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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen U.S.-Anmeldung Nr. 61/625,970, eingereicht am 18. April 2012, die hiermit durch Bezugnahme vollumfänglich aufgenommen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die Offenbarung betrifft eine als Getriebeentkopplungskupplung dienende Klauenkupplung, die mit einer Synchronisiervorrichtung gekoppelt ist, samt Verfahren.
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HINTERGRUND
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Personen- und Lastkraftwagen, einschließlich Hybridfahrzeuge, verwenden verschiedene Kupplungen, um zwischen zwei oder mehr Fahrzeugkomponenten ein Drehmoment zu übertragen. Bei manchen Hybridfahrzeugen können Kupplungen verwendet werden, um ein von der Brennkraftmaschine und/oder einem oder mehreren Motoren erzeugtes Drehmoment auf eine Fahrzeugvorder- oder Fahrzeughinterachse des Fahrzeugs zu übertragen, um das Fahrzeug anzutreiben. Es können mehrere Kupplungen verwendet werden, um das Hybridfahrzeug in verschiedenen Betriebsmodi arbeiten zu lassen, nämlich im rein elektrischen Modus (EV-Modus), im reinen Brennkraftmaschinenmodus und im Hybridmodus.
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Bei manchen Hybridarchitekturen ist es zum Steigern der Effizienz und Maximieren der Kraftstoffwirtschaftlichkeit vorteilhaft, das Getriebe in einen verlustarmen Zustand zu versetzen. Dieser verlustarme Zustand kann durch Entkoppeln des Getriebes von dem Differentialgetriebe erreicht werden. Dieses Entkoppeln kann durch Ausrücken aller Kupplungen, die ein von einer Brennkraftmaschine und/oder einem oder mehreren Motoren erzeugtes Drehmoment zu der Vorder- oder Hinterachse des Fahrzeugs übertragen, erreicht werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es wird eine Klauenkupplungsbaugruppe zur Verwendung in einem Hybridfahrzeug vorgesehen. Die Klauenkupplungsbaugruppe kann eine Klauenkupplung, die als Getriebeentkopplungskupplung dient, und eine Synchronisiervorrichtung umfassen.
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Ein beispielhaftes Vorderradantriebfahrzeug umfasst eine Vorderachse, die eine herkömmliche Brennkraftmaschine aufweisen kann, ein herkömmliches Automatik- oder Handschaltgetriebe sowie einen riemengetriebenen Starter-Generator-Motor (BAS) und eine hintere, elektronisch gesteuerte E-Achse, die von einer Leistungselektronik mit Verzahnung angetrieben wird.
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Bei rein elektrischem Betriebsmodus (EV-Modus) und bei lautlosem Start wird das beispielhafte Fahrzeug von der Hinterachse allein mit der elektrischen Leistung eines Elektromotors und einer fahrzeugeigenen Fahrzeugbatterie angetrieben. Im Hybridmodus wird das beispielhafte Fahrzeug durch die Vorderachse, durch die herkömmliche Brennkraftmaschine, das Getriebe und einen BAS-Elektromotor mit Leistung versorgt, angetrieben.
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Die Klauenkupplungsbaugruppe ist ausgelegt, um während eines Wechsels von einem vorliegenden Betriebsmodus zu einem Sollbetriebsmodus durch ein Signal von einer Steuereinrichtung, wie etwa einer Hybridsteuergerät, ein- und auszurücken. Die Steuereinrichtung kann ein Auslöseereignis anzeigen, das eine von einem Fahrer induzierte Beschleunigungsforderung, einen Drehmomentschwellenvorgang oder einen Batterieentleerungsvorgang umfassen kann. Bei Wechsel vom EV-Modus zum Hybridmodus kann die Kupplungsbaugruppe eingerückt werden, um ein Basisgetriebe, das mehrere Getriebebereichskupplungen, Zahnräder und Wellen umfasst, mit einem vorderen Differential zu koppeln; bei Wechsel von einem Hybridfahrmodus zu einem EV-Modus kann die Kupplungsbaugruppe ausgerückt werden, wodurch das Basisgetriebe von dem vorderen Differential entkoppelt wird.
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Die Klauenkupplungsbaugruppe kann eine Klauenkupplung und eine Synchronisiervorrichtung umfassen. Die Klauenkupplung kann eine Klauenkupplungsnabe und eine Klauenkupplungsbetätigungsplatte umfassen. Die jeweilige Klauenkupplungsnabe und Klauenkupplungsbetätigungsplatte können jeweils sich axial erstreckende mechanische Eingriffsmerkmale, wie etwa Zähne, umfassen. Die Zähne der Klauenkupplungsnabe können ausgelegt sein, um mit den Zähnen der Klauenkupplungsbetätigungsplatte mechanisch einzurücken.
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Wenn ein Auslöseereignis, das eine Änderung des Betriebsmodus vom EV-Modus zum Hybridfahrmodus signalisiert, erkannt wird, kann die Synchronisiervorrichtung die Komponenten des Basisgetriebes und des vorderen Differentials einrücken und deren relative Drehzahlen synchronisierten, was einen Leerlauf- oder quasi neutralen Getriebezustand erzeugt. Wenn eine ausreichende Drehzahlsynchronisation erreicht ist, ist der Kupplungsbetätigungsmechanismus ausgelegt, um die Klauenkupplungsbetätigungsplatte einzurücken und axial zu verlagern, bis die Zähne der Klauenkupplungsbetätigungsplatte mit den Zähnen der Klauenkupplungsnabe mechanisch eingerückt sind, wodurch die Kupplungsbaugruppe voll eingerückt und das Basisgetriebe und das vordere Differential gekoppelt werden.
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Wenn ein Auslöseereignis detektiert wird und eine Änderung des Betriebsmodus vom Hybridfahrmodus zum EV-Modus signalisiert wird, schaltet der Kupplungsbetätigungsmechanismus die Klauenkupplungsbetätigungsplatte ein und verlagert sie axial, wodurch die Klauenkupplung gelöst und ausgerückt wird und das Basisgetriebe von dem vorderen Differential abgekoppelt wird.
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Es wird ein Verfahren zum Wechseln eines Hybridfahrzeugs zwischen einem vorliegenden Betriebsmodus und einem Sollbetriebsmodus vorgesehen. Das Verfahren umfasst die Schritte des Detektierens eines nahenden Auslöseereignisses beruhend auf einem Wechsel von dem vorliegenden Betriebsmodus zu dem Sollbetriebsmodus, wobei der vorliegende Betriebsmodus ein EV-Betriebsmodus ist und der Sollbetriebsmodus ein Hybridbetriebsmodus ist; des Signalisierens einer erwünschen Änderung von dem vorliegenden Betriebsmodus zu dem Sollbetriebsmodus; des Betätigens einer Synchronisiervorrichtung, um ein Basisgetriebe und ein vorderes Differential zu synchronisieren, wobei das Basisgetriebe mehrere Bereichskupplungen, Zahnräder und Wellen umfasst; des Startens eines BAS-Motors, um eine Brennkraftmaschine anzulassen; des Einrückens einer Klauenkupplungsbaugruppe, um das Basisgetriebe selektiv mit dem vorderen Differential selektiv zu koppeln; des Einrückens des Basisgetriebes; und des Antreibens des vorderen Differentials in dem Sollbetriebsmodus mit der Brennkraftmaschine.
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Es wird auch ein Verfahren zum Wechseln eines Hybridfahrzeugs zwischen einem vorliegenden Betriebsmodus und einem Sollbetriebsmodus vorgesehen. Das Verfahren umfasst die Schritte des Detektierens eines nahenden Auslöseereignisses beruhend auf einem Wechsel von einem vorliegenden Betriebsmodus zu einem Sollbetriebsmodus, wobei der vorliegende Betriebsmodus ein Hybridbetriebsmodus ist und der Sollbetriebsmodus ein EV-Betriebsmodus ist; des Signalisierens einer erwünschen Änderung von dem vorliegenden Betriebsmodus zu dem Sollbetriebsmodus; des Reduzierens der Drehmomentausgabe einer Brennkraftmaschine auf null und des Steigerns der Drehmomentausgabe eines Elektromotors; des Ausrückens eines Basisgetriebes, wobei das Basisgetriebe mehrere Bereichskupplungen, Zahnräder und Wellen umfasst; des Unterbrechens von Kraftstoff zu der Brennkraftmaschine; des Reduzierens der Drehzahl der Brennkraftmaschine auf null unter Verwenden eines BAS-Motors; des Ausrückens einer Klauenkupplungsbaugruppe, um das Basisgetriebe und ein vorderes Differential abzukoppeln; des Antreibens eines hinteren Differentials in dem Sollbetriebsmodus mit dem Elektromotor.
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Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten und anderen Ausführungsformen zum Ausführen der der Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen dargelegt sind, wenn diese in Verbindung mit den Begleitzeichnungen genommen werden, leicht deutlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Ansicht von oben eines Fahrzeugs, das eine erste beispielhafte Konfiguration der Entkopplungskupplung mit einer Synchronisiervorrichtung umfasst.
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2 ist eine schematische Ansicht von oben eines Fahrzeugs, das eine zweite beispielhafte Konfiguration der Entkopplungskupplung mit einer Synchronisiervorrichtung umfasst.
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3 ist eine schematische Ansicht von oben eines Fahrzeugs, das eine dritte beispielhafte Konfiguration der Entkopplungskupplung mit einer Synchronisiervorrichtung umfasst.
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4 ist eine schematische Ansicht von oben eines Fahrzeugs, das eine vierte beispielhafte Konfiguration der Entkopplungskupplung mit einer Synchronisiervorrichtung umfasst.
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5 ist ein Graph eines beispielhaften Drehzahl- und Beschleunigungsprofils der Brennkraftmaschine, des Getriebes und der Klauenkupplung während des Wechsels von einem vorliegenden Betriebsmodus zu einem Sollbetriebsmodus.
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EINGEHENDE BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme auf die Figuren, bei denen in den gesamten mehreren Ansichten gleiche Bezugszeichen gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen, wird eine Klauenkupplungsbaugruppe 150 zur Verwendung in einem Hybridfahrzeug 100 vorgesehen. Die Klauenkupplungsbaugruppe 150 kann eine Klauenkupplung 154, 155, die als Getriebeentkopplungskupplung dient, und eine Synchronisiervorrichtung 153 umfassen.
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Unter Bezugnahme allgemein auf 1–3 ist ein beispielhaftes Fahrzeug 100 gezeigt. Das Fahrzeug 100 kann eine Fahrzeugbatterie 101, ein erstes Wechselrichtermodul 102, ein zweites Wechselrichtermodul 103, eine Vorderachse 104 und eine Hinterachse 105 umfassen. Jede der jeweiligen Vorder- und Hinterachsen 104, 105 kann gegenüberliegende Enden 190, 191, 192, 193 umfassen. Die Vorderachse kann ein erstes Vorderachsende 190 und ein zweites Vorderachsenende 191 umfassen. Die Hinterachse 105 kann ein erstes Hinterachsenende 192 und ein zweites Hinterachsenende 193 umfassen. Jedes der gegenüberliegenden Enden 190, 191, 192, 193 kann ausgelegt sein, um mehrere Räder 200, die an jedem der jeweiligen gegenüberliegenden Enden 190, 191, 192, 193 angeordnet oder positioniert sind, aufzunehmen und zu greifen. Die jeweilige Vorderachse 104 und Hinterachse 105 können jeweils als Ausgangswellen zum Antreiben des Fahrzeugs 100 ausgelegt sein. Die Fahrzeugbatterie 101 kann mit dem jeweiligen ersten und zweiten Wechselrichtermodul 102, 103 jeweils elektrisch verbunden sein.
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Die Hinterachse 105 kann eine E-Achse sein, die von einer Elektromotorbaugruppe in einem reinen Elektromotor- oder EV-Modus angetrieben oder mit Leistung versorgt wird. Die Elektromotorbaugruppe kann das erste Wechselrichtermodul 102, einen Elektromotor 111, einen Hinterachsen-Übertragungsmechanismus 112 und ein hinteres Differential 113 umfassen. Das erste Wechselrichtermodul 102 kann durch eine elektrische Verbindung mit der Fahrzeugbatterie 101 und dem Elektromotor 111 gekoppelt sein. Ein Elektromotorausgang 115 kann ausgelegt sein, um den Elektromotor 111 und den Hinterachsen-Übertragungsmechanismus 112 zu koppeln. Der Hinterachsen-Übertragungsmechanismus 112 kann mindestens einen Zahnradsatz, eine Kette und Kettenräder oder einen Planetenradsatz umfassen. Der Elektromotorausgang 115 kann ausgelegt sein, um ein von dem Elektromotor 111 erzeugtes Drehmoment aufzunehmen und ein Drehmoment zu dem Hinterachsen-Übertragungsmechanismus 112 zu übermitteln. Der Hinterachsen-Übertragungsmechanismus 112 kann ausgelegt sein, um von dem Elektromotorausgang 115 ein Drehmoment aufzunehmen, und kann weiterhin ausgelegt sein, um ein Drehmoment zu einem Hinterachsen-Übertragungsmechanismusausgang 116 zu übermitteln. Der Hinterachsen-Übertragungsmechanismusausgang 116 kann ausgelegt sein, um von dem Hinterachsen-Übertragungsmechanismus 112 ein Drehmoment aufzunehmen, und kann weiter ausgelegt sein, um ein Drehmoment zu dem hinteren Differential 113 zu übermitteln. Das hintere Differential 113 kann ausgelegt sein, um von dem Hinterachsen-Übertragungsmechanismusausgang 116 ein Drehmoment aufzunehmen, und kann weiter ausgelegt sein, um zur Hinterachse 105 ein Drehmoment zu übermitteln, um das Fahrzeug 100 im EV-Modus anzutreiben.
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Die Vorderachse 104 kann im Hybridbetriebsmodus von einem Energieumwandlungssystem 106, das mit einem Automatik- oder Handschaltfahrzeuggetriebe 107 einrückbar ist, angetrieben oder mit Leistung versorgt werden. Das Energieumwandlungssystem 106 kann eine Benzin- oder dieselbetriebene Brennkraftmaschine oder ein anderes in dem Gebiet bekanntes Energieumwandlungssystem 106 sein, das mit einem BAS-Elektromotor 109 gekoppelt ist. Die Brennkraftmaschine 106 kann durch ein Brennkraftmaschinensteuergerät 185 gesteuert und mit diesem verbunden sein. Der BAS-Elektromotor 109 kann mit einem Hybridsteuergerät 126 und dem zweiten Wechselrichtermodul 103 elektrisch verbunden sein.
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Das Fahrzeuggetriebe 107 kann in einem Getriebegehäuse 152 aufgenommen sein. Das Fahrzeuggetriebe 107 kann ein drehbares Eingangswellenelement 120; die Klauenkupplungsbaugruppe 150; einen beweglichen Kupplungsbetätigungsmechanismus 122; mindestens einen Vorderachsen-Übertragungsmechanismus 123; mindestens einen drehbaren Vorderachsen-Übertragungsmechanismus 121; und mindestens einen Vorderachsen-Übertragungsmechanismusausgang 196; ein vorderes Differential 124; ein Basisgetriebe 125, das mehrere Bereichskupplungen, Zahnräder und Wellen umfasst; und ein Getriebesteuergerät 180 (kollektiv die Getriebekomponenten 120, 121, 122, 123, 124, 125, 150, 180, 196) umfassen.
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Das Hybridsteuergerät 126 kann ausgelegt sein, um mit dem BAS-Elektromotor 109 in Eingriff zu treten, der ausgelegt sein kann, um die Brennkraftmaschine oder ein anderes Energieumwandlungssystem 106 anzulassen. Das Energieumwandlungssystem 106 dient zum Erzeugen einer Drehkraft oder eines Drehmoments, die/das zum Drehen einer Kurbelwelle 127 geeignet ist, die ausgelegt ist, um mit der Eingangswelle 120 des Fahrzeuggetriebes 107 gekoppelt zu werden. Die Kurbelwelle 127 kann durch ein Fluid oder eine mechanische Kopplung 128, wie etwa einen Drehmomentwandler oder eine Kupplung und Schwungscheibe, mit der Getriebeeingangswelle 120 gekoppelt sein.
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Die Getriebekomponenten 120, 121, 122, 123, 124, 125, 150, 180, 196 können in dem Getriebegehäuse 152 auf unterschiedliche Weise ausgelegt sein. In 1–4 sind vier beispielhafte Ausführungsformen der Klauenkupplungsbaugruppe 150 vorgesehen. In allen in 1–4 gezeigten vier beispielhaften Ausführungsformen ist die Kupplungsbaugruppe 150 ausgelegt, um das Basisgetriebe 125 mit dem vorderen Differential 124 (im Hybridmodus) einzurücken oder (im EV-Modus) auszurücken. Die Positionierung der Klauenkupplungsbaugruppe 150 in dem Getriebe 107 in einer vorgegebenen Konfiguration ermöglicht das Ausgleichen von erwünschten resultierenden Faktoren, die eine Reduzierung von Drehverlust, eine Steigerung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit, Getriebeschmierung und Einbaueffizienz umfassen können. Weiterhin kann das Basisgetriebe 125 in allen vier beispielhaften Ausführungsformen ausgelegt sein, um mit der drehbaren Getriebeeingangswelle 120 verbunden zu werden und von dieser Drehmoment aufzunehmen.
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In einer in 1 gezeigten beispielhaften Ausführungsform werden die Reduzierung von Drehverlusten und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit maximiert. Wie in 1 gezeigt kann das Basisgetriebe 125 ausgelegt sein, um mit der drehbaren Getriebeeingangswelle 120 zu verbinden und von dieser Drehmoment aufzunehmen. Das Basisgetriebe 125 kann mehrere Nassreibungskupplungen mit hydraulischer Betätigung oder dergleichen umfassen. Das Basisgetriebe 125 kann weiterhin ausgelegt sein, um zu dem mindestens einen Vorderachsen-Übertragungsmechanismuseingang 121 Drehmoment zu übertragen.
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Der mindestens eine Vorderachsen-Übertragungsmechanismuseingang 121 kann ausgelegt sein, um von dem Basisgetriebe 125 Drehmoment aufzunehmen, und kann weiterhin ausgelegt sein, um zu dem mindestens einen Vorderachsen-Übertragungsmechanismus 123 Drehmoment zu übertragen.
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Der mindestens eine Vorderachsen-Übertragungsmechanismus 123 kann einen Planetenradsatz, eine Kette und Kettenräder, eine Untersetzung oder dergleichen umfassen. Der mindestens eine Vorderachsen-Übertragungsmechanismus 123 kann ausgelegt sein, um von dem mindestens einen Vorderachsen-Übertragungsmechanismuseingang 121 ein Drehmoment aufzunehmen, und kann weiterhin ausgelegt sein, um zu dem mindestens einen Vorderachsen-Übertragungsmechanismusausgang 196 ein Drehmoment zu übermitteln.
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Der mindestens eine Vorderachsen-Übertragungsmechanismusausgang 196 kann ausgelegt sein, um von dem Vorderachsen-Übertragungsmechanismus 123 ein Drehmoment aufzunehmen und um weiterhin zu der Klauenkupplungsbaugruppe 150 ein Drehmoment zu übermitteln.
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Die Klauenkupplungsbaugruppe 150 ist ausgelegt, um das Basisgetriebe 125 mit dem vorderen Differential 124 einzurücken, was ein Übermitteln von Drehmoment von der Brennkraftmaschine durch das vordere Differential 124 zu der Vorderachse 104 zulässt. Die Kupplungsbaugruppe 150 kann eine Synchronisiervorrichtung 153 und die Klauenkupplung mit einer Klauenkupplungsnabe 154 und einer Klauenkupplungsbetätigungsplatte 155 umfassen. Der bewegliche Kupplungsbetätigungsmechanismus 122 ist ausgelegt, um die Klauenkupplungsnabe 154 mit der Klauenkupplungsbetätigungsplatte 155 einzurücken.
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Die Synchronisiervorrichtung 153 kann ausgelegt sein, um die Komponenten des Basisgetriebes 125 und das vordere Differential 124 einzurücken und zu synchronisieren, was einen Freilauf- oder quasi neutralen Getriebezustand in dem Getriebe 107 erzeugt.
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Die Klauenkupplungsnabe 154 kann eine erste Nabenfläche 156 und eine zweite Nabenfläche 157 umfassen. Die zweite Nabenfläche 157 kann ein erstes mechanisches Eingriffsmerkmal 158 wie etwa Zähne umfassen, das ausgelegt ist, um sich von der zweiten Nabenfläche 157 axial zu erstrecken. Die Klauenkupplungsbetätigungsplatte 155 kann eine erste Plattenfläche 160 und eine zweite Plattenfläche 159 umfassen. Die erste Plattenfläche 160 kann ein zweites mechanisches Eingriffsmerkmal 161 wie etwa Zähne umfassen, das ausgelegt ist, um sich von der zweiten Plattenfläche 159 axial zu erstrecken. Das jeweilige erste mechanische Eingriffsmerkmal 158 und das zweite mechanische Eingriffsmerkmal 161 sind jeweils ausgelegt, um einen mechanischen Eingriff miteinander zu bilden oder ineinander zu greifen, wenn die Klauenkupplung eingerückt ist.
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Der Klauenkupplungsbetätigungsmechanismus 122 ist ausgelegt, um die Klauenkupplungsnabe 154 und die Klauenkupplungsbetätigungsplatte 155 bei einem Signal von einer Steuereinrichtung, wie etwa dem Getriebesteuergerät 180, während eines Wechsels von einem vorliegenden Betriebsmodus zu einem Sollbetriebsmodus ein- oder auszurücken. Das Getriebesteuergerät 180 ist ausgelegt, um das Vorhandensein eines Auslöseereignisses zu signalisieren, der eine von einem Fahrer induzierte Beschleunigungsforderung, einen Drehmomentschwellenvorgang oder einen Batterieentleerungsvorgang umfassen kann. Der Kupplungsbetätigungsmechanismus 122 kann einen (nicht gezeigten) Kupplungsbetätigungskolben umfassen, der hydraulisch betätigt werden kann. Der (nicht gezeigte) Klauenkupplungsbetätigungskolben kann ausgelegt sein, um die Klauenkupplungsbetätigungsplatte 155 axial zu verlagern, wodurch das jeweilige erste und zweite mechanische Eingriffsmerkmal 158, 161 jeweils eingerückt werden. Der Kupplungsbetätigungsmechanismus 122 kann auch eine (nicht gezeigte) Kupplungsrückstellfeder umfassen, die ausgelegt ist, um das jeweilige erste und zweite mechanische Eingriffsmerkmal 158, 161 bei Freigabe des (nicht gezeigten) Kupplungsbetätigungskolbens jeweils auszurücken.
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In 1 ist die Klauenkupplungsbaugruppe 150 ausgelegt, um das Basisgetriebe 125 und das vordere Differential 124 an der Verbindung zwischen dem vorderen Differential 124 und dem mindestens einen Vorderachsen-Übertragungsmechanismus 123 einzurücken oder auszurücken. Die Klauenkupplungsbaugruppe 150 kann in diesem Beispiel ausgelegt sein, um von dem mindestens einen Vorderachsen-Übertragungsmechanismusausgang 196 ein Drehmoment aufzunehmen, und kann weiterhin ausgelegt sein, um bei Einrücken zu dem vorderen Differential 124 ein Drehmoment zu übermitteln.
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Das vordere Differential 124 kann ausgelegt sein, um bei Einrücken von der Klauenkupplungsbaugruppe ein Drehmoment aufzunehmen. Das vordere Differential 124 kann weiterhin ausgelegt sein, um zu der zweiten Ausgangswelle oder Vorderachse 104 ein Drehmoment zu übermitteln. Das von dem vorderen Differential 124 zu der Vorderachse 104 übertragene Drehmoment kann auf die Räder 200 übertragen werden, um das Fahrzeug 100 im Hybridbetriebsmodus anzutreiben.
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Die in 1 gezeigte beispielhafte Ausführungsform maximiert die Reduzierung von Drehverlusten und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit, wenn der mindestens eine Vorderachsen-Übertragungsmechanismus 123, der eine Kette und Kettenräder, eine Untersetzung oder einen Planetenradsatz umfassen kann, nicht frei mit der Ausgangswelle oder Vorderachse 104 dreht, wenn die Klauenkupplungsbaugruppe 150 ausgerückt ist. Der mindestens eine Achsenübertragungsmechanismus 123 wird nur im Hybridmodus eingerückt und darf nur in diesem drehen.
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In einer in 2 gezeigten zweiten beispielhaften Ausführungsform wird eine Getriebeschmierung während des EV-Modus maximiert, während die erwünschte Reduzierung bei der Drehverlustreduzierung und eine ausreichende Kraftstoffwirtschaftlichkeit beibehalten werden. In 2 ist die Klauenkupplungsbaugruppe 150 ausgelegt, um das Basisgetriebe 125 und das vordere Differential 124 an der Verbindung zwischen dem Basisgetriebe 125 und dem mindestens einen Vorderachsen-Übertragungsmechanismus 123 einzurücken oder auszurücken. Die Klauenkupplungsbaugruppe 150 kann in diesem Beispiel ausgelegt sein, um von dem Basisgetriebe 125 Drehmoment aufzunehmen, und kann weiter ausgelegt sein, um zu dem mindestens einen Achsenübertragungsmechanismuseingang 121 ein Drehmoment zu übermitteln.
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Die Klauenkupplungsbaugruppe 150 ist ausgelegt, um das Basisgetriebe 125 und den mindestens einen Vorderachsen-Übertragungsmechanismus 123 im Hybridmodus selektiv einzurücken. Die Klauenkupplungsbaugruppe 150 ist ausgelegt, um das Basisgetriebe 125 von dem mindestens einen Vorderachsen-Übertragungsmechanismus 123 im EV-Modus selektiv auszurücken.
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Die in 2 gezeigte beispielhafte Ausführungsform maximiert die Getriebeschmierung, während das Fahrzeug 100 im EV-Modus angetrieben wird, während die erwünschte Reduzierung bei der Drehverlustreduzierung und eine ausreichende Kraftstoffwirtschaftlichkeit beibehalten werden, wenn der mindestens eine Vorderachsen-Übertragungsmechanismus 123, der eine Kette und Kettenräder, eine Untersetzung oder einen Planetenradsatz umfassen kann, weiter mit der Ausgangswelle oder der Vorderachse 104 im EV-Modus sowie im Hybridmodus dreht.
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In einer in 3 gezeigten dritten beispielhaften Ausführungsform werden die Getriebeschmierung im EV-Modus und ein potentieller Einbauraum maximiert, während immer noch die erwünschte Reduzierung von Drehverlust und eine ausreichende Kraftstoffwirtschaftlichkeit beibehalten werden. In 3 ist die Klauenkupplungsbaugruppe 150 ausgelegt, um das Basisgetriebe 125 und das vordere Differential an der Verbindung zwischen zwei oder mehr Vorderachsen-Übertragungsmechanismen 123a, 123b, die entlang einer Übertragungsachse A ausgerichtet sind, ein- oder auszurücken. Die Vorderachsen-Übertragungsmechanismen 123a, 123b können eine Untersetzung umfassen.
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Der anfängliche Vorderachsen-Übertragungsmechanismus 123a kann ausgelegt sein, um von dem ersten mindestens einen Vorderachsen-Übertragungsmechanismuseingang 121 ein Drehmoment aufzunehmen, und kann weiterhin ausgelegt sein, um zu dem ersten mindestens einen Vorderachsen-Übertragungsmechanismusausgang 196 ein Drehmoment zu übermitteln.
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Der erste mindestens eine Vorderachsen-Übertragungsmechanismusausgang 196 ist ausgelegt, um von dem anfänglichen mindestens einen Vorderachsen-Übertragungsmechanismus 123a ein Drehmoment aufzunehmen, und kann weiterhin ausgelegt sein, um zu der Klauenkupplungsbaugruppe 150 ein Drehmoment zu übermitteln.
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Die Klauenkupplungsbaugruppe 150 kann ausgelegt sein, um von dem ersten mindestens einen Vorderachsen-Übertragungsmechanismusausgang 196 ein Drehmoment aufzunehmen, und kann weiterhin ausgelegt sein, um zu einem sekundären Vorderachsen-Übertragungsmechanismuseingang 197 ein Drehmoment zu übermitteln.
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Der sekundäre Vorderachsen-Übertragungsmechanismuseingang 197 kann ausgelegt sein, um von der Klauenkupplungsbaugruppe 150 ein Drehmoment aufzunehmen, und kann weiterhin ausgelegt sein, um zu dem sekundären Vorderachsen-Übertragungsmechanismus 123b ein Drehmoment zu übertragen.
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Der sekundäre Vorderachsen-Übertragungsmechanismus 123b kann ausgelegt sein, um von dem sekundären Vorderachsen-Übertragungsmechanismuseingang 197 ein Drehmoment aufzunehmen, und kann weiterhin ausgelegt sein, um zu dem vorderen Differential 124 ein Drehmoment zu übermitteln.
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In diesem Beispiel ist, wie in 3 gezeigt, die Klauenkupplungsbaugruppe 150 ausgelegt, um den anfänglichen Vorderachsen-Übertragungsmechanismus 123a und den sekundären Vorderachsen-Übertragungsmechanismus 123b im Hybridmodus selektiv einzurücken. Die Klauenkupplungsbaugruppe 150 ist ausgelegt, um den anfänglichen Vorderachsen-Übertragungsmechanismus 123a und den sekundären Vorderachsen-Übertragungsmechanismus 123b im EV-Modus selektiv auszurücken. Ferner maximiert diese Konfiguration die Getriebeschmierung während des EV-Modus und einen potentiellen Einbauraum, während immer noch die erwünschte Reduzierung des Drehverlusts und eine ausreichende Kraftstoffwirtschaftlichkeit beibehalten werden. Der sekundäre Vorderachsen-Übertragungsmechanismus 123b, der eine Untersetzung umfassen kann, dreht im EV-Modus mit der Ausgangswelle oder der Vorderachse 104 weiter. Entlang der alleinstehenden Übertragungsachse A wird ferner zusätzlicher Einbauraum erzeugt.
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In der in 4 gezeigten vierten beispielhaften Ausführungsform werden eine Reduzierung von Drehverlusten und eine Kraftstoffwirtschaftlichkeit sowie ein potentieller Einbauraum maximiert. Die Klauenkupplungsbaugruppe 150 ist ausgelegt, um das Basisgetriebe 125 und das vordere Differential 124 an der Verbindung zwischen dem vorderen Potential 124 und dem mindestens einen Vorderachsen-Übertragungsmechanismus 123 ohne eine Synchronisiervorrichtung 153 ein- oder auszurücken. Die Klauenkupplungsbaugruppe 150 kann in diesem Beispiel ausgelegt sein, um von dem mindestens einen Vorderachsen-Übertragungsmechanismusausgang 196 ein Drehmoment aufzunehmen, und kann weiterhin ausgelegt sein, um bei Einrücken zu einem vorderen Differential 124 ein Drehmoment zu übermitteln.
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Das vordere Differential 124 kann ausgelegt sein, um bei Einrücken von der Klauenkupplungsbaugruppe 150 ein Drehmoment aufzunehmen; das vordere Differential 124 kann weiterhin ausgelegt sein, um zu der zweiten Ausgangswelle oder Vorderachse 104 ein Drehmoment zu übermitteln. Das von dem vorderen Differential 124 zu der Vorderachse 104 übermittelte Drehmoment kann auf die Räder 200 übertragen werden, um das Fahrzeug 100 im Hybridbetriebsmodus anzutreiben.
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Die in 4 gezeigte beispielhafte Ausführungsform maximiert die Reduzierung von Drehverlusten und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit. Aufgrund des Fehlens einer Synchronisiervorrichtung 153 wird auch ein potentieller Einbauraum maximiert. Bei Fehlen einer Synchronisiervorrichtung 153 synchronisieren die Getriebebereichskupplungen in dem Basisgetriebe 125 die relativen Drehzahlen der Klauenkupplungsnabe 154 und der Klauenkupplungsbetätigungsplatte 155. Bei Fehlen einer Synchronisiervorrichtung 153 besteht aber das Risiko einer Störung oder von Schleifen, wenn die Synchronisierung der relativen Drehzahlen des Basisgetriebes 125 und des vorderen Differentials 124 nicht perfekt synchronisiert sind. Im Fall einer nicht perfekten Synchronisierung wird die Kapazität der Getriebebereichskupplungen in dem Basisgetriebe 125 reduziert, um Schlupf zuzulassen und eine Störung oder ein Schleifen zu mindern.
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5 veranschaulicht einen beispielhaften Prozess 310, der den Übergang vom EV-Modus zum Hybridbetriebsmodus festlegen kann. Bei Feld 300 fährt das Fahrzeug 100 im EV-Modus.
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Bei Feld 301 wird ein Auslöseereignis detektiert, was das Getriebesteuergerät 180 veranlasst, den Wechsel vom EV-Modus zum Hybridfahrmodus zu signalisieren. Das Getriebesteuergerät 180 kann die Synchronisiervorrichtung 153 und die Klauenkupplungsnabe 154 einrücken. Die Synchronisiervorrichtung 153 ist ausgelegt, um das Basisgetriebe 125 und das vordere Differential 124 einzurücken und deren relative Drehzahlen zu synchronisieren, was einen Freilauf- oder quasi neutralen Getriebezustand erzeugt.
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Bei Feld 302 startet das zweite Wechselrichtermodul 103 den BAS-Elektromotor 109, der die Brennkraftmaschine 106 anzulassen beginnt.
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Bei Feld 303 beendet die Synchronisiervorrichtung 153 die Synchronisierung der relativen Drehzahlen des Basisgetriebes 125 und des vorderen Differentials 124.
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Wenn bei Feld 303 eine ausreichende Drehzahlsynchronisierung erreicht ist, ist die Klauenkupplungsnabe 154 ausgelegt, um einzurücken, und der (nicht gezeigte) Kupplungsbetätigungsmechanismus 122 wird durch eine steuerbare Zufuhr von druckbeaufschlagtem Hydraulikfluid eingeschaltet und verlagert die Klauenkupplungsbetätigungsplatte 155 axial, bis das erste mechanische Eingriffsmerkmal 158 und das zweite mechanische Eingriffsmerkmal 161 ausgelegt sind, um einen verriegelnden mechanischen Eingriff zu bilden, wie bei Feld 304 gezeigt ist.
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Nach dem vollständigen Einrücken der Kupplungsbaugruppe 150 erreichen die Brennkraftmaschine 106 und das Getriebe 107 eine ausreichend synchrone Drehzahl für den erwünschten Getriebezustand, wie bei Feld 305 gezeigt ist.
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Sobald eine ausreichend synchrone Drehzahl erreicht ist, was einen Freilauf- oder neutralen Getriebezustand erzeugt, rückt das Basisgetriebe 125 bei Feld 306 ein. Sobald das Basisgetriebe 125 einrückt, sind das Energieumwandlungssystem 106 und das Getriebe 107 ausgelegt, um ein Drehmoment zu der Vorderachse oder der Ausgangswelle 104 zu übermitteln, um das Fahrzeug 100 im Hybridantriebsmodus anzutreiben, wie bei Feld 307 gezeigt ist.
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Wenn ein Auslöseereignis, das eine Änderung des Betriebsmodus von dem Hybridantriebsmodus zu dem EV-Modus signalisiert, erkannt wird, ist das Getriebesteuergerät 180 ausgelegt, um dem Elektromotor 111 zu signalisieren, den Drehmomentbefehl zu übernehmen, und die Brennkraftmaschine 106 ist ausgelegt, um herunterzudrehen und Last abzuwerfen, um das Basisgetriebe 125 zu öffnen, was einen neutralen oder Freilauf-Getriebezustand erzeugt und Kraftstoff zu der Brennkraftmaschine 106 unterbricht, was die Drehzahl des BAS-Elektromotors 109 auf null bringt. Die (nicht gezeigte) Kupplungsrückstellfeder des Kupplungsbetätigungsmechanismus 122 ist ausgelegt, um die Klauenkupplungsbetätigungsplatte 155 bei Freigabe des (nicht gezeigten) Kolbens einzuschalten und axial zu verlagern, wodurch die Klauenkupplung freigegeben und ausgerückt wird und das Basisgetriebe 125 und das vordere Differential 124 entkoppelt werden, was ein Antreiben des Fahrzeugs im EV-Modus durch die Elektromotorbaugruppe 110 zulässt, die ein Drehmoment auf die hintere E-Achse 105 übermittelt.
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Es wird ein Verfahren zum Wechseln eines Hybridfahrzeugs 100 zwischen einem vorliegenden Betriebsmodus und einem Sollbetriebsmodus vorgesehen. Das Verfahren umfasst die Schritte des Detektierens eines nahenden Auslöseereignisses beruhend auf einem Wechsel von dem vorliegenden Betriebsmodus zu dem Sollbetriebsmodus, wobei der vorliegende Betriebsmodus ein EV-Betriebsmodus ist und der Sollbetriebsmodus ein Hybridbetriebsmodus ist; des Signalisierens einer erwünschten Änderung von dem vorliegenden Betriebsmodus zu dem Sollbetriebsmodus unter Verwenden einer Steuereinrichtung wie etwa des Hybridsteuergeräts 126; des Betätigens einer Synchronisiervorrichtung 153, um ein Basisgetriebe 125 und ein vorderes Differential 124 zu synchronisieren, wobei das Basisgetriebe 125 mehrere Bereichskupplungen, Zahnräder und Wellen umfasst; des Startens eines BAS-Motors 109, um eine Brennkraftmaschine 106 anzulassen; des Einrückens einer Klauenkupplungsbaugruppe 150, um das Basisgetriebe 125 mit dem vorderen Differential 124 selektiv zu koppeln; des Einrückens des Basisgetriebes 125; und des Antreibens des vorderen Differentials 124 in dem Sollbetriebsmodus mit der Brennkraftmaschine 106.
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Es wird ein auch Verfahren zum Wechseln eines Hybridfahrzeugs 100 zwischen einem vorliegenden Betriebsmodus und einem Sollbetriebsmodus vorgesehen. Das Verfahren umfasst die Schritte des Detektierens eines nahenden Auslöseereignisses beruhend auf einem Wechsel von einem vorliegenden Betriebsmodus zu einem Sollbetriebsmodus, wobei der vorliegende Betriebsmodus ein Hybridbetriebsmodus ist und der Sollbetriebsmodus ein EV-Betriebsmodus ist; des Signalisierens einer erwünschten Änderung von dem vorliegenden Betriebsmodus zu dem Sollbetriebsmodus unter Verwenden einer Steuereinrichtung wie etwa eines Hybridsteuergeräts 126; des Reduzierens der Drehmomentausgabe einer Brennkraftmaschine 106 auf null und des Steigerns der Drehmomentausgabe eines Elektromotors 111; des Ausrückens eines Basisgetriebes 125, wobei das Basisgetriebe 125 mehrere Bereichskupplungen, Zahnräder und Wellen umfasst; des Unterbrechens von Kraftstoff zu der Brennkraftmaschine 106; des Reduzierens der Drehzahl der Brennkraftmaschine 106 auf null unter Verwenden eines BAS-Motors 109; des Ausrückens einer Klauenkupplungsbaugruppe 150, um das Basisgetriebe 125 und ein vorderes Differential 124 zu entkoppeln; des Antreibens eines hinteren Differentials 113 in einem Sollbetriebsmodus mit dem Elektromotor 111.
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Die eingehende Beschreibung und die Zeichnungen bzw. Figuren stützen und beschreiben die Erfindung, der Schutzumfang der Erfindung ist aber allein durch die Ansprüche festgelegt. Während einige der besten Ausführungsarten und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Erfindung eingehend beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Auslegungen und Ausführungsformen zum Umsetzen der in den beigefügten Ansprüchen festgelegten Erfindung.
