DE102014110443B4

DE102014110443B4 - Fahrzeugantriebsstrang mit Kupplungsaktor, der elektrische Leistung liefert

Info

Publication number: DE102014110443B4
Application number: DE102014110443.9A
Authority: DE
Inventors: Alan G. Holmes; Anthony L. Smith; Anthony J. Corsetti
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2023-11-23
Anticipated expiration: 2034-07-25
Also published as: US8992378B2; US20150038288A1; CN104340046B; DE102014110443A1; CN104340046A

Abstract

Fahrzeugantriebsstrang (12; 12A; 12B; 12C), umfassend:ein erstes drehbares Element (34);ein zweites drehbares Element (22);eine Kupplung (24; 24A; 24B; 24C), die einen eingerückten Zustand aufweist, in welchem Drehmoment zwischen dem ersten drehbaren Element (34; 124A) und dem zweiten drehbaren Element (22; 130A) durch die Kupplung (24; 24A; 24B; 24C) übertragen wird; wobei die Kupplung (24; 24A; 24B; 24C) einen ausgerückten Zustand aufweist, in welchem kein Drehmoment zwischen dem ersten drehbaren Element (34; 124A) und dem zweiten drehbaren Element (22; 130A) durch die Kupplung (24; 24A; 24B; 24C) übertragen wird;einen Kupplungsaktor (26; 26A; 26B; 26C), der umfasst:einen Motor-Generator (62), der einen Rotor (70) aufweist, der durch eines von dem ersten drehbaren Element (34; 124A) und dem zweiten drehbaren Element (22; 130A) drehbar antreibbar ist, und einen Stator (66) aufweist, der den Rotor (70) relativ zu dem einen von dem ersten drehbaren Element (34; 124A) und dem zweiten drehbaren Element (22; 120A) drehbar antreibt;einen Controller (32), der funktional mit dem Stator (66) verbunden und ausgestaltet ist, um den Motor-Generator (62) zu steuern, um als ein Generator zu fungieren und somit Drehmoment an dem Rotor (70) zur Verfügung zu stellen, um den Zustand der Kupplung (24; 24A; 24B; 24C) von einem von dem eingerückten Zustand und dem ausgerückten Zustand in den anderen von dem eingerückten Zustand und dem ausgerückten Zustand zu verändern; undzumindest eine Fahrzeugkomponente, die funktional mit dem Stator (66) verbunden ist; wobei der Motor-Generator (62) elektrische Leistung an die zumindest eine Fahrzeugkomponente (28) liefert, wenn der Motor-Generator (62) als ein Generator fungiert;wobei die Kupplung (24; 24A; 24B; 24C) ein drehbares Kupplungsgehäuse (60) umfasst, das befestigt ist, um mit einem von dem ersten drehbaren Element (34; 124A) und dem zweiten drehbaren Element (22; 130A) zu rotieren;wobei die Kupplung (24; 24A; 24B; 24C) umfasst:eine Druckplatte (72), die mit dem Kupplungsgehäuse (60) kerbverzahnt und an der Antriebsspindel (24) abgestützt ist;eine Kupplungsplatte (90), die an dem anderen (22; 130A) von dem ersten drehbaren Element (34; 124A) und dem zweiten drehbaren Element (22; 130A) in dem Kupplungsgehäuse (60) kerbverzahnt und ausgestaltet ist, um mit dem anderen (22; 130A) von dem ersten drehbaren Element (34; 124A) und dem zweiten drehbaren Element (22; 130A) zu rotieren; wobei die Kupplungsplatte (90) Reibmaterial (92) trägt, das ausreicht, um mit dem Kupplungsgehäuse (60) in Eingriff zu treten, wenn die Kupplung (24; 24A; 24B; 24C) in dem eingerückten Zustand ist, so dass das erste drehbare Element (34; 124A) und das zweite drehbare Element (22; 130A) zusammen rotieren, wenn die Kupplung (24; 24A; 24B, 24C) in dem eingerückten Zustand ist; und dadurch gekennzeichnet, dassder Kupplungsaktor (26; 26A; 26B; 26C) ferner eine hohle Antriebsspindel (64) umfasst, die sich in das Kupplungsgehäuse (60) erstreckt; wobei der Rotor (70) an der Antriebsspindel (64) befestigt ist; wobei das andere (22; 130A) von dem ersten drehbaren Element (34; 124A) und dem zweiten drehbaren Element (22; 130A) sich durch die hohle Antriebsspindel (24) in das Kupplungsgehäuse (60) erstreckt;und dass eine Rotation der Antriebsspindel (24) relativ zu dem Kupplungsgehäuse (60), wenn der Motor-Generator (62) als ein Generator fungiert, die Druckplatte (72) axial bewegt, um dadurch den Zustand der Kupplung (24; 24A; 24B, 24C) von einem von dem eingerückten Zustand und dem ausgerückten Zustand in den anderen von dem eingerückten Zustand und dem ausgerückten Zustand zu verändern.

Description

Die vorliegenden Lehren umfassen im Allgemeinen einen Fahrzeugantriebsstrang, der eine Kupplung mit einem Kupplungsaktor aufweist, der elektrische Leistung liefert.
Kraftfahrzeuge weisen in der Regel elektrisch beaufschlagte Nebenaggregate, wie etwa Scheinwerfer und eine Stereoanlage, auf. Elektrische Leistung für die Nebenaggregate wird in der Regel durch eine Batterie zur Verfügung gestellt. Die Batterie wiederum wird durch eine kraftmaschinengetriebene Lichtmaschine beaufschlagt. In einem Hybridfahrzeug liefert ein Hybridmotor-Generator die elektrische Energie für die Fahrzeugnebenaggregate. Weil der Hybridmotor-Generator in der Regel Leistung mit einer anderen Spannung als die liefert, die von den elektrischen Nebenaggregaten benötigt wird, ist ein Leistungswandler, der manchmal als ein Nebenaggregat-Leistungsmodul bezeichnet wird, notwendig, um die Leistung von dem Spannungsniveau, das von dem Hybridmotor-Generator geliefert wird, in das Spannungsniveau umzuwandeln, das von den elektrischen Nebenaggregaten benötigt wird. Ein Minimieren der Komplexität und Zahl von Komponenten in einem Fahrzeugantriebsstrang, insbesondere jene, die eine mechanische oder elektrische Leistungsübertragung beeinflussen, kann den Gesamtwirkungsgrad des Antriebsstrangs verbessern.
Die DE 10 2007 007 468 A1 offenbart einen Fahrzeugantriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2010 033 865 A1 ist bekannt, eine Trennkupplung an einer Differenzialanordnung vorzusehen, um Widerstandsverluste minimieren zu können. Die Trennkupplung wird durch einen als Motor und Tellerrad-Ritzel-Zahnradsatz ausgebildeten Aktuator betätigt.
Die US 2012 0 028 757 A1 lehrt eine über einen Elektromagneten ein- und ausrückbare Kupplung.
Aus der US 2011 0 180 363 A1 ist eine Kupplung bekannt, die über einen Aktor betätigt wird, der einen Elektromotor umfasst, der eine Schnecke rotiert, die mit einem Schneckenrad kämmt. Die Rotation der Schneckenrads wird über einen Gewindemechanismus in eine Axialbewegung einer Druckplatte der Kupplung umgesetzt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Fahrzeugantriebsstrang mit minimierter Komplexität und Zahl von Komponenten, insbesondere jene, die eine mechanische oder elektrische Leistungsübertragung beeinflussen, zur Verfügung zu stellen, um den Gesamtwirkungsgrad des Antriebsstrangs zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch einen Fahrzeugantriebsstrang mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben:

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Antriebsstrang, der eine Kupplung mit einem Kupplungsaktor aufweist, gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Lehren.
2 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Antriebsstrang, der eine Kupplung mit einem Kupplungsaktor aufweist, gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Lehren.
3 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Antriebsstrang, der mehrere Kupplungen mit mehreren Kupplungsaktoren aufweist, gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Lehren.
4 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Antriebsstrang, der mehrere Kupplungen mit mehreren Kupplungsaktoren aufweist, gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Lehren.
5 ist eine schematische Darstellung in Teilfragment- und Schnittansicht einer Ausführungsform einer Kupplung und eines Kupplungsaktors der 1-4, wobei die Kupplung in einem ausgerückten Zustand ist und in einem eingerückten Zustand gestrichelt dargestellt ist.
6 ist eine schematische Darstellung in Teilfragment- und Schnittansicht einer anderen Ausführungsform einer Kupplung und eines Kupplungsaktors der 1-4, wobei die Kupplung in einem ausgerückten Zustand ist und in einem eingerückten Zustand gestrichelt dargestellt ist.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Komponenten in den verschiedenen Ansichten beziehen, zeigt 1 ein Fahrzeug 10, das einen Antriebsstrang 12 aufweist, der Traktionsdrehmoment an Fahrzeugräder 14 liefern kann, um das Fahrzeug 10 voranzutreiben. Der Antriebsstrang 12 umfasst ein Antriebsaggregat, wie etwa eine Kraftmaschine 16, das Antriebsdrehmoment durch Verbrennung von Kraftstoff erzeugt. Der Antriebsstrang 12 umfasst ferner ein Getriebe 18, das Drehmoment von der Kraftmaschine 16 an die Fahrzeugräder 14 durch eine Zahnradanordnung 19 mit verschiedenen Verhältnissen von Drehmoment eines Getriebeausgangselements 20 zu Drehmoment eines Getriebeeingangselements 22 liefern kann. Die unterschiedlichen Verhältnisse werden durch selektive Einrückung von unterschiedlichen Drehmomentübertragungseinrichtungen, wie etwa Kupplungen, Bremsen oder Synchroneinrichtungen, hergestellt. Wie hierin besprochen wird, ist zumindest eine der Drehmomentübertragungseinrichtungen eine rotierende Kupplung, die, wenn sie eingerückt ist, Drehmoment überträgt, das entlang einer Drehmomentübertragungsstrecke von dem Getriebeeingangselement 22 zu dem Getriebeausgangselement 20 transportiert wird. Der Antriebsstrang 12 von 1 umfasst eine derartige rotierende Kupplung, erste Kupplung 24, von der eine Ausführungsform detaillierter in 5 gezeigt ist, und eine alternative Ausführungsform in 6 gezeigt ist. Ein erster Kupplungsaktor 26 betätigt die Kupplung 24, um ihren Zustand von einem ausgerückten Zustand in einen eingerückten Zustand oder, in manchen Ausführungsformen, von einem eingerückten Zustand in einen ausgerückten Zustand zu verändern.
Wie hierin besprochen wird, erzeugt der Kupplungsaktor 26 elektrische Leistung, wenn die Kupplung 24 betätigt wird, und die elektrische Leistung wird verwendet, um ein oder mehrere elektrische Nebenaggregate 28 des Fahrzeugs zu beaufschlagen. Ein Controller 32 ist funktional mit dem Kupplungsaktor 26, mit der Batterie 30 und mit den elektrischen Nebenaggregaten 28 verbunden und ist ausgestaltet, um einen Algorithmus auszuführen, der wie beschrieben elektrische Leistung lenkt. Wenn der Controller 32, die Batterie 30 und die Nebenaggregate 28 eine gemeinsame Spannung gemeinsam nutzen, dann können sie in einer „T“-Anordnung, parallel, wie gezeigt, durch einen Gleichstrom-(DC-)Leistungsbus 31 verbunden sein. Der Motor-Generator 62 ist mit dem Controller 32 mit separaten Niederspannungs-Wechselstrom-Leistungsdrähten 33 verbunden (d.h. mit Drei-Phasen-Drähten (A, B, C)). Wenn der Kupplungsaktor 26 mehr elektrische Energie erzeugt, als erforderlich ist, um dem Leistungsbedarf der elektrischen Nebenaggregate 28 nachzukommen, lenkt der Controller 32 die überschüssige Leistung zu einer Batterie 30, wenn der Ladezustand der Batterie 30 geringer als ein vorbestimmter maximaler Ladezustand ist. Alternativ kann der Motor-Generator 62 derart gesteuert werden, dass der Betrag an gelieferter elektrischer Leistung zwischen einem minimalen Betrag, der geliefert wird, wenn ein gewünschter Betrag an mechanischer Leistung durch die Kupplung 24 übertragen wird, und einem maximalen Betrag, der der elektrischen Stromerzeugungskapazität des Motors-Generators 62 entspricht, variieren kann. Der Betrag an gelieferter elektrischer Leistung kann zwischen diesem minimalen und maximalen Betrag verändert werden, um dem variierenden elektrischen Leistungsbedarf der elektrischen Nebenaggregate 28 des Fahrzeugs genauer nachzukommen. Wenn der Kupplungsaktor 26 die Kupplung 24 nicht betätigt und so keine elektrische Leistung erzeugt, dann lenkt der Controller 32 die elektrische Leistung von der Batterie 30 zu den elektrischen Nebenaggregaten 28. Zusätzlich, wenn der Kupplungsaktor 26 nicht genügend elektrische Energie erzeugt, um einem Leistungsbedarf der elektrischen Nebenaggregate 28 des Fahrzeugs nachzukommen, dann wird die durch den Kupplungsaktor 26 gelieferte elektrische Leistung durch elektrische Leistung von der Batterie 30 ergänzt, um dem Leistungsbedarf der arbeitenden Nebenaggregate 28 des Fahrzeugs nachzukommen.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 weist die Kraftmaschine 16 eine Kurbelwelle 34 auf, die funktional zur Rotation mit dem Getriebeeingangselement 22 verbunden ist, wenn die Kupplung 24 eingerückt ist. Ein feststehendes Glockengehäuse 36 umgibt die Kupplung 24 und den Kupplungsaktor 26. Das Glockengehäuse 36 kann an einem Getriebegehäuse 38, das die Zahnradanordnung 19 umgibt, montiert oder einstückig mit diesem hergestellt sein. Die Zahnradanordnung 19 umfasst einen ersten Satz kämmende Zahnräder 40, 42, der Drehmoment von dem Eingangselement 22 auf das Ausgangselement 20 mit einem ersten Übersetzungsverhältnis übertragen kann, wenn eine Synchroneinrichtung 44 nach rechts verschoben wird, um Zahnrad 40 mit dem Eingangselement 22 in Eingriff zu bringen, und einen zweiten Satz kämmende Zahnräder 46, 48, der Drehmoment von dem Eingangselement 22 auf das Ausgangselement 20 übertragen kann, wenn die Synchroneinrichtung 44 nach links verschoben wird, um Zahnrad 46 mit dem Eingangselement 22 in Eingriff zu bringen, wie es Fachleute verstehen. Zusätzlich Sätze kämmende Zahnräder und Synchroneinrichtungen können enthalten sein. Die Synchroneinrichtung 44 kann manuell verschoben werden, was von Hand oder mit dem Fuß umfasst (wenn das Getriebe 18 ein Handschaltgetriebe ist) oder kann unter der Steuerung des Controllers 32 oder eines anderen Controllers automatisiert sein (wenn das Getriebe 18 ein automatisiertes Handschaltgetriebe ist). Ein Achsantriebszahnradsatz umfasst kämmende Zahnräder 50, 52, die Drehmoment von dem Getriebeausgangselement 20 auf Halbwellen 54A, 54B über ein Differenzial 56 übertragen. Die Halbwellen 54A, 54B sind funktional mit den Rädern 14 verbunden.
Nun unter Bezugnahme auf 5 ist eine Ausführungsform der Kupplung 24 und des Kupplungsaktors 26 detaillierter gezeigt. Die Kupplung 24 umfasst ein drehbares Kupplungsgehäuse 60, das befestigt ist, um in Einklang mit einem drehbaren Element zu rotieren, das in dieser Ausführungsform als die Kurbelwelle 34 der Kraftmaschine gezeigt ist. D.h. das Kupplungsgehäuse 60 rotiert mit der gleichen Drehzahl und zusammen mit der Kurbelwelle 34 der Kraftmaschine. Die Kurbelwelle 34 der Kraftmaschine wird als ein erstes drehbares Element bezeichnet und ist in dieser Ausführungsform das mechanische Leistungseingangselement für die Kupplung 24. Alternativ kann ein Dämpfer zwischen der Kurbelwelle 34 und dem Kupplungsgehäuse 60 angeordnet sein. In einer solchen Ausführungsform würde eine getrennte Welle den Dämpfer mit dem Kupplungsgehäuse 60 verbinden.
Der Kupplungsaktor 26 umfasst einen Motor-Generator 62 und eine hohle Antriebsspindel 64, die sich in das Kupplungsgehäuse 60 erstreckt. Der Motor-Generator 62 weist einen Stator 66 mit elektrischen Wicklungen 68 auf. Der Stator 66 ist an einem feststehenden Element, wie etwa dem Glockengehäuse 36, befestigt. Der Motor-Generator 62 umfasst einen Rotor 70, der an die Antriebsspindel 64 montiert ist und in Einklang mit dieser rotiert. Die Kupplung 24 umfasst eine Druckplatte 72 mit äußeren Enden 74, die mit der kerbverzahnten inneren Wand 76 des Kupplungsgehäuses 60 kerbverzahnt ist. Die Antriebsspindel 74 weist einen Gewindeabschnitt 77 auf. Die Druckplatte 72 weist eine innere Öffnung 80 auf, die zur Montage an die Antriebsspindel 64 an dem Gewindeabschnitt bemessen und geformt ist.
Die Antriebsspindel 64 kann an einer Lagerfläche 78 relativ zu dem Kupplungsgehäuse 60 gedreht werden. Eine Hülse 84 hilft, den Rotor 70 und die Antriebsspindel 64 axial zu fixieren. Der Stator 66 kann von dem Controller 32 von 1 gesteuert werden, um als ein Motor oder als ein Generator zu fungieren, um den Rotor 70 relativ zu dem Kupplungsgehäuse 60 und damit relativ zu der Kurbelwelle der Kraftmaschine 34 drehbar anzutreiben. Wenn der Rotor 70 relativ zu dem Kupplungsgehäuse 60 rotiert, wird die Druckplatte 72 sich axial an dem Gewindeabschnitt 77 über einen Betätigungsbereich des Kupplungsaktors 26 bewegen, was eine Anzahl von Umdrehungen der Antriebsspindel 64 sein kann, bis die Druckplatte 72 auf ein Ende des Gewindeabschnitts 77 rechts in 5 oder ein Ende des Gewindeabschnitts 77 links in 5 trifft.
Das Getriebeeingangselement 22, das auch als ein zweites drehbares Element bezeichnet wird, erstreckt sich durch die hohle Antriebsspindel 64 in das Kupplungsgehäuse 60. In der gezeigten Ausführungsform spannt zumindest ein Vorspannelement die Druckplatte 72 in eine vorbestimmte axiale Stellung relativ zu dem Kupplungsgehäuse 60 vor, wenn der Motor-Generator 62 nicht beaufschlagt ist. In der Ausführungsform von 5 sind die Vorspannelemente Federn 86. Die Federn 86 sind die Druckplatte 72 in eine ausgerückte Stellung vorspannend gezeigt. In anderen Ausführungsformen, wie gezeigt und mit Bezug auf 6 beschrieben, können die Federn zum Vorspannen der Druckplatte 72 in eine eingerückte Stellung angeordnet sein. In noch anderen Ausführungsformen wird kein Vorspannelement verwendet.
Eine Kupplungsplatte 90 ist mit dem Getriebeeingangselement 22 innerhalb des Kupplungsgehäuses 60 kerbverzahnt und ausgestaltet, um mit dem Getriebeeingangselement 22 zu rotieren. Die Kupplungsplatte 90 ist an einer Nabe 93 befestigt, die mit einem kerbverzahnten Ende des Getriebeeingangselements 22 kerbverzahnt ist. Alternativ kann ein Dämpfer, nicht gezeigt, zwischen der Kupplungsplatte 90 und der Nabe 93 angeordnet sein. Die Kupplungsplatte 90 trägt Reibmaterial 92, das ausreicht, um mit dem Kupplungsgehäuse 60 in Eingriff zu gelangen, wenn die Kupplung 24 im eingerückten Zustand ist, so dass die Kurbelwelle 34 der Kraftmaschine und das Getriebeeingangselement 22 in Einklang miteinander rotieren.
Um die Kupplung 24 einzurücken, steuert der Controller 32 den Motor-Generator 62, um als ein Generator zu fungieren, wodurch ein Drehmoment an dem Rotor 70 während der Umwandlung von mechanischer Leistung des rotierenden Rotors 70 in elektrische Leistung mit einer bestimmten Spannung, die hierin als eine zweite Spannung bezeichnet wird, erzeugt wird, und bewirkt wird, dass der Strom in den Wicklungen 68 fließt. Wenn der Motor-Generator 62 als ein Generator fungiert, erzeugt induzierter Stromfluss in den Wicklungen ein „Schleppdrehmoment“ oder ein „Vorspanndrehmoment“, das auf den Rotor 70 wirkt und anfänglich bewirkt, dass der Rotor 70 und die Antriebsspindel 64 relativ zu dem Kupplungsgehäuse 60 rotieren. Zum Beispiel kann diese Rotation über einen Betätigungsbereich von einer oder zwei Umdrehungen der Antriebsspindel 64 erfolgen. Die relative Drehung bewirkt, dass sich die Druckplatte 72 axial in Richtung der Kupplungsplatte 90 bewegt, wobei die Vorspannung der Federn 86 überwunden wird. Die Druckplatte 72 berührt das Reibmaterial 92, wodurch bewirkt wird, dass die innere kerbverzahnte Nabe 93 der Kupplungsplatte 90 sich axial entlang des kerbverzahnten Getriebeeingangselements 22 bewegt und das Reibmaterial 92 gegen die innere Stirnwand 94 des Kupplungsgehäuses 60 komprimiert, um die Kupplung 24 einzurücken. Die Druckplatte 72 ist in eine eingerückte Stellung 72A bewegt gestrichelt gezeigt. Wenn die Druckplatte 72 in der eingerückten Stellung 72A ist, ist die Kupplungsplatte 90 nach links in 5 bewegt, so dass das Reibmaterial 92 gegen die innere Wand 94 gepresst wird. In der eingerückten Stellung ist die Kupplungsplatte 90 bei 90A gestrichelt gezeigt, das Reibmaterial 92 ist bei 92A gestrichelt gezeigt, die Druckplatte ist bei 90A gestrichelt gezeigt, und die Federn 86 sind in komprimierten Stellungen 86A gezeigt. Bei in eingerückter Stellung befindlicher Kupplung 24 rotiert das Kupplungsgehäuse 60 in Einklang mit der Kupplungsplatte 90, so dass die Kurbelwelle 34 der Kraftmaschine in Einklang mit dem Getriebeeingangselement 22 rotiert. Um die Kupplung 24 auszurücken, schaltet der Controller 32 den Motor-Generator 62 aus, wie etwa durch Öffnen von Schaltern, und die Federn 86 kehren in die nicht komprimierte Stellung zurück, in der sie die Druckplatte 72 in die ausgerückte Stellung vorspannen. Die Kupplung 24 von 5 kann ausgestaltet sein, um ohne die Verwendung des Motors-Generators 62 eingeschaltet zu bleiben (d.h. selbst wenn der Motor-Generator 62 im Anschluss an die Kupplungseinrückung ausgeschaltet ist), wenn die Reibung zwischen dem Gewindeabschnitt 77 und der Druckplatte 72 an der inneren Öffnung 80 und zwischen der Antriebsspindel 64 und dem Kupplungsgehäuse 60 an der Lagerfläche 78 die durch die Federn 86 verursachte Rückstellkraft übersteigt. Umgekehrt wird die Kupplung 24 in 5 loslassen, wenn die durch die Federn 86 verursachte Rückstellkraft diese Reibung übersteigt.
Da die Kurbelwelle 34 der Kraftmaschine mit der Kupplung 24 in der eingerückten Stellung rotiert und wenn der Motor-Generator 62 als ein Generator fungiert, wird durch Umwandeln eines Teils der mechanischen Eingangsleistung von der Kurbelwelle 34 in elektrische Leistung aufgrund des kontinuierlichen Schleppdrehmoments des Rotors 70 an der Antriebsspindel 64 kontinuierlich elektrische Energie erzeugt. In der Ausführungsform von 5 ist der Motor-Generator 62 derart ausgestaltet, dass die erzeugte elektrische Energie auf einer zweiten Spannung liegt, die entweder gleich ist wie die Spannung, die zur Beaufschlagung der elektrischen Nebenaggregate 28 des Fahrzeugs erforderlich ist, oder durch den Controller 32 in eine Spannung umgewandelt, die zur Beaufschlagung der Nebenaggregate 28 des Fahrzeugs erforderlich ist (zum Beispiel aus Wechselspannung in Gleichspannung umgewandelt).
6 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Kupplung 24A und eines Aktors 26A zur Verwendung mit den Antriebssträngen der 1-4. Die Kupplung 24A und der Aktor 26A sind in allen Aspekten gleich wie Kupplung 24 und Kupplungsaktor 26 von 5, mit der Ausnahme, dass Federn 86B zum Vorspannen der Kupplung 24A in einer eingerückten Stellung angeordnet sind, in der die Federn 86B, die Kupplungsplatte 90A, das Reibmaterial 92A und die Nabe 93A gestrichelt gezeigt sind und der Motor-Generator 26 beaufschlagt wird, um als ein Generator zu fungieren, um die Kupplung 26A in die gezeigte ausgerückte Stellung (mit als 86C gezeigten Federn) zu bewegen. Das heißt der Generator 62 bewirkt, dass der Rotor 70 und die Antriebsspindel 64 relativ zu dem Kupplungsgehäuse 60 ausreichend rotieren, um die Druckplatte 72 und die Kupplungsplatte 90 axial nach rechts in die gezeigte ausgerückte Stellung zu bewegen, wobei der Gewindeabschnitt 77 und die innere Öffnung 80 die geeignete Spiralrichtung der Gewindegänge umfassen. Der Motor-Generator 62 wird kontinuierlich als ein Generator gesteuert, um die Kupplungsplatte 90 in der ausgerückten Stellung zu halten, wodurch kontinuierlich elektrische Energie mit der zweiten Spannung erzeugt wird, die verwendet werden kann, um die Nebenaggregate 28 des Fahrzeugs zu beaufschlagen, wie es oben beschrieben ist.
In anderen Ausführungsformen kann der Motor-Generator 62 derart ausgestaltet sein, dass ein Steuern des Motors-Generators 62, um als ein Motor (statt als ein Generator) zu fungieren, die Kupplung 24 oder 24A entweder einrückt oder ausrückt, indem die Antriebsspindel 64 relativ zu dem Kupplungsgehäuse 60 in einer Vorwärtsdrehrichtung gedreht wird (d.h. eine Drehrichtung des Kupplungsgehäuses 60 in Übereinstimmung mit dem Vorwärtsvortrieb der Fahrzeugräder 14). Alternativ kann der Motor-Generator 62 derart ausgestaltet sein, dass ein Steuern des Motors-Generators 62, um als ein Generator zu fungieren, die Kupplung 24 oder 24A einrückt oder ausrückt, indem die Antriebsspindel 64 relativ zu dem Kupplungsgehäuse 60 in einer Vorwärtsrichtung gedreht wird.
Wenn sie in dem Antriebsstrang 12 von 1 verwendet werden, ermöglicht eine jede der Kupplungen 24 oder 24A, dass der Motor-Generator 62 als ein Motor verwendet werden kann, um die Kraftmaschine 16 bei in einem neutralen Zustand befindlichen Fahrzeug 10 zu starten (d.h. ohne Kupplung 24 einzurücken). Da der Rotor 70 an der Antriebsspindel 64 montiert ist und die Druckplatte 72 das Kupplungsgehäuse 60 verbindet, um mit der Antriebsspindel 64 zu rotieren, kann der Motor-Generator 62 als ein Motor betrieben werden, um das Kupplungsgehäuse 60 anzutreiben, wodurch die Kurbelwelle 34 zum Starten der Kraftmaschine 16 angetrieben wird. Das heißt, wenn der Motor-Generator 62 durch den Controller 32 als ein Motor betrieben wird, um Drehmoment an die Antriebsspindel 64 zu liefern, wird sich die Druckplatte 72 in eine Stellung bewegen, in der die Kupplung 24 ausgerückt ist und dann zu einem Stopp, wie etwa dem Ende des Gewindeabschnitts 77 der Antriebsspindel 64, wodurch bewirkt wird, dass die Antriebsspindel 64 aufhört, relativ zu dem Kupplungsgehäuse 60 zu rotieren und zuzulassen, dass das Drehmoment von dem Rotor 70 auf die Kurbelwelle 34 der Kraftmaschine in der Vorwärtsdrehrichtung der Kraftmaschine übertragen wird. In dem Fahrzeug 10 von 1 ist der Motor-Generator 62 der einzige Generator in dem Antriebsstrang 12, und es ist kein weiterer Anlasser erforderlich, um die Kraftmaschine 16 zu starten.
Unter Bezugnahme auf 2 ist ein Fahrzeug 10A mit einem Antriebsstrang 12A gezeigt. Das Fahrzeug 10A und der Antriebsstrang 12A haben viele der gleichen Komponenten wie das Fahrzeug 10 und der Antriebsstrang 12 von 1. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und fungieren wie mit Bezug auf 1 beschrieben. Der Antriebsstrang 12A unterscheidet sich von dem Antriebsstrang 12 darin, dass er einen Hybridmotor-Generator 100 aufweist, der betreibbar ist, um als ein Motor unter Verwendung elektrischer Energie von einer Batterie 30A mit einer ersten Spannung zu fungieren und somit Drehmoment an den Antriebsstrang 12A zu liefern. Insbesondere wird der Motor-Generator 100 durch einen Controller 32A gesteuert, um als ein Motor zu fungieren und somit Drehmoment an der Kurbelwelle 34 zur Verfügung zu stellen. Der Motor-Generator 100 ist mit dem Controller 32A durch einen Satz Hochspannungs-Wechselstromdraht 35 (z.B. Drei-Phasen-Drähte (X, Y und Z)) verbunden. Der Controller 32A kann den Wechselstrom, der durch Drähte 33 von dem Motor-Generator 62 geliefert wird, in Gleichspannung auf einem Pegel umwandeln, der von den Nebenaggregaten 28 über DC-Drähte 37 verlangt wird, und kann die Hochleistungs-Wechselspannung, die entlang der Drähte 35 von dem Generator-Motor 100 geliefert wird, in Gleichspannung auf dem hohen Leistungspegel entlang Drähten 31 A umwandeln. Der Hybridmotor-Generator 100 ist funktional mit der Kurbelwelle 34 durch eine Riemen-Starter-Generator-Anordnung verbunden. Anders ausgedrückt, ist eine Antriebswelle 102 des Motors-Generators 100 verbunden, um die Kurbelwelle 34 durch eine Riemenscheibe 104, die mit der Antriebswelle 102 rotiert, eine Riemenscheibe 106, die mit der Kurbelwelle rotiert, und einen Riemen 108, der mit den Riemenscheiben 104, 106 in Eingriff steht, um den Motor-Generator 100 mit der Kurbelwelle 34 antriebstechnisch zu verbinden, anzutreiben. Der Motor-Generator 100 benötigt elektrische Leistung mit einer ersten Spannung (einem höheren Spannungspegel als der, der von den Nebenaggregaten verlangt wird), um als ein Motor betrieben zu werden.
Der Motor-Generator 100 ist auch durch den Controller 32A steuerbar, um als ein Generator zu fungieren, um Drehmoment von dem Antriebsstrang 12A in elektrische Leistung mit der ersten Spannung umzuwandeln, die in der Batterie 30A gespeichert wird. Wie oben besprochen, sind die elektrischen Nebenaggregate 28 des Fahrzeugs durch elektrische Leistung mit einer zweiten Spannung beaufschlagbar, die sich von der ersten Spannung unterscheidet. Dementsprechend weist der Antriebsstrang 12A einen Wandler 110 auf, der funktional mit der Batterie 30A und mit den elektrischen Nebenaggregaten des Fahrzeugs 28 verbunden ist. Der Wandler 110 wird auch als ein Nebenaggregat-Leistungsmodul (APM) bezeichnet. Der Wandler 110 ist ausgestaltet, um elektrische Leistung, die in der Batterie 30A gespeichert ist, von der ersten Spannung in die zweite Spannung umzuwandeln. Der Wandler 110 umfasst Leistungselektronik, die ermöglicht, dass die Spannung umgewandelt werden kann, wie es Fachleute verstehen.
Mit dem Wandler 100 kann jede Quelle von elektrischer Leistung (d.h. der Hybridmotor-Generator 100 oder der Kupplungsaktor 26) verwendet werden, um elektrische Leistung an die elektrischen Nebenaggregate 28 des Fahrzeugs zu liefern. Genauer steuert der Controller 32A den Wandler 110, sodass er ausgeschaltet ist, wenn der Motor-Generator 62 des Kupplungsaktors 26 elektrische Leistung an die elektrischen Nebenaggregate 28 des Fahrzeugs liefert, die ausreicht, um dem Leistungsbedarf der elektrischen Nebenaggregate 28 des Fahrzeugs nachzukommen. Ein Halten des Wandlers 110 im ausgeschalteten Zustand kann Energie sparen, weil Verluste, die zu der Leistungselektronik in einem Wandler gehören, vermieden werden. In Betriebsmodi, in denen der Kupplungsaktor 26 ermöglicht, dass der Motor-Generator 62 als ein Generator fungiert, kann der Wandler 110 ausgeschaltet sein, wenn der Motor-Generator 62 des Aktors 26 ausreichend elektrische Leistung liefert, um dem Leistungsbedarf der elektrischen Nebenaggregate 28 des Fahrzeugs nachzukommen, und eingeschaltet, wenn der Motor-Generator 62 des Aktor 26 weniger elektrische Leistung als durch den Leistungsbedarf der elektrischen Nebenaggregate 28 des Fahrzeugs erforderlich ist, liefert. Ein Steuern des Motors-Generators 62 auf diese Weise lässt zu, dass der Wandler 110 eingeschaltet ist und nur funktioniert, wenn ein relativ hoher Leistungsbedarf vorliegt. Wandler, wie etwa Wandler 110, sind in der Regel bei hohen Leistungsbedarfniveaus effizienter. Obwohl der Hybridmotor-Generator 100 funktional mit der Kurbelwelle 34 verbunden gezeigt ist, könnten ein oder mehrere Motoren-Generatoren 100 mit irgendwelchen rotierenden Komponente in dem Getriebe 18 in unterschiedlichen Hybridanordnungen verbunden sein.
3 zeigt eine andere Ausführungsform eines Fahrzeugs 10B mit einem Antriebsstrang 12B, der viele der gleichen Komponenten wie das Fahrzeug 10 und der Antriebsstrang 12 von 1 aufweist. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und fungieren wie mit Bezug auf 1 beschrieben. Der Antriebsstrang 12B unterscheidet sich von dem Antriebsstrang 12 darin, dass er eine Doppeleingangskupplungsgetriebe 18B mit Eingangskupplungen 24B, 24C aufweist, die jeweils Kupplungsaktoren 26B, 26C besitzen. Die Kupplung 24B wird als eine erste Kupplung mit einem ersten Kupplungsaktor 26B bezeichnet, und die Kupplung 24C wird als eine zweite Kupplung mit einem zweiten Kupplungsaktor 26C bezeichnet. Die Kupplungen 24B, 24C und Kupplungsaktoren 26B, 26C sind gleich wie Kupplung 24 oder Kupplung 24A und gleich wie Kupplung 26 oder 26A von 5 und 6 ausgestaltet. Dementsprechend kann elektrische Leistung an die elektrischen Nebenaggregate 28 des Fahrzeugs jedes Mal dann geliefert werden, wenn einer der Kupplungsaktoren 26B, 26C gesteuert wird, um als ein Generator zu fungieren. Der Motor-Generator des Kupplungsaktors 26B ist ein erster Motor-Generator gleich wie Motor-Generator 62, weist einen Stator gleich wie Stator 66 auf, und weist einen ersten Rotor gleich wie Rotor 70 auf, der durch eine erste Übertragungswelle 124A drehbar angetrieben ist. Der Motor-Generator des Kupplungsaktors 26B kann als ein Generator gesteuert werden, um zu bewirken, dass der erste Rotor relativ zu der ersten Übertragungswelle 124A rotiert, um die Kupplung 24A einzurücken oder auszurücken. Der Motor-Generator des Kupplungsaktors 26C ist ein zweiter Motor-Generator gleich wie Motor-Generator 62, weist einen Stator gleich wie Stator 66 auf, und weist einen zweiten Rotor gleich wie Rotor 70 auf, der durch eine zweite Übertragungswelle 124B drehbar angetrieben ist. Der Motor-Generator des Kupplungsaktors 26B kann als ein Generator ausgestaltet werden, um zu bewirken, dass der zweite Rotor relativ zu der zweiten Übertragungswelle 124B rotiert, um die Kupplung 24C einzurücken oder auszurücken.
Die Kurbelwelle 34 rotiert mit einer Getriebeeingangswelle 122, die ein mittleres Zahnrad 126 eines Zahnradsatzes antreibt, der ein Zahnrad 128A, das mit Zahnrad 126 kämmt und mit der ersten Übertragungswelle 124A rotiert, und ein Zahnrad 128B, das mit Zahnrad 126 kämmt und mit der zweiten Übertragungswelle 124B rotiert, umfasst.
Die erste Übertragungswelle 124A treibt den Rotor des Kupplungsaktors 26B drehbar an, und der Rotor kann relativ zu der Übertragungswelle 124A rotieren, wenn er gesteuert wird, um die Antriebsspindel des Aktors 26B anzutreiben. Wenn die erste Kupplung 24B in einem eingerückten Zustand ist, ist die erste Übertragungswelle 124A verbunden, um in Einklang mit einer ersten Vorgelegewelle 130A zu rotieren. Wenn die erste Kupplung 24B in einem ausgerückten Zustand ist, ist die erste Übertragungswelle 124A nicht verbunden, um mit der ersten Vorgelegewelle 130A zu rotieren. Die erste Übertragungswelle 126A wird als das erste drehbare Element bezeichnet. Die erste Vorgelegewelle 130A wird als ein zweites drehbares Element bezeichnet und erstreckt sich in die Kupplung 24B, wobei eine Kupplungsplatte 90 daran montiert ist, ähnlich wie Eingangswelle 22 von 5 und 6.
Die zweite Übertragungswelle 124B treibt den Rotor des Kupplungsaktors 26C drehbar an, und der Rotor kann relativ zu der Übertragungswelle 124B rotieren, wenn er gesteuert wird, um die Antriebsspindel des Aktors 26C anzutreiben. Wenn die Kupplung 24B in einem eingerückten Zustand ist, ist die zweite Übertragungswelle 124B verbunden, um in Einklang mit einer zweiten Vorgelegewelle 130B zu rotieren. Wenn die zweite Kupplung 24C in einem ausgerückten Zustand ist, ist die zweite Übertragungswelle 124B nicht verbunden, um mit der zweiten Vorgelegewelle 130B zu rotieren. Die zweite Übertragungswelle 124B wird als das dritte drehbare Element bezeichnet. Die zweite Vorgelegewelle 130B wird als ein viertes drehbares Element bezeichnet und erstreckt sich in die Kupplung 24C, wobei eine Kupplungsplatte 90 daran montiert ist, ähnlich wie Eingangswelle 22 von 5 und 6.
Jede der Vorgelegewellen 130A, 130B weist zwei Zahnräder auf, die durch eine Drehmomentübertragungseinrichtung, wie etwa eine Synchroneinrichtung, drehbar daran montiert sind und eingerückt werden können, um mit der jeweiligen Vorgelegewelle zu rotieren. Synchroneinrichtung 44A ist nach links verschiebbar, um Zahnrad 46A mit der ersten Vorgelegewelle 130A in Eingriff zu bringen, oder nach rechts, um Zahnrad 40A mit der ersten Vorgelegewelle 130A in Eingriff zu bringen. Synchroneinrichtung 44B ist nach links verschiebbar, um Zahnrad 48A mit der zweiten Vorgelegewelle 130B in Eingriff zu bringen, oder nach rechts, um Zahnrad 42A mit der zweiten Vorgelegewelle 130B in Eingriff zu bringen.
Zahnräder 45A und 45B sind montiert, um mit der Ausgangswelle 120 zu rotieren. Zahnrad 45A kämmt mit Zahnrädern 46A und 48A. Zahnrad 45B kämmt mit Zahnrädern 40A und 42A. Aufgrund der unterschiedlichen Durchmesser der verschiedenen Zahnräder werden unterschiedliche Drehmomentverhältnisse von der Ausgangswelle 120 zu der Eingangswelle 122 abhängig davon, welche der Kupplungen 24B, 24C eingerückt ist und von den Stellungen der Synchroneinrichtungen 44A, 44B hergestellt, wie es Fachleute gut verstehen werden. Ein Achsantriebszahnradsatz 150, 152 und ein Differenzial 56 liefern dann Traktionsdrehmoment an die Fahrzeugräder 14 durch Halbwellen 54A, 54B.
In einem Doppeleingangskupplungsgetriebe werden die Eingangskupplungen 24B, 24C abwechselnd eingerückt, um durch die verschiedenen Übersetzungsverhältnisse fortzuschreiten. Dementsprechend ist immer eine der Eingangskupplungen 24B oder 24C eingerückt, wenn das Getriebe 18B in einem Vorwärtsgang oder in einem Rückwärtsgang ist, und die andere ist immer ausgerückt. Eine der Eingangskupplungen 24B, 24C kann immer als ein Generator betrieben werden, um elektrische Leistung (ganz gleich, ob sie ausgestaltet ist, um als ein Generator zu arbeiten, wenn sie eingerückt ist oder wenn sie ausgerückt ist) in unterschiedlichen Betriebsmodi des Antriebsstrangs 12B zu liefern. In einer solchen Ausführungsform müsste jede der Kupplungen 24B, 24C ausgestaltet sein, um einzurücken, wenn ihr jeweiliger Aktor 26B oder 26C Elektrizität erzeugt, oder jede müsste ausgestaltet sein, um auszurücken, wenn ihr jeweiliger Aktor 26B oder 26C Elektrizität erzeugt.
Die elektrischen Nebenaggregate 28 des Fahrzeugs sind funktional mit beiden Kupplungsaktoren 26B, 26C durch einen Controller 32 verbunden. Der Controller 32 lenkt die elektrische Leistung, die durch denjenigen der Kupplungsaktoren 26B, 26C erzeugt wird, der als ein Generator betrieben wird, zu den elektrischen Nebenaggregaten 28, es sei denn, die erzeugte Leistung überschreitet einen Leistungsbedarf der elektrischen Nebenaggregate 28, in welchem Fall die Leistung zu der Batterie 30, wenn eine Ladezustand der Batterie 30 geringer als ein vorbestimmter Ladezustand ist, oder zu dem Motor-Generator des anderen der Kupplungsaktoren 26C, 26B gelenkt werden kann. Wenn zusätzliche elektrische Leistung erforderlich ist, als durch einen der Kupplungsaktoren 26B, 26C, der als ein Generator betrieben wird, geliefert werden kann, dann kann der Controller 32 gespeicherte elektrische Energie von der Batterie 30 zu den elektrischen Nebenaggregaten 28 des Fahrzeugs lenken. Wenn keine der Synchroneinrichtungen 44A, 44B eingerückt ist, dann kann eine oder können beide Kupplungen 24B, 24C in einem neutralen Zustand des Getriebes 16B eingerückt werden, so dass die elektrischen Nebenaggregate 28 des Fahrzeugs durch einen oder beide Kupplungsaktoren 26B, 26C beaufschlagt werden können. Darüber hinaus könnte einer der Motoren-Generatoren der Kupplungsaktoren 26B, 26C als ein Motor gesteuert werden, um die Kraftmaschine 16 zu starten, wobei der andere der Kupplungsaktoren 26C, 26B eingerückt ist, oder um zusätzliches Drehmoment an die Getriebevorgelegewellen 130A, 130B zu liefern. Es sind kein zusätzlicher Anlasser und kein zusätzlicher Generator in dem Antriebsstrang 12B erforderlich.
4 zeigt eine andere Ausführungsform eines Fahrzeugs 10C mit einem Antriebsstrang 12C. Das Fahrzeug 10C und der Antriebsstrang 12C haben viele der gleichen Komponenten wie das Fahrzeug 10B und der Antriebsstrang 12B von 3. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und fungieren wie mit Bezug auf 3 beschrieben. Der Antriebsstrang 12C unterscheidet sich von dem Antriebsstrang 12B darin, dass die Motoren-Generatoren der Kupplungsaktoren 26B, 26C Hybridmotoren-Generatoren sind, die betreibbar sind, um unter Verwendung elektrischer Leistung von der Batterie 30A mit einer ersten Spannung als ein Motor zu fungieren, um Drehmoment an den Antriebsstrang 12C zu liefern, oder als ein Generator, der elektrische Leistung mit der ersten Spannung an die Batterie 30A entlang von Drähten 35 liefert. Der Hybridantriebsstrang 12C weist einen Controller 32A und einen Wandler 110 auf, die ausgestaltet sind, wie es mit Bezug auf 2 beschrieben ist. Mit dem Wandler 110 können die Hybridmotoren-Generatoren der Kupplungsaktoren 26B, 26C verwendet werden, um elektrische Leistung an die elektrischen Nebenaggregate 28 des Fahrzeugs zu liefern.
Die Antriebsstränge 12 und 12A von 1 und 2 sind derart angeordnet, dass der Rotor des Kupplungsaktors 26 mit der Kurbelwelle 34 der Kraftmaschine rotiert. Der Antriebsstrang 12B von 3 ist derart angeordnet, dass der Rotor der Kupplungsaktoren 26B, 26C mit dazwischen liegenden drehbaren Elementen in dem Getriebe 18B rotiert (d.h. mit der ersten bzw. zweiten Übertragungswelle 124A, 124B). In dem Antriebsstrang 12C von 4 ist das Getriebe 18C derart angeordnet, dass der Rotor von jedem der Kupplungsaktoren 26B, 26C funktional gekoppelt ist, um mit dem Getriebeausgangselement 20 zu rotieren, so dass es ständig mit den Fahrzeugrädern 14 (als das mechanische Leistungseingangselement) gekoppelt ist.
Genauer zeigt 4 die Kupplungsaktoren 26B, 26C auf den entgegengesetzten Seiten der Kupplungen 24B, 24C wie in 3 angeordnet. In dieser Anordnung wird jeder der Rotoren 70 (in 5 gezeigt) verbunden sein, um mit einer der Gegenwellen 130A, 130B zu rotieren (und steuerbar sein, um relativ dazu zu rotieren). Jede Kupplung 24B, 24C ist somit einrückbar, um eine der Gegenwellen 130A, 130B jeweils zur Rotation mit der ersten Übertragungswelle 124A bzw. der zweiten Übertragungswelle 124B zu verbinden. Mit anderen Worten, die Gegenwellen 130A, 130B sind in der Stellung der Kurbelwelle in 5 und 6, und die Übertragungswellen 124A, 124B sind in der Stellung des Eingangselements 22 in 5 und 6. Dies lässt zu, dass die Kupplungsaktoren 26B, 26C nicht nur zum Steuern der Einrückung der Kupplungen 24B, 24C sondern auch für manche Hybridfunktion verwendet werden können. Wenn zum Beispiel eine oder beide Kupplungen 24B, 24C ähnlich wie Kupplung 24A von 6 ausgestaltet sind, so dass die Kupplung 24B oder 24C offen ist, wenn sie als ein Generator fungiert, dann kann die Kupplung 24B und/oder 24C Rekuperationsbremsen durchführen, indem Drehmoment der Vorgelegewelle 130A oder 130B in elektrische Energie in einem Rekuperationsbrems-Betriebsmodus umgewandelt wird. Dies kann bei gestoppter Kurbelwelle 24 der Kraftmaschine und feststehender Kupplungsplatte 90 erfolgen. Wenn eine der Kupplungen 24B, 24C in dieser Weise ausgestaltet ist, und die andere Kupplung 24B oder 24C ausgestaltet ist, um geschlossen zu sein, wenn sie als ein Generator fungiert, und offen, wenn sie als ein Motor fungiert, dann könnte die andere Kupplung 24B oder 24C gesteuert werden, um als ein Motor zu fungieren, wenn die Kurbelwelle der Kraftmaschine feststehend ist, um Traktionsdrehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs in einem nur elektrischen Betriebsmodus zu liefern.

Claims

Fahrzeugantriebsstrang (12; 12A; 12B; 12C), umfassend: ein erstes drehbares Element (34); ein zweites drehbares Element (22); eine Kupplung (24; 24A; 24B; 24C), die einen eingerückten Zustand aufweist, in welchem Drehmoment zwischen dem ersten drehbaren Element (34; 124A) und dem zweiten drehbaren Element (22; 130A) durch die Kupplung (24; 24A; 24B; 24C) übertragen wird; wobei die Kupplung (24; 24A; 24B; 24C) einen ausgerückten Zustand aufweist, in welchem kein Drehmoment zwischen dem ersten drehbaren Element (34; 124A) und dem zweiten drehbaren Element (22; 130A) durch die Kupplung (24; 24A; 24B; 24C) übertragen wird; einen Kupplungsaktor (26; 26A; 26B; 26C), der umfasst: einen Motor-Generator (62), der einen Rotor (70) aufweist, der durch eines von dem ersten drehbaren Element (34; 124A) und dem zweiten drehbaren Element (22; 130A) drehbar antreibbar ist, und einen Stator (66) aufweist, der den Rotor (70) relativ zu dem einen von dem ersten drehbaren Element (34; 124A) und dem zweiten drehbaren Element (22; 120A) drehbar antreibt; einen Controller (32), der funktional mit dem Stator (66) verbunden und ausgestaltet ist, um den Motor-Generator (62) zu steuern, um als ein Generator zu fungieren und somit Drehmoment an dem Rotor (70) zur Verfügung zu stellen, um den Zustand der Kupplung (24; 24A; 24B; 24C) von einem von dem eingerückten Zustand und dem ausgerückten Zustand in den anderen von dem eingerückten Zustand und dem ausgerückten Zustand zu verändern; und zumindest eine Fahrzeugkomponente, die funktional mit dem Stator (66) verbunden ist; wobei der Motor-Generator (62) elektrische Leistung an die zumindest eine Fahrzeugkomponente (28) liefert, wenn der Motor-Generator (62) als ein Generator fungiert; wobei die Kupplung (24; 24A; 24B; 24C) ein drehbares Kupplungsgehäuse (60) umfasst, das befestigt ist, um mit einem von dem ersten drehbaren Element (34; 124A) und dem zweiten drehbaren Element (22; 130A) zu rotieren; wobei die Kupplung (24; 24A; 24B; 24C) umfasst: eine Druckplatte (72), die mit dem Kupplungsgehäuse (60) kerbverzahnt und an der Antriebsspindel (24) abgestützt ist; eine Kupplungsplatte (90), die an dem anderen (22; 130A) von dem ersten drehbaren Element (34; 124A) und dem zweiten drehbaren Element (22; 130A) in dem Kupplungsgehäuse (60) kerbverzahnt und ausgestaltet ist, um mit dem anderen (22; 130A) von dem ersten drehbaren Element (34; 124A) und dem zweiten drehbaren Element (22; 130A) zu rotieren; wobei die Kupplungsplatte (90) Reibmaterial (92) trägt, das ausreicht, um mit dem Kupplungsgehäuse (60) in Eingriff zu treten, wenn die Kupplung (24; 24A; 24B; 24C) in dem eingerückten Zustand ist, so dass das erste drehbare Element (34; 124A) und das zweite drehbare Element (22; 130A) zusammen rotieren, wenn die Kupplung (24; 24A; 24B, 24C) in dem eingerückten Zustand ist; und dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsaktor (26; 26A; 26B; 26C) ferner eine hohle Antriebsspindel (64) umfasst, die sich in das Kupplungsgehäuse (60) erstreckt; wobei der Rotor (70) an der Antriebsspindel (64) befestigt ist; wobei das andere (22; 130A) von dem ersten drehbaren Element (34; 124A) und dem zweiten drehbaren Element (22; 130A) sich durch die hohle Antriebsspindel (24) in das Kupplungsgehäuse (60) erstreckt; und dass eine Rotation der Antriebsspindel (24) relativ zu dem Kupplungsgehäuse (60), wenn der Motor-Generator (62) als ein Generator fungiert, die Druckplatte (72) axial bewegt, um dadurch den Zustand der Kupplung (24; 24A; 24B, 24C) von einem von dem eingerückten Zustand und dem ausgerückten Zustand in den anderen von dem eingerückten Zustand und dem ausgerückten Zustand zu verändern.
Fahrzeugantriebsstrang (12; 12A) nach Anspruch 1, wobei der Rotor (70) durch das erste drehbare Element (34; 124A) drehbar antreibbar ist, und ferner umfassend: eine Kraftmaschine (16); wobei das erste drehbare Element (34) eine Kurbelwelle (34) der Kraftmaschine (16) ist; und wobei der Controller (32) ausgestaltet ist, um den Motor-Generator (62) zu steuern, um Drehmoment an dem Rotor (70) zur Verfügung zu stellen und somit die Kurbelwelle (34) der Kraftmaschine (16) zu rotieren.
Fahrzeugantriebsstrang (12A; 12C) nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Fahrzeugkomponente (28) zumindest ein elektrisches Nebenaggregat (28) des Fahrzeugs (10A; 10C) ist, und ferner umfassend: eine Batterie (30A); eine Kraftmaschine (16); ein Getriebe (18; 18C), das funktional mit der Kraftmaschine (16) verbunden ist; zumindest einen Hybridmotor-Generator (62), der betreibbar ist, um unter Verwendung elektrischer Leistung von der Batterie (30A) mit einer ersten Spannung als ein Motor zu fungieren, um Drehmoment an den Antriebsstrang (12A; 12C) zu liefern, und als ein Generator betreibbar ist, um Drehmoment von dem Antriebsstrang (12A; 12C) in elektrische Leistung mit der ersten Spannung umzuwandeln, die in der Batterie (30A) gespeichert wird; wobei das zumindest eine elektrische Nebenaggregat (28) des Fahrzeugs (10A; 10C) durch elektrische Leistung mit einer zweiten Spannung beaufschlagbar ist; einen Wandler (110), der funktional mit dem Controller (32A), der Batterie (30A) und mit dem zumindest einen elektrischen Nebenaggregat (28) des Fahrzeugs (10A; 10C) verbunden und ausgestaltet ist, um elektrische Leistung von der ersten Spannung in die zweite Spannung umzuwandeln; wobei der Controller (32A) den Wandler (110) steuert, um ausgeschaltet zu sein, wenn der Motor-Generator (62) des Aktors (26; 26B, 26C) elektrische Leistung an das zumindest eine Nebenaggregat (28) des Fahrzeugs (10A; 10C) liefert, die ausreicht, um einem Leistungsbedarf des zumindest einen elektrischen Nebenaggregats (28) des Fahrzeugs (10A; 10C) nachzukommen, und eingeschaltet zu sein, wenn der Motor-Generator (62) des Aktors (26; 26B, 26C) weniger elektrische Leistung liefert, als durch den Leistungsbedarf des zumindest einen elektrischen Nebenaggregats (28) des Fahrzeugs (10A; 10C) erforderlich ist.
Fahrzeugantriebsstrang (12; 12A) nach Anspruch 1, wobei der Rotor (70) durch das erste drehbare Element (34) drehbar antreibbar ist, und ferner umfassend: eine Kraftmaschine (16); wobei das erste drehbare Element (34) eine Kurbelwelle (34) der Kraftmaschine (16) ist; ein Getriebe (18), das ein Getriebeeingangselement (22) aufweist, das ständig funktional mit dem zweiten drehbaren Element (22) verbunden ist, und ein Getriebeausgangselement (20) aufweist.
Fahrzeugantriebsstrang (12B; 12C) nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Fahrzeugkomponente (28) zumindest ein elektrisches Nebenaggregat (28) des Fahrzeugs (1 0B; 10C) ist, wobei die Kupplung eine erste Kupplung (24B) ist, der Kupplungsaktor ein erster Kupplungsaktor (26B) ist, und der Motor-Generator ein erster Motor-Generator (62) ist; wobei der Rotor (70) durch das erste drehbare Element (124A) drehbar antreibbar ist, und ferner umfassend: eine Kraftmaschine (16), die eine Kurbelwelle (34) aufweist; ein Getriebe (18B; 18C), das ein Eingangselement (14A, 124B), ein Ausgangselement (120), eine Zahnradanordnung und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen (24B, 24C, 44A, 44B) aufweist, die selektiv einrückbar sind, um Drehmoment von dem Eingangselement (14A, 124B) durch die Zahnradanordnung mit unterschiedlichen Drehmomentverhältnissen an das Ausgangselement (120) zu liefern; wobei das Getriebe (18B; 18C) ein drittes drehbares Element (124B) und ein viertes drehbares Element (130B) umfasst; wobei die mehreren Drehmomentübertragungseinrichtungen (24B, 24C, 44A, 44B) die erste Kupplung (24B) und eine zweite Kupplung (24C) umfassen; wobei die zweite Kupplung (24C) einen eingerückten Zustand aufweist, in welchem Drehmoment zwischen dem dritten drehbaren Element (124B) und dem vierten drehbaren Element (130B9 durch die zweite Kupplung (24C) übertragen wird; wobei die zweite Kupplung (24C) einen ausgerückten Zustand aufweist, in welchem Drehmoment nicht durch die zweite Kupplung (24C) zwischen dem dritten drehbaren Element (124B) und dem vierten drehbaren Element (130B) übertragen wird; einen zweiten Kupplungsaktor (26C), der umfasst: einen zweiten Motor-Generator (62), der einen Rotor (70) aufweist, der durch eines von dem dritten drehbaren Element (124B) und dem vierten drehbaren Element (130B) drehbar antreibbar ist, und einen Stator (66) aufweist, der beaufschlagbar ist, um den Rotor (70) des zweiten Motors-Generators (62) relativ zu dem einen von dem dritten drehbaren Element (124B) und dem vierten drehbaren Element (130B) drehbar anzutreiben; wobei der Controller (30; 30A) funktional mit dem Stator (66) des zweiten Motors-Generators (62) verbunden und ausgestaltet ist, um den zweiten Motor-Generator (62) zu steuern, um Drehmoment an dem Rotor (70) des zweiten Motors-Generators (62) zur Verfügung zu stellen und somit den Zustand der zweiten Kupplung (24C) von einem von dem eingerückten Zustand und dem ausgerückten Zustand in den anderen von dem eingerückten Zustand und dem ausgerückten Zustand zu verändern; und wobei das zumindest eine elektrische Nebenaggregat (28) des Fahrzeugs (1 0B; 10C) funktional mit dem Stator (66) des zweiten Motors-Generators (62) verbunden ist, und der zweite Motor-Generator (62) elektrische Leistung für das zumindest eine elektrische Nebenaggregat (28) des Fahrzeugs (1 0B; 10C) liefert, wenn der zweite Motor-Generator (62) als ein Generator fungiert.
Fahrzeugantriebsstrang (12B; 12C) nach Anspruch 5, wobei der erste Motor-Generator (62) und der zweite Motor-Generator (62) Hybridmotoren-Generatoren sind, die elektrische Leistung mit einer ersten Spannung liefern; wobei das elektrische Nebenaggregat (28) des Fahrzeugs (1 0B; 10C) elektrische Leistung mit einer zweiten Spannung erfordert; wobei das eine von dem ersten drehbaren Element (124A) und dem zweiten drehbaren Element (130A) und das eine von dem dritten drehbaren Element (124B) und dem vierten drehbaren Element (130A) ständig funktional mit dem Getriebeausgangselement (120) verbunden sind; wobei die erste und zweite Kupplung (24B, 24C) derart ausgestaltet sind, dass der erste und zweite Motor-Generator (62) gesteuert werden können, um einen Rekuperationsbrems-Betriebsmodus und einen nur elektrischen Betriebsmodus bei feststehender Kurbelwelle (34) der Kraftmaschine (16) zur Verfügung zu stellen.
Fahrzeugantriebsstrang (12) nach Anspruch 1, wobei der Motor-Generator (62) der einzige Motor-Generator ist, der in dem Fahrzeugantriebsstrang (12) enthalten ist.
Fahrzeugantriebsstrang (12; 12A; 12B; 12C) nach Anspruch 1, wobei das Getriebe (18; 18B; 18C) eines von einem Doppeleingangskupplungsgetriebe, einem Handschaltgetriebe und einem automatisierten Handschaltgetriebe ist.
Fahrzeugantriebsstrang (12; 12A; 12B; 12C) nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Fahrzeugkomponente (10; 10A; 10B; 10C) zumindest ein elektrisches Nebenaggregat (28) des Fahrzeugs ist, und ferner umfassend: eine Batterie (30: 30A), die funktional mit dem zumindest einen elektrischen Nebenaggregat (28) des Fahrzeugs (10; 10A; 10B; 10C) und mit dem Motor-Generator (62) verbunden ist; wobei der Controller (32; 32A) ausgestaltet ist, um zumindest eine gewisse Menge von der elektrischen Leistung, die durch den Motor-Generator (62) geliefert wird, zu der Batterie (30: 30A) zu lenken, wenn die zumindest gewisse Menge elektrischer Leistung nicht von dem zumindest einen elektrischen Nebenaggregat (28) des Fahrzeugs (10; 10A; 10B; 10C) benötigt wird, und wenn ein Ladezustand der Batterie (30: 30A) geringer als ein vorbestimmter maximaler Ladezustand ist.