Maschine starten kann,
wie etwa nach einem Stopp an einer Ampel. Die Trennkupplung lässt zu,
dass die Maschine getrennt werden kann, wenn sie nicht dazu verwendet
wird, das Getriebe mit Leistung zu beaufschlagen, wodurch parasitäre Verluste
minimiert werden, die aus dem Widerstand des Maschinengewichtes
resultieren könnten. In
jeder hierin gezeigten Ausführungsform
kann die Trennkupplung mit dem Maschinenverbindungselement über den
Dämpfungsmechanismus
verbunden sein, oder kann direkt mit dem Maschinenverbindungselement
verbunden sein, wobei der Dämpfungsmechanismus
umgangen wird.
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Viele
Ausführungsformen
des Getriebes umfassen eine Freilaufkupplung, die parallel zu der Trennkupplung
angeordnet ist. Das heißt,
die Freilaufkupplung weist ein erstes drehbares Element auf, das
ständig
zur Rotation mit dem Maschineverbindungselement verbunden ist, und
ein zweites drehbares Element, das ständig zur Rotation mit dem Motor
verbunden ist. Die Freilaufkupplung ist ausgestaltet, um zu überholen,
wenn das zweite drehbare Element schneller als das erste drehbare
Element rotiert. Somit transportiert die Freilaufkupplung Drehmoment,
wenn die Maschine das Getriebe mit Leistung beaufschlagt, wobei
zugelassen wird, dass die Trennkupplung getrennt wird, nachdem der
Motor dazu verwendet worden ist, die Maschine zu starten. Die Freilaufkupplung überholt,
wenn der Motor das Getriebe mit Leistung beaufschlagt und die Maschine entweder
aus ist oder das Maschinenverbindungselement mit einer langsameren
Drehzahl als der Motor mit Leistung beaufschlagt.
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Eine
Getriebepumpe kann zur Rotation mit dem Motor verbunden sein, so
dass die Pumpe von dem Motor ungeachtet dessen, ob das Maschinenverbindungselement
rotiert, mit Leistung beaufschlagt werden kann. Somit ist während Maschinen-Start/Stopp-Zeiträumen keine
Hilfspumpe für Getriebeöldruck erforderlich,
wodurch Komponenten und Masse verringert werden.
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Es
sind spezifische Fluidtransportanordnungen vorgesehen, um eine Strömung von
unter Druck gesetztem Fluid von der Drehmomentübertragungseinrichtung zu ermöglichen
und um den Motor/Generator zu kühlen.
Beispielsweise kann ein rohrförmiges
Element koaxial und in abdichtendem Eingriff mit dem Inneren des
Getriebeantriebselements vorgesehen sein, um einen Kanal mit dem
Getriebeantriebselement zum Transportieren von Druckfluid zu der Drehmomentübertragungseinrichtung
zu definieren. Darüber
hinaus können
innere und äußere Nabenelemente
koaxial mit dem Antriebselement vorgesehen sein, wobei ein Rotor
des Motors zur Rotation mit dem inneren Nabenelement abgestützt ist
und den Stator konzentrisch umgibt, und die Maschine funktional
mit dem äußeren Nabenelement
verbunden ist. Die Trennkupplung verbindet das innere und äußere Nabenelement
selektiv.
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Es
ist auch ein Verfahren zum Starten einer Maschine, die mit einem
oben beschriebenen Hybridgetriebe verbunden ist, vorgesehen. Das
Verfahren umfasst, dass gespeicherte elektrische Leistung von einer
Batterie an den Motor geliefert wird, wodurch eine Getriebepumpe
laufen gelassen wird, die mit dem Motor verbunden ist, um Getriebeöl (das hierin
auch als Getriebefluid bezeichnet wird) unter Druck zu setzen. Anschließend werden
ausgewählte Übersetzungsverhältniskupplungen
in einer Getriebezahnradanordnung über das Druckfluid eingerückt, und
das Getriebe wird über
eine Drehmomentübertragungseinrichtung
durch den Motor mit Leistung beaufschlagt. Das Ladeniveau der Batterie
wird überwacht,
und eine Trennkupplung zwischen dem Motor und der Maschine wird
eingerückt,
wenn das überwachte
Batterieladeniveau unter ein vorbestimmtes Niveau abfällt, wodurch
zugelassen wird, dass der Motor die Maschine starten kann. Bei vielen Getriebeausführungsformen überträgt die Maschine automatisch
Drehmoment über
eine Freilaufkupplung, die parallel zu der Trennkupplung angeordnet ist,
und durch die Drehmomentübertragungseinrichtung
auf die Getriebezahnradanordnung, wenn die Maschinendrehzahl zumindest
bei Motordrehzahl ist. Die Freilaufkupplung überholt, wenn die Motordrehzahl
größer als
die Maschinendrehzahl ist. Daraufhin wird die Trennkupplung ausgerückt, wenn
die Maschine Drehmoment über
die Freilaufkupplung überträgt.
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Die
obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung der besten Ausführungsarten
der Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen
genommen wird, leicht deutlich werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Hybridantriebsstrangs,
der eine erste Ausführungsform
eines Hybridgetriebes umfasst;
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2 ist
eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Hybridantriebsstrangs,
der eine zweite Ausführungsform
eines Hybridgetriebes umfasst;
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3 ist
eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer dritten Ausführungsform
eines Hybridantriebsstrangs, der eine dritte Ausführungsform
eines Hybridgetriebes umfasst;
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4 ist
eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer vierten Ausführungsform
eines Hybridantriebsstrangs, der eine vierte Ausführungsform
eines Hybridgetriebes umfasst;
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5 ist
eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer fünften Ausführungsform
eines Hybridantriebsstrangs, der eine fünfte Ausführungsform eines Hybridgetriebes
umfasst;
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6 ist
eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer sechsten Ausführungsform
eines Hybridantriebsstrangs, der eine sechste Ausführungsform
eines Hybridgetriebes umfasst;
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7 ist
eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer siebten Ausführungsform
eines Hybridantriebsstrangs, der eine siebte Ausführungsform
eines Hybridgetriebes umfasst;
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8 ist
eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer achten Ausführungsform
eines Hybridantriebsstrangs, der eine achte Ausführungsform eines Hybridgetriebes
umfasst;
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9 ist
eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer neunte Ausführungsform
eines Hybridantriebsstrangs, der eine neunte Ausführungsform
eines Hybridgetriebes umfasst; und
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10 ist
eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer zehnten Ausführungsform
eines Hybridantriebsstrangs, der eine zehnte Ausführungsform
eines Hybridgetriebes umfasst.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen überall in
den Ansichten auf gleiche Komponenten beziehen, zeigt 1 einen
Hybridantriebsstrang 10, der eine Maschine 12 umfasst,
die mit einem Maschinenverbindungselement 14 eines Hybridgetriebes 16 verbunden
ist, so dass das Maschinenverbindungselement 14 gemeinsam
mit einem Maschinenabtriebselement, wie etwa einer Maschinenkurbelwelle,
rotiert. Das Hybridgetriebe 16 umfasst einen Elektromotor/Gene rator 20,
der funktional mit der Maschine 12 und mit einem Getriebeantriebselement 22 verbindbar
ist, wie es hierin erläutert
wird. Die Maschine 12 ist ebenfalls funktional mit dem
Getriebeantriebselement 22 verbindbar, wie es nachstehend
weiter erläutert
wird.
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Es
sind verschiedene Betriebsmodi verfügbar, um Drehmoment von dem
Getriebeantriebselement 22 an ein Getriebeabtriebselement 24 über eine Getriebezahnradanordnung 26 zu
liefern. Die Getriebezahnradanordnung 26 umfasst eine Vielfalt
von Getriebezahnrädern,
wie etwa in der Form von miteinander verbundenen Planetenradsätzen 28, 30, 32, 34 und
selektiv einrückbaren Übersetzungsverhältniskupplungen 36, 38, 40, 42, 44 (die
Kupplungen sowohl vom feststehenden Typ als auch vom rotierenden
Typ umfassen), die in unterschiedlichen Kombinationen über unter
Druck gesetztes Getriebefluid eingerückt werden, um eine Vielfalt
von Drehzahlverhältnissen
oder Gängen
zwischen dem Getriebeantriebselement 22 und dem Getriebeabtriebselement 24 bereitzustellen.
Obwohl in 1 eine spezifische Getriebezahnradanordnung 26 zu
Darstellungszwecken gezeigt ist, kann eine breite Vielfalt von Getriebezahnradanordnungen
zwischen das Getriebeantriebselement 22 und das Getriebeabtriebselement 24 innerhalb
des Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung geschaltet sein. Beispielsweise
kann die Getriebezahnradanordnung stattdessen eine Vorgelegewellenanordnung
mit kämmenden
Zahnrädern oder
eine Kombination aus Planetenradsätzen mit kämmenden Zahnrädern mit
entweder weniger oder mehr selektiv einrückbaren Kupplungen sein.
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Das
gesamte Hybridgetriebe 16 zwischen dem Maschinenverbindungselement 14 und
dem Getriebeabtriebselement 24 ist in einem oder mehreren miteinander
verbundenen Gehäusen
oder Kästen (nur
bruchstückhaft
gezeigt, wie etwa das feststehende Element 46) enthalten.
Der Klarheit in den Zeichnungen wegen sind in 1 Komponenten
des Hybridgetriebes 16 nur oberhalb des Maschinenverbindungselements 14,
des Getriebeantriebselements 22 und des Getriebeabtriebselements 24 gezeigt,
aber viele der Komponenten sind im Wesentlichen symmetrisch um diese
Elemente, wie es Fachleute gut verstehen werden.
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Der
Motor/Generator 20 umfasst einen Stator 45, der
an einem feststehenden Element 46, wie einem Getriebegehäuse, auf
Masse festgelegt ist. Ein Rotor 48 des Motors/Generators 20 ist
konzentrisch um und mit einer Zwischenwelle 50 über eine Rotornabe 72 drehbar.
Der Stator 45 kann elektrische Leistung von einer Energiespeichereinrichtung,
wie etwa einer Batterie 52, aufnehmen oder elektrische Leistung
an diese liefern. Ein elektronischer Controller 54 steht
mit der Batterie 52 und mit einem Leistungswechselrichter 56 in
Signalverbindung, der auch mit dem Stator 45 in elektrischer
Verbindung steht. Der Controller 54 spricht auf eine Vielfalt
von Eingangssignalen an, die eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine
Bedieneranforderung, das Niveau, auf welches die Batterie 52 aufgeladen
ist, und die Leistung, die von der Maschine 12 geliefert
wird, umfassen, um den Leistungsfluss zwischen dem Motor/Generator 20 und
der Batterie 52 über
den Wechselrichter 56 zu regeln, welcher zwischen Gleichstrom,
der von der Batterie 52 geliefert oder benutzt wird, und Wechselstrom,
der von dem Stator 45 geliefert oder benutzt wird, Umwandlungen
vornimmt. Das Niveau, auf welches die Batterie 52 aufgeladen
ist, wird durch irgendeine Anzahl von bekannten Anzeigeeinrichtungen überwacht,
wie etwa durch ein Voltmeter, um die Batteriespannung zu überwachen
und/oder um den Batterieentladestrom zu überwachen.
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Die
Hauptgetriebepumpe 60, die für ein Unterdrucksetzen von
Getriebefluid zum Betätigen
der Übersetzungsverhältniskupplungen 36, 38, 40, 42 und 44 und
zum Kühlen
und Schmieren überall
in dem Getriebe 16 verwendet wird, ist zur gemeinsamen
Rotation mit dem Rotor 48 über die Zwischenwelle 50 verbunden.
Somit treibt der Motor/Generator 20 die Getriebepumpe 60 ungeachtet
dessen an, ob die Maschine 12 gestartet oder gestoppt ist.
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Eine
Freilaufkupplung 62 ist zwischen das Maschinenverbindungselement 14 und
die Zwischenwelle 50 geschaltet. Die Freilaufkupplung 62 umfasst
ein erstes drehbares Element 64, das mit einer Abtriebsseite
eines Dämpfungsmechanismus 66 rotiert.
Der Dämpfungsmechanismus 66 kann
eine Torsionsfeder sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Eine
Antriebsseite des Dämpfungsmechanismus 66 ist
mit dem Maschinenverbindungselement 14 verbunden. Der Dämpfungsmechanismus 66 isoliert Torsionsschwingungen
der Maschine 12 von der Zwischenwelle 50 und dem
Rest des Hybridgetriebes 16.
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Die
Freilaufkupplung 62 umfasst ein zweites drehbares Element 68,
das zur Rotation mit der Zwischenwelle 50 verbunden ist.
Die Freilaufkupplung 62 ist ausgestaltet, um zu überholen,
wenn das zweite drehbare Element 68 und die Zwischenwelle 50 schneller
als das erste drehbare Element 64 rotieren (d. h. die Freilaufkupplung 62 überholt
(d. h. läuft
frei, ohne Drehmoment zu übertragen),
wenn der Rotor 48 schneller als das Maschinenverbindungselement 14 rotiert).
Die Freilaufkupplung 62 steht in Eingriff (d. h. verriegelt
das erste drehbare Element 64 zur gemeinsamen Rotation
mit dem zweiten drehbaren Element 68), um Drehmoment von
dem ersten drehbaren Element 64 auf das zweite drehbare
Element 68 zu übertragen,
wenn das erste drehbare Element 64 schneller als oder mit
der gleichen Drehzahl wie das zweite drehbare Element 68 rotiert
(d. h., wenn die Maschine 12 und das Maschinenverbindungselement 14 schneller
als der Rotor 48 rotieren). Eine Vielfalt von Freilaufkupplungen
ist leicht erhältlich, um
wie angegeben zu arbeiten.
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Die
Freilaufkupplung 62 ist parallel zu einer selektiv einrückbaren
Trennkupplung 70 geschaltet. Die Trennkupplung 70 ist
einrückbar,
um das Maschinenverbindungselement 14 zur gemeinsamen Rotation
mit dem Rotor 48 und der Zwischenwelle 50 (über Rotornabe 72)
zu verbinden. Somit ist die Trennkupplung 70, wie die Freilaufkupplung 62,
einrückbar,
um Drehmoment von dem Maschinenverbindungselement 14 auf
die Zwischenwelle 50 zu übertragen; dementsprechend
werden die Freilaufkupplung 62 und die Trennkupplung 70 als ”parallel” zueinander
bezeichnet, da sie jeweils einrückbar
sind, um die gleichen zwei Komponenten zu verbinden. Wie es nachstehend
weiter besprochen wird, kann die Trennkupplung 70 innerhalb
des Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung eine Trockenkupplung oder
eine Nasskupplung sein. Eine Drehmomentübertragungseinrichtung 74,
die in dieser Ausführungsform
eine selektiv einrückbare
Kupplung ist, die eine Nasskupplung oder eine Trockenkupplung sein kann
und als eine Fahrzeuganfahrkupplung bezeichnet wird, ist einrückbar, um
Drehmoment von der Zwischenwelle 50 auf das Getriebeantriebselement 22 zu übertragen.
Das Getriebeantriebselement 22 und die Getriebezahnradanordnung 26 nehmen
kein Drehmoment von entweder dem Motor/Generator 20 oder
der Maschine 12 ohne Einrückung der Drehmomentübertragungseinrichtung 74 auf.
Die Drehmomentübertragungseinrichtung 74 kann
eine Nassreibungskupplung sein, die mit einem gesteuerten Schlupf
einrückbar
ist, um gleichmäßige Übergänge im Leistungsfluss
zu ermöglichen.
Alternativ kann die Drehmomentübertragungseinrichtung
Drehmomentübertragungseinrichtung 74 eine
Trockenkupplung ähnlich
einer Schaltkupplung eines Handschaltgetriebes sein.
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Das
Hybridgetriebe 16 mit der Freilaufkupplung 62 und
der Trennkupplung 70, die parallel zueinander geschaltet
sind und oberstromig in Leistungsfluss von dem Motor/Generator 20 und
der Getriebezahnradanord nung 26, aber unterstromig im Leistungsfluss
von dem Maschinenverbindungselement 14 sind (d. h. im Leistungsfluss
zwischen der Maschine 12 und dem Motor/Generator 20 und
auch zwischen der Maschine und der Getriebezahnradanordnung 26),
kann das Hybridgetriebe 16 gemäß einem Verfahren gesteuert
werden, das zulässt,
dass der Motor 20 die Maschine 12 nach einem Stopp,
wie etwa an einer Ampel, neu starten kann. Wenn die Fahrzeugeingänge (wie
etwa von einem Gaspedal) in dem Controller 54, eine Notwendigkeit
angeben, die Maschine 12 zu starten, wird genauer gespeicherte
elektrische Leistung von der Batterie 52 durch den Wechselrichter 56 zu
dem Motor/Generator 20 gelenkt, um den Motor/Generator
als einen Motor mit Leistung zu beaufschlagen. Die Getriebepumpe 60, die
zur Rotation mit dem Rotor 48 verbunden ist, wird somit
angetrieben, um Getriebefluid unter Druck zu setzen. Die Trennkupplung 70 steht
zu dieser Zeit nicht in Eingriff. Wenn dementsprechend der Motor/Generator 20 das
Getriebe 16 mit Leistung beaufschlagt, wird nichts von
dem Drehmoment von dem Motor/Generator 20 dazu verwendet,
oberstromige Antriebsstrangkomponenten, wie etwa die Maschine 12,
zu rotieren, wodurch parasitäre
Verluste minimiert werden. So wie hierin verwendet, sind Komponenten,
wie etwa Wellen, ”oberstromig” im Leistungsfluss
in Relation zu anderen Komponenten in dem Getriebe 16,
wenn sie Drehmoment, das auf das Maschinenverbindungselement 14 von
der Maschine 12 aufgebracht wird, vor den anderen Komponenten aufnehmen. Ähnlich sind
Komponenten ”unterstromig” in Leistungsflussrelation
zu anderen Komponenten in dem Getriebe 16, wenn sie Drehmoment, das
auf das Maschinenverbindungselement 14 von der Maschine 12 aufgebracht
wird, nach den anderen Komponenten aufnehmen.
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Der
Controller 54 schaltet ein elektrisches Signal an einen
elektrohydraulischen Ventilkörper (nicht
gezeigt) weiter, um das Druckfluid zu ausgewählten der Übersetzungsverhältniskupplungen 36, 38, 40, 42, 44 zu lenken
und somit die Kupplungen einzurücken.
Die Drehmomentübertragungseinrichtung 74 wird
anschließend
eingerückt,
um eine Drehmomentübertragung
von dem Motor/Generator 20 auf das Getriebeantriebselement 22 und
durch die Getriebezahnradanordnung 26 auf das Getriebeabtriebselement 24 herzustellen.
Das Ladeniveau der Batterie 52 wird überwacht, während der Motor/Generator 20 Leistung
liefert. Die Trennkupplung 70 zwischen dem Motor/Generator 20 und
der Maschine 12 wird eingerückt, wenn das überwachte
Batterieladeniveau unter ein vorbestimmtes Niveau fällt, wodurch
Drehmoment von dem Motor/Generator 20 zu dem Maschinenverbindungselement 14 geschickt und
die Maschine gestartet wird. Die Verbindung der Maschine 12 mit
dem Motor/Generator 20 erhöht die Drehmomentlast an dem
Motor/Generator 20, was den Motor/Generator verlangsamt.
Wenn die Drehzahl der Maschine 12 zunimmt, rückt die
Freilaufkupplung 62 ein und überträgt automatisch Drehmoment durch
die eingerückte
Drehmomentübertragungseinrichtung 74,
das Getriebeantriebselement 22 und die Getriebezahnradanordnung 26 auf
das Getriebeabtriebselement 24. Die Trennkupplung 70 wird
dann ausgerückt,
und die Freilaufkupplung 62 transportiert das gesamte Drehmoment
von der Maschine 12.
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Der
Motor/Generator 20 kann als ein Generator betrieben werden,
um die Zwischenwelle 50 wie gewünscht, wie etwa während des
Bremsens, zu verlangsamen. Die Trennkupplung 70 kann auch
dazu verwendet werden, ein Bremsen bereitzustellen, wenn die Batterie 52 vollständig aufgeladen
ist. Das Verfahren kann auch auf die zusätzlichen nachstehend beschriebenen
Ausführungsformen
geringfügig für diejenigen
Ausführungsformen
abgewandelt angewandt werden, die eine Flüssigkeitskupplung in der Form
eines Drehmomentwandlers aufweisen, mit einer Drehmomentwandlerkupplung,
wie sie mit Bezug auf die Ausführungsform
von 2 beschrieben ist, weil die Flüssigkeitskupplung eines Drehmomentwandlers kontinuierlich
Drehmoment überträgt und nicht über einen
Controller eingerückt
werden muss, obwohl eine Drehmomentwandlerkupplung über den Controller
einrückbar
ist, um die Flüssigkeitskupplung
zu umgehen.
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Zweite Ausführungsform
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Unter
Bezugnahme auf 2 umfasst eine zweite Ausführungsform
eines Hybridantriebsstrangs 110 eine Maschine 112,
die mit einem Maschinenverbindungselement 114 eines Hybridgetriebes 116 verbunden
ist, so dass das Maschinenverbindungselement 114 gemeinsam
mit einem Maschinenabtriebselement, wie etwa einer Maschinenkurbelwelle,
rotiert. Das Hybridgetriebe 116 umfasst einen Elektromotor/Generator 120,
der funktional mit der Maschine 112 und mit dem Getriebeantriebselement 122 verbindbar
ist, wie es hierin erläutert
wird. Eine Energiespeichereinrichtung, wie etwa eine Batterie, (nicht gezeigt)
nimmt elektrische Leistung von dem Stator 145 des Motors/Generators über einen
Controller und einen Leistungswechselrichter (nicht gezeigt) auf oder
liefert elektrische Leistung an diesen, wie es mit Bezug auf die
gleichen Komponenten von 1 erläutert ist und Fachleute auf
dem Gebiet gut verstehen werden. Die Maschine 112 ist auch
funktional mit dem Getriebeantriebselement 122 verbindbar,
wie es nachstehend weiter erläutert
wird. Es sind verschiedene Betriebsmodi verfügbar, um Drehmoment von dem
Getriebeantriebselement 122 an ein Getriebeabtriebselement 124 durch
eine Getriebezahnradanordnung 126 zu liefern, die zu Darstellungszwecken identisch
mit der Getriebezahnradanordnung 26 von 1 gezeigt
ist, aber irgendeine Abart von mechanischen Getriebezahnrad- und
-kupplungsanordnungen repräsentiert.
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Das
Getriebe 116 umfasst eine Trennkupplung 170, einen
Dämpfer 166 und
eine Freilaufkupplung 162, die auf gleiche Weise angeordnet
und betreibbar sind, wie es oben mit Bezug auf die gleichen Komponenten
(Trennkupplung 70, Dämpfer 66 und Freilaufkupplung 62)
von 1 beschrieben wurde. Das Getriebe 116 unterscheidet
sich von dem Getriebe 16 von 1 darin,
dass die Drehmomentübertragungseinrichtung 174 ein
Drehmomentwandler ist, der eine Flüssigkeitskupplung 175 und
eine selektiv einrückbare
Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 177 statt
der selektiv einrückbaren
Nass- oder Trockenreibungskupplung 74 von 1 umfasst.
Die Flüssigkeitskupplung 175 des
Drehmomentwandlers 174 umfasst einen Pumpenradabschnitt 180,
der zur Rotation einer Hauptgetriebepumpe 160 und mit einer
Zwischenwelle 150 verbunden ist, die auch mit dem Rotor 148 verbunden ist.
Somit kann das Pumpenrad 160 von dem Motor 120 angetrieben
werden, wenn die Maschine 112 gestoppt ist. Ein Turbinenradabschnitt 182 der
Flüssigkeitskupplung 175 ist
zur Rotation mit dem Getriebeantriebselement 122 verbunden
und wird von dem Pumpenradabschnitt 180 angetrieben. Ein
Statorabschnitt 184 ist an einem feststehenden Element 146, wie
etwa einem Drehmomentwandlergehäuse
oder dem Getriebekasten, auf Masse festgelegt.
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Der
Hybridantriebsstrang 110 ist betreibbar, um gemäß dem mit
Bezug auf 1 beschriebenen Verfahren das
Getriebe 116 aus einem Stopp mit Leistung zu beaufschlagen
und die Maschine 112 zu starten, wobei die Trennkupplung 170 und
die Freilaufkupplung 162 auf gleiche Weise wie die Trennkupplung 70 und
die Freilaufkupplung 62 von 1 arbeiten,
wobei die Trennkupplung 170 eingerückt wird, nachdem die Motorladung
auf ein vorbestimmtes Niveau abgefallen ist, und dann ausgerückt wird, nachdem
die Maschine 112 gestartet worden ist und die Freilaufkupplung 162 Drehmoment
transportiert. Da jedoch der Drehmomentwandler 174 anstelle
einer Anfahrkupplung (d. h. Drehmomentübertragungseinrichtung 74)
verwendet wird, wenn der Motor 120 dazu verwendet wird,
das Getriebe 116 aus einem Stopp anzufahren, bevor die
Maschine 112 gestartet wird, überträgt die Flüssigkeitskupplung 175 kein
signifikantes Drehmoment auf das Getriebeantriebselement 122 bei
Drehzahlen unter dem Äquivalent
einer typischen Leerlaufdrehzahl einer mit Kraftstoff beaufschlagten
Maschine (z. B. 600 Umdrehungen pro Minute). Die Getriebepumpe 160 liefert
jedoch einen angemessenen Druck, um die ausgewählten Übersetzungsverhältniskupplungen
der Getriebezahnradanordnung 126 bei solchen Drehzahlen
einzurücken.
Die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 177 wird
bei derartigen Drehzahlen nicht eingerückt, um den Nutzen aus der
Drehmomentvervielfachung und der hydraulischen Isolation von Schwingungen
(d. h. Dämpfung)
durch den Fluidabschnitt 175 zu ziehen. Sobald eine signifikante Drehmomentübertragung
durch die Flüssigkeitskupplung 175 bewerkstelligt
wird, wird die Drehmomentwandlerkupplung 177 eingerückt, um
die Flüssigkeitskupplung 175 zu überbrücken und
zu umgehen, wobei eine direkte Drehmomentübertragung von dem Motor/Generator 120 auf
das Getriebeantriebselement 122 bereitgestellt wird und
der Verlust beseitigt wird, der zu der Drehmomentübertragung durch
die Flüssigkeitskupplung
gehört.
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Dritte Ausführungsform
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Unter
Bezugnahme auf 3 zeigt eine dritte Ausführungsform
eines Hybridantriebsstrangs 210 einen Abschnitt eines Hybridgetriebes 216 mit
einem Maschinenverbindungselement 214 und einem Getriebeantriebselement 222.
Eine Maschine (nicht gezeigt) ist auf die gleiche Weise wie mit
Bezug auf den Antriebsstrang von 1 mit dem
Maschinenverbindungselement 214 verbunden und funktional
mit einer Getriebezahnradanordnung (die nicht gezeigt ist, die aber
mit dem Getriebeantriebselement 222 verbunden ist) verbindbar.
Eine Getriebepumpe 260 wird von dem Motor/Generator 220 angetrieben, wenn
die Maschine das Getriebe 216 nicht mit Leistung beaufschlagt.
Eine Drehmomentübertragungseinrich tung
in der Form einer Anfahrkupplung 274 ist selektiv einrückbar, um
Drehmoment von dem Motor/Generator 220 und/oder der Maschine
auf das Getriebeantriebselement 222 zu übertragen. Eine Freilaufkupplung 262 und
eine Maschinentrennkupplung 270 sind wie bei der Ausführungsform
von 1 parallel zwischen das Maschinenverbindungselement 214 und
den Motor/Generator 220 geschaltet. Die Trennkupplung 270 verbindet
den Motor/Generator 220 mit dem Maschinenverbindungselement 214 über den
Dämpfungsmechanismus 266,
statt direkt mit dem Maschinenverbindungselement wie bei der Ausführungsform
von 1.
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Vierte Ausführungsform
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Unter
Bezugnahme auf 4 zeigt eine vierte Ausführungsform
eines Hybridantriebsstrangs 310 einen Abschnitt eines Hybridgetriebes 316 mit
einem Maschinenverbindungselement 314 und einem Getriebeantriebselement 322.
Eine Maschine (nicht gezeigt) ist auf die gleiche Weise wie mit
Bezug auf den Antriebsstrang von 2 funktional
mit dem Maschinenverbindungselement 314 verbunden und funktional
mit einer Getriebezahnradanordnung (die nicht gezeigt ist, die aber
mit dem Getriebeantriebselement 322 verbunden ist) verbindbar.
Eine Drehmomentübertragungseinrichtung 374 ist
ein Drehmomentwandler, der eine Flüssigkeitskupplung 375 und eine
selektiv einrückbare
Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 377 umfasst,
die auf die gleiche Weise betreibbar sind, wie sie mit Bezug auf
die gleichen Komponenten von 2 beschrieben
wurde. Eine Getriebepumpe 360 wird von dem Motor/Generator 320 über die
Flüssigkeitskupplung 375 angetrieben,
wenn die Maschine das Getriebe 316 nicht mit Leistung beaufschlagt.
Eine Freilaufkupplung 362 und eine Maschinentrennkupplung 370 sind
wie bei der Ausführungsform
von 2 parallel zwischen das Maschinenverbindungselement 314 und
den Motor/Generator 320 geschaltet. Die Trennkupplung 370 verbindet den
Motor/Generator 320 mit dem Maschinenverbindungselement 314 über einen
Dämpfungsmechanismus 366,
statt direkt mit dem Maschinenverbindungselement wie bei der Ausführungsform
von 2.
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Fünfte Ausführungsform
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Unter
Bezugnahme auf 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform
eines Hybridantriebsstrangs 410 einen Abschnitt eines Hybridgetriebes 416 mit
einem Maschinenverbindungselement 414 und einem Getriebeantriebselement 422.
Eine Maschine (nicht gezeigt) ist auf die gleiche Weise wie mit
Bezug auf den Antriebsstrang von 4 funktional
mit dem Maschinenverbindungselement 414 verbunden und funktional
mit einer Getriebezahnradanordnung (die nicht gezeigt ist, die aber
mit dem Getriebeantriebselement 422 verbunden ist) verbindbar.
Eine Drehmomentübertragungseinrichtung 474 ist
ein Drehmomentwandler, der eine Flüssigkeitskupplung 475 und eine
selektiv einrückbare
Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 477 umfasst,
die auf die gleiche Weise betreibbar sind, wie es mit Bezug auf
die gleichen Komponenten von 4 beschrieben
wurde. Eine Getriebepumpe 460 wird von dem Motor/Generator 420 angetrieben,
wenn die Maschine das Getriebe 416 nicht mit Leistung beaufschlagt.
Der Motor/Generator 420 umfasst einen Rotor 448 sowie
einen Stator 445A, der an einem feststehenden Element,
wie etwa dem Getriebekasten 446, auf Masse festgelegt ist.
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Eine
Freilaufkupplung 462 und eine Maschinentrennkupplung 470 sind
wie bei der Ausführungsform
von 4 parallel zwischen das Maschinenverbindungselement 414 (über den
Dämpfungsmechanismus 466)
und den Motor/Generator 420 geschaltet. Die Trennkupplung 470 verbindet
den Motor/Generator 420 mit dem Maschinenverbindungselement 414 über einen
Dämpfungsmechanismus 466 und über den
Pumpenradabschnitt 480 der Flüssigkeitskupplung 475.
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Wie
es gezeigt ist, ist die Trennkupplung 470 eine Trockenkupplung,
die über
einen elektromechanischen Aktuator 486 einrückbar ist,
um die gedämpfte
Seite 467 des Dämpfungsmechanismus 466 mit der
Zwischenwelle 450 (und dem Motor/Generator 420 und
dem Getriebeantriebselement 422 über die Drehmomentwandler-Flüssigkeitskupplung 475 (oder über die
Drehmomentwandlerkupplung 477, wenn diese eingerückt ist))
zu verbinden. Alternativ könnte
die Trennkupplung 470 abgewandelt werden, um eine direkte
Verbindung zwischen dem Motor/Generator und dem Maschinenverbindungselement 414 herzustellen,
wie bei der Ausführungsform
von 2, wenn die Anforderungen der Isolation von Maschinenschwingungen
nicht so entscheidend sind. Es können
verschiedene Typen von im Handel erhältlichen Trockenkupplungen
als die Trennkupplung 470 angewandt werden, wie etwa eine
elektrische Pulverkupplung, eine elektromagnetische Kupplung oder
ein motorgetriebenes Schneckengetriebe. Das Getriebe 416 hat
mehrere Vorteile, die umfassen, dass eine Drehmomentvervielfachung
beim Anfahren über
den Drehmomentwandler 474 verfügbar ist. Es ist auch keine
Hilfsgetriebeölpumpe
erforderlich, wenn die Maschine nicht rotiert, da die Hauptölpumpe 460 von
dem Motor/Generator 420 unabhängig von der Maschinenrotation
angetrieben werden kann.
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Sechste Ausführungsform
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Unter
Bezugnahme auf 6 zeigt eine sechste Ausführungsform
eines Hybridantriebsstrangs 510 einen Abschnitt eines Hybridgetriebes 516 mit
einem Maschinenverbindungselement 514 und einem Getriebeantriebselement 522.
Eine Maschine (die nicht gezeigt ist, die aber mit dem Ge triebeantriebselement 522 verbunden
ist) ist auf die gleiche Weise wie mit Bezug auf den Antriebsstrang
von 3 funktional mit dem Maschinenverbindungselement 514 verbunden
und funktional mit einer Getriebezahnradanordnung (nicht gezeigt)
verbindbar. Eine Drehmomentübertragungseinrichtung 574 ist eine
Nassreibungskupplung, die selektiv einrückbar ist, um Drehmoment von
dem Motor/Generator 520, der einen Rotor 544 und
einen Stator 545 umfasst, und von dem Maschinenverbindungselement 514 zu übertragen,
wenn eine Trockentrennkupplung 570 in Eingriff steht, oder
wenn eine Freilaufkupplung 562 Drehmoment überträgt. Eine
Getriebepumpe 560 wird von dem Motor/Generator 520 angetrieben, wenn
die Maschine das Getriebe 516 nicht mit Leistung beaufschlagt,
und von der Maschine, wenn sie das Getriebe 516 mit Leistung
beaufschlagt.
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Die
Freilaufkupplung 562 und die Maschinentrennkupplung 570 sind
wie bei der Ausführungsform
von 3 parallel zwischen das Maschinenverbindungselement 514 (mit
dem sie über
den Dämpfungsmechanismus 566 verbunden
sind) und den Motor/Generator 520 geschaltet. Die Freilaufkupplung 562 ist
auf die gleiche Weise wie die Freilaufkupplung 62 von 1 betreibbar,
indem sie überholt,
wenn die Drehzahl des Rotors 544 des Motors/Generators 520 schneller
als die Drehzahl des Maschinenverbindungselements 514 ist,
und Drehmoment von dem Maschinenverbindungselement 514 auf
die Zwischenwelle 550 überträgt, wenn
das Maschinenverbindungselement 514 schneller als der Motor/Generator 520 rotiert.
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Wie
es gezeigt ist, ist die Trennkupplung 570 eine Trockenkupplung,
die über
einen elektromechanischen Aktuator 586 einrückbar ist,
um die gedämpfte
Seite 567 des Dämpfungsmechanismus 566 mit der
Zwischenwelle 550 zu verbinden. Alternativ könnte die
Trennkupplung 570 abge wandelt werden, um eine direkte Verbindung
mit dem Maschinenverbindungselement 514 herzustellen, wie
bei der Ausführungsform
von 2, wenn Maschinenschwingungsisolationsanforderungen
nicht so entscheiden sind. Es können
verschiedene Typen von im Handel erhältlichen Trockenkupplungen
als die Trennkupplung 570 angewandt werden, wie etwa eine
elektrische Pulverkupplung, eine elektromagnetische Kupplung oder
ein motorgetriebenes Schneckengetriebe. Das Getriebe 516 hat
mehrere Vorteile. Beispielsweise ist keine Hilfsgetriebeölpumpe erforderlich,
wenn die Maschine nicht rotiert, da die Hauptölpumpe 560 von dem
Motor/Generator 520 unabhängig von der Maschinenrotation
angetrieben werden kann. Getriebeöl wird durch das hohle, rohrförmige Antriebselement 522,
wie es durch Pfeil A angedeutet ist, in einen Einrückhohlraum 588 geführt, um
einen Einrückkolben 590 zu
bewegen, der bewirkt, dass die Drehmomentübertragungseinrichtung 574 einrückt. Unter
Druck gesetztes Getriebeöl
wird in einen Ringkanal geführt,
der zwischen dem Getriebeantriebselement 522 und einem
feststehenden rohrförmigen
Element 592 ausgebildet ist, welches an dem Kasten auf
Masse festgelegt ist und einen Abschnitt des Getriebeantriebselements
umgibt, wie es durch Pfeil B dargestellt ist, um die Drehmomentübertragungseinrichtung 574 zu
kühlen,
und wird zu dem Getriebesumpf über
einen Ringkanal zurückgeführt, der
zwischen dem rohrförmigen
Element 592 und der Zwischenwelle 550 geschaffen
ist. Ein separates Wasserkühlsystem
(nicht gezeigt), das den Stator umgibt, wird dazu verwendet, den
Stator zu kühlen.
Die Gesamtlänge
des Getriebes 516 kann im Vergleich mit einem Getriebe,
das einen Drehmomentwandler benutzt, vermindert sein.
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Siebte Ausführungsform
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Unter
Bezugnahme auf 7 zeigt eine siebte Ausführungsform
eines Hybridantriebsstrangs 610 einen Abschnitt eines Hybridgetriebes 616 zwischen
einem Maschinenverbindungselement 614 und einem Getriebeantriebselement 622.
Eine Maschine (nicht gezeigt) ist funktional mit dem Maschinenverbindungselement 614 verbunden
und funktional mit einer Getriebezahnradanordnung (nicht gezeigt)
verbindbar. In dieser Ausführungsform
gibt es keine Freilaufkupplung zwischen dem Maschinenverbindungselement
und dem Motor/Generator 620. Ein äußeres Nabenelement, das auch
als ein äußeres Schalenelement 693 bezeichnet
wird, ist mit der Dämpferseite 667 des
Dämpfers 666 koaxial
mit dem Getriebeantriebselement 622 drehbar. Der Rotor 644 des
Motors/Generators 620 ist an einem inneren Nabenelement
montiert, das auch als ein inneres Schalenelement 695 bezeichnet
wird, welches mit dem Rotor 644 koaxial mit dem Getriebeantriebselement 622 rotiert.
Der Stator 645 ist an einer feststehenden Statorwelle,
die mit einem Getriebekasten (nicht gezeigt) radial innen von dem
Rotor 644 verbunden ist, montiert. Eine Drehmomentübertragungseinrichtung 674 ist
eine Nassreibungskupplung, die selektiv einrückbar ist, um Drehmoment von
dem Motor/Generator 620 auf das Getriebeantriebselement 622 zu übertragen.
Eine Nasstrennkupplung 670 ist selektiv einrückbar, um
Drehmoment von dem äußeren Schalenelement 693 auf
das innere Schalenelement 695, oder umgekehrt, zu übertragen,
wenn sie eingerückt ist.
Die Trennkupplung 670 und die Nasskupplung-Drehmomentübertragungseinrichtung 674 sind in
Reihe geschaltet. Da es keine Freilaufkupplung gibt, bleibt die
Trennkupplung 670 eingerückt, wenn die Maschine das
Getriebe 616 mit Leistung beaufschlagt. Lager 696 erlauben
eine Relativdrehung von benachbarten Komponenten, die nicht miteinander gekuppelt
sind. Eine Getriebepumpe 660 wird von dem Motor/Generator 620 angetrieben,
wenn die Maschine das Getriebe 616 nicht mit Leistung beaufschlagt,
und von der Maschine, wenn sie das Getriebe 616 mit Leistung
beaufschlagt.
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Wie
es gezeigt ist, ist die Trennkupplung 670 eine Nasskupplung,
die über
einen Kolben 697 in Ansprechen auf eine Getriebedrucköleinspeisung
durch die Mitte des Getriebeantriebselements 622 einwärts von
dem rohrförmigen
Element 698 einrückbar
ist. Ein zusätzlicher
Kanal 637 ist durch das äußere Schalenelement hindurch
vorgesehen, um zuzulassen, dass Öl
den Einrückhohlraum 699 erreichen kann,
wie es durch Pfeil C angedeutet ist. Das innere rohrförmige Element 698 ist
an dem Getriebeantriebselement 622 mit Dichtungen 671 an
beiden Enden abgedichtet, um einen Ölströmungskanal zu schaffen, durch
den Drucköl
zu der Einrückkammer 673 für die Nasskupplungs-Drehmomentübertragungseinrichtung 674 strömt, wie
es durch Pfeil D angedeutet ist. Es ist eine innere Bohrung 639 durch
die Nabe 650, die das innere Schalenelement 695 unterstützt, hindurch
vorgesehen, um das Fluid zu der Einrückkammer 673 zu leiten.
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Druckfluid
wird auch zu dem Ringkanal gelenkt, der zwischen dem feststehenden
rohrförmigen Element 692 und
dem Getriebeantriebselement 622 gebildet ist, wie es durch
Pfeil E angedeutet ist, um dann radial nach außen in Richtung des Rotors 644 und
zurück
in Richtung des Niederdruck-Sumpfbereiches zu strömen, wie
es durch Pfeil F angedeutet ist. Das innere Schalenelement 695 ist
perforiert, wie es durch Perforation 677 angedeutet ist,
von denen nur einige nummeriert sind. Dies lässt zu, dass die Kühlölströmung nach
außen
zu dem Hohlraum zwischen dem inneren Schalenelement 695 und
dem äußeren Schalenelement 693 strömen kann.
Zusätzliches Kühlöl strömt zu diesem
Hohlraum von dem Einrückhohlraum 699 der
Trennkupplung 670 über
ein oder mehrere Öffnungen 641 durch
die Platten der Trennkupplung 670 hindurch. Wenn es eine
Relativdrehzahl zwischen dem inneren und dem äußeren Schalenelement 695, 693 gibt,
wird Fluid in diesem Hohlraum auf einem höheren Druckniveau liegen als
das Sumpffluid und wird somit zurück zu dem Sumpf durch eine Ölentweichungsroute
zwischen den Schalenelementen 693, 695 und an
den Lagern 696 vorbei zu dem Sumpf strömen, wie es durch Pfeil G angedeutet
ist. Wie bei den anderen Ausführungsformen ist
keine Hilfsgetriebeölpumpe
erforderlich, da die Hauptölpumpe 660 von
dem Motor/Generator 620 unabhängig von der Maschinenrotation
angetrieben werden kann. Zusätzlich
ist der Motor/Generator 620 derart in dem Getriebekasten 646 (der
nur teilweise gezeigt ist) gepackt, dass Getriebeöl dazu verwendet werden
kann, den Stator 645 zu kühlen, wobei die Notwendigkeit
für ein
Wasserkühlsystem
vermieden wird. Die Gesamtlänge
des Getriebes 616 kann im Vergleich mit einem Getriebe,
das einen Drehmomentwandler benutzt, vermindert sein.
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Achte Ausführungsform
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8 zeigt
einen Abschnitt eines Hybridantriebsstrangs 710, der einen
Abschnitt eines Hybridgetriebes 716 umfasst (die Getriebezahnradanordnung
und das Abtriebselement sind nicht gezeigt. Der Antriebsstrang 710 und
das Getriebe 716 sind identisch mit dem Antriebsstrang 610 und
dem Getriebe 616 von 7 mit der
Ausnahme, dass die Drehmomentübertragungseinrichtung
zum Übertragen
von Drehmoment von dem Motor/Generator 720 auf das Getriebeantriebselement 722 ein
Drehmomentwandler 774 mit einer Flüssigkeitskupplung 775 und
einer Nassdrehmomentwandler-Überbrückungskupplung 777 mit
einem Einrückkolben
anstelle der Nasskupplungs-Drehmomentübertragungseinrichtung 674 ist. Das
innere Schalenelement 795 ist mit dem Rotor 744 drehbar,
der auch die Hauptgetriebepumpe 760 antreibt, wenn die
Maschine mit dem äußeren Schalenelement 793 über den
Dämpfungsmechanismus 766 verbunden
ist und das Maschinenverbindungselement 714 nicht mit Leistung
beaufschlagt ist. Die Nasstrennkupplung 770 kann eingerückt werden,
um Drehmoment von dem Rotor 744 und dem inneren Schalenelement 795 auf
das äußere Schalenelement 793 und
dadurch auf das Maschinenverbindungselement 714 zu übertragen,
um die damit verbundene Maschine zu starten, während der Motor/Generator 720 auch
Drehmoment an das Getriebeantriebselement 722 über den
Drehmomentwandler 774 liefert, um das Fahrzeug aus einem
Stopp zu starten. Da es keine Freilaufkupplung gibt, die funktional
zwischen die Maschine und das Getriebeantriebselement geschaltet
ist, bleibt die Trennkupplung 770 in Eingriff, wenn die
Maschine das Getriebe 716 mit Leistung beaufschlagt. Die
Druckfluidführung
zur Kupplungseinrückung
und -kühlung
ist gleich, wie sie mit Bezug auf das Getriebe 616 beschrieben
wurde.
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Neunte Ausführungsform
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9 zeigt
einen Abschnitt eines Hybridantriebsstrangs 810, der einen
Abschnitt eines Hybridgetriebes 816 umfasst (die Getriebezahnradanordnung
und das Abtriebselement sind nicht gezeigt). Der Antriebsstrang 810 und
das Getriebe 816 sind identisch mit dem Antriebsstrang 710 und
dem Getriebe 716 von 8 mit der
Ausnahme, dass eine Freilaufkupplung 862 enthalten ist,
um Drehmoment von dem äußeren Schalenelement 893 auf
das innere Schalenelement 895 zu übertragen, wenn die Maschine,
die mit dem Maschinenverbindungselement 814 verbunden ist,
schneller rotiert als der Rotor 844 des Motors/Generators 820.
Unter solchen Umständen
verriegelt sich das äußere Schalenelement 893, das
einen Nabenabschnitt davon umfasst, der als ein erstes drehbares
Element 864 der Freilaufkupplung 862 dient, mit
dem Nabenabschnitt 868 des inneren Schalenelements 895,
der als ein zweites drehbares Element der Freilaufkupplung 862 dient,
um Drehmoment über
die Freilaufkupplung zu übertragen.
Die Freilaufkupplung überholt,
wenn der Rotor 844 Drehmoment liefert, so dass das innere
Schalenelement 895 schneller als das äußere Schalenelement 893 rotiert,
etwa wenn die Maschine nicht gestartet ist und der Motor/Generator 820 das
Getriebe 816 von einem Stopp über die Flüssigkeitskupplung 875 des Drehmomentwandlers 874 mit
Leistung beaufschlagt. Die Hauptgetriebepumpe 860 wird
während dieses
Zeitraums von dem Motor/Generator 820 angetrieben. Die
Trennkupplung 870 kann eingerückt werden, um Drehmoment von
dem inneren Schalenelement 895 auf das äußere Schalenelement 893 zu übertragen
und somit die Maschine zu starten, etwa wenn die Ladung der Batterie,
die mit dem Stator 845 verbunden ist, schwach wird. Nachdem
die Maschine eine Drehzahl erreicht, die größer ist als die des Rotors 844,
wird die Freilaufkupplung 862 Drehmoment, das von der Maschine über das
Maschinenverbindungselement 814 und den Dämpfungsmechanismus 866 geliefert
wird, auf das äußere Schalenelement 893 und
durch die Freilaufkupplung 862 auf das innere Schalenelement 895, über den
Drehmomentwandler 874 (entweder durch die Flüssigkeitskupplung 875 oder
durch die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 877,
die eingerückt
werden kann, um die Flüssigkeitskupplung 875 zu
umgehen, um Drehmoment zu übertragen,
während
Umlauf- oder Durchrutschverluste minimiert werden), auf das Getriebeantriebselement 822 zu übertragen,
was zulässt,
dass die Trennkupplung 870 ausgerückt werden kann. Während dieses
Zeitraums wird die Pumpe 860 durch die Freilaufkupplung 862 über das
innere Schalenelement 895, an welchem die Pumpe 860 montiert
ist, angetrieben. Dementsprechend kann die Größe der Trennkupplung 870 kleiner
sein als die der Trennkupplung 770 von 8,
da die Freilaufkupplung 862 Maschinendrehmoment transportiert,
wenn die Maschine das Getriebe 816 mit Leistung beaufschlagt.
Die Druckfluidführung
für die
Kupplungseinrückung
und -kühlung
ist gleich, wie sie mit Bezug auf das Getriebe 616 beschrieben
wurde.
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Zehnte Ausführungsform
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10 zeigt
einen Abschnitt eines Hybridantriebsstrangs 910, der einen
Abschnitt eines Hybridgetriebes 916 umfasst (die Getriebezahnradanordnung
und das Abtriebselement sind nicht gezeigt). Der Antriebsstrang 910 und
das Getriebe 916 sind identisch mit dem Antriebsstrang 810 und
dem Getriebe 816 von 9 mit der
Ausnahme, dass eine Nasskupplungs-Drehmomentübertragungseinrichtung 974 verwendet
wird (anstelle des Drehmomentwandlers 874 mit der Flüssigkeitskupplung 875 und der
Drehmomentwandlerkupplung 877), um Drehmoment von dem inneren
Schalenelement 995 auf das Getriebeantriebselement 922 zu übertragen.
Ein Maschinenverbindungselement 914, das mit einer Maschine
(nicht gezeigt) und mit einem äußeren Schalenelement 993 über einen
Dämpfungsmechanismus 966 verbunden
ist, eine Trennkupplung 970, eine Freilaufkupplung 962,
ein Motor/Generator 920 und eine Hauptgetriebepumpe 960 sind
derart angeordnet und betreibbar, wie es mit Bezug auf die gleichen Komponenten
von 9 beschrieben wurde.
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Obgleich
die besten Ausführungsarten
der Erfindung ausführlich
beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese
Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen
zur praktischen Ausführung
der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.