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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Frontmodul für ein modulares Hybridgetriebe.
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HINTERGRUND
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Modulare Hybridgetriebe sind so konstruiert, dass das Übersetzungsgetriebe und der Drehmomentwandler (oder die Anfahrkupplung, falls kein Drehmomentwandler vorhanden ist) meist Übernahmebauteile aus einer Nicht-Hybrid-Anwendung sind. Zwischen einen Verbrennungsmotor und ein Getriebegehäuse ist ein separates Baugruppengehäuse geschraubt, in dem eine Verbrennungsmotortrennkupplungund ein Motor/Generator untergebracht sind. Das Baugruppengehäuse, in dem die Verbrennungsmotortrennkupplung und der Motor/Generator untergebracht sind, kann allgemein als Frontmodul bezeichnet werden. Ein kleines Steuerventilgehäuse, welches ein Ventil und andere Hardware zur Steuerung der Verbrennungsmotortrennkupplung und jeglichen Hydraulikfluidstroms enthält, steht von dem Frontmodulgehäuse vor. In der Regel steht der Steuerventilgehäuse vom Boden des Gehäuses an einer 6-Uhr-Position vor.
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Große Verbrennungsmotoren, wie V8-Motoren, weisen im Allgemeinen Stahlblechölwannen auf, so dass keine Befestigungsmittel zur Befestigung des Frontmoduls (oder Getriebegehäuses bei einer Nicht-Hybridanwendung) am Verbrennungsmotor an der 6-Uhr-Position positioniert sind. Somit kann das Steuerventilgehäuse an der 6-Uhr-Position positioniert sein, ohne sich störend auf den Einbau des Frontmoduls an den Verbrennungsmotor auszuwirken. Verbrennungsmotoren mit Strukturölwannen (wie viele V6-Motoren) weisen jedoch an der 6-Uhr-Position positionierte Befestigungsmittel auf. Die Anordnung des Steuerventilgehäuses an der 6-Uhr-Position bei diesen Anwendungen wird sich störend auf den Einbau des Frontmoduls an den Verbrennungsmotor auswirken.
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Die Bereitstellung eines Frontmoduls mit einem Steuerventilgehäuse, der an einer Position positioniert ist, in der er sich während des Einbaus des Frontmoduls an den Verbrennungsmotor nicht störend auf das bei Verbrennungsmotoren mit Strukturölwannen an der 6-Uhr-Stellung positionierte Befestigungsmittel auswirkt, wäre wünschenswert.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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In einer ersten veranschaulichenden Ausführungsform wird ein Frontmodul für ein modulares Hybridgetriebe bereitgestellt. Das Frontmodul ist zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Übersetzungsgetriebe angeordnet und enthält ein Gehäuse, in dem eine Verbrennungsmotortrennkupplung und ein Motor/Generator angeordnet sind. Das Gehäuse weist einen Umfang auf, der sich über eine durch das Gehäuse definierte Längsachse erstreckt, wobei der Umfang eine untere mittige Position aufweist. Ein Steuerventilgehäuse, das ein Ventil und andere Hardware zur Steuerung der Verbrennungsmotortrennkupplung und jeglichen Hydraulikfluidstroms enthält, steht vom Umfang des Gehäuses vor. Das Steuerventilgehäuse ist auf dem Umfang des Gehäuses peripher zur unteren mittigen Position positioniert, um Spielraum für ein Befestigungsmittel zu schaffen, das bei der Befestigung des Frontmoduls an dem Verbrennungsmotor verwendet wird und an der unteren mittigen Position positioniert ist.
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In einer zweiten veranschaulichenden Ausführungsform wird ein Frontmodul für ein modulares Hybridgetriebe bereitgestellt. Das Frontmodul ist zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Übersetzungsgetriebe angeordnet und enthält ein Gehäuse, in dem eine Verbrennungsmotortrennkupplung und ein Motor/Generator angeordnet sind. Der Verbrennungsmotor weist eine Frontmodulanschlussfläche auf, die mehrere Gewindebohrungen definiert. Das Frontmodul weist eine Verbrennungsmotoranschlussfläche auf, die an einem Flansch des Gehäuses angeordnet ist, der mehrere Durchgangsbohrungen definiert. Das Frontmodul wird an dem Verbrennungsmotor befestigt, wenn mehrere Befestigungsmittel durch die mehreren Durchgangsbohrungen im Frontmodul durchgeführt und in den mehreren Gewindebohrungen im Verbrennungsmotor verschraubt werden. Das Gehäuse weist einen Umfang auf, der sich über eine durch das Gehäuse definierte Längsachse erstreckt, wobei der Umfang eine untere mittige Position aufweist. Ein Steuerventilgehäuse, das ein Ventil und andere Hardware zur Steuerung der Verbrennungsmotortrennkupplung und jeglichen Hydraulikfluidstroms enthält, steht vom Umfang des Gehäuses vor. Der Steuerventilgehäuse ist auf dem Umfang des Gehäuses peripher zur unteren mittigen Position positioniert, um Spielraum für eines der mehreren Befestigungsmittel zu schaffen, das bei der Befestigung des Frontmoduls an dem Verbrennungsmotor verwendet wird und an der unteren mittigen Position positioniert ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs;
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2 ist eine Draufsicht des Frontmoduls entlang der Linie 2-2 von 3;
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3 ist eine Querschnittsansicht des Frontmoduls entlang der Linie 3-3 von 2.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Es werden hier Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Dabei versteht es sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und dass andere Ausführungsformen diverse und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hier offenbart werden, sind somit nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann verschiedene Einsatzmöglichkeiten der Ausführungsformen zu lehren. Für den Durchschnittsfachmann liegt auf der Hand, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf irgendeine der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit anderen, in einer oder mehreren der anderen Figuren dargestellten Merkmalen kombiniert werden können, um Ausführungsformen zu schaffen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die Kombinationen dargestellter Merkmale stellen Ausführungsbeispiele für typische Anwendungen bereit. Für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen könnten jedoch diverse Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die den Lehren der vorliegenden Offenbarung entsprechen, erwünscht sein.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Hybridfahrzeugs 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. In 1 sind repräsentative Beziehungen zwischen den Komponenten dargestellt. Die räumliche Platzierung und Orientierung der Komponenten innerhalb des Fahrzeugs kann variieren. Das Hybridfahrzeug 10 umfasst einen Antriebsstrang 12. Der Antriebsstrang 12 umfasst einen Verbrennungsmotor 14, der ein Getriebe 16 antreibt, das als modulares Hybridgetriebe bezeichnet werden kann. Wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird, umfasst das Getriebe 16 eine Elektromaschine, wie etwa einen elektrischen Motor/Generator (M/G) 18, eine zugeordnete Traktionsbatterie 20, einen Drehmomentwandler 22 und ein mehrstufiges Automatikgetriebe oder anderes Übersetzungsgetriebe 24.
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Der Verbrennungsmotor 14 und der M/G 18 sind beide Antriebsquellen für das Hybridfahrzeug 10. Der Verbrennungsmotor 14 stellt allgemein eine Leistungsquelle dar, die eine Verbrennungskraftmaschine, wie etwa einen benzin-, diesel- oder erdgasbetriebenen Verbrennungsmotor, oder eine Brennstoffzelle umfassen kann. Der Verbrennungsmotor 14 erzeugt eine Motorleistung und ein entsprechendes Motordrehmoment, das dem M/G 18 zugeführt wird, wenn eine Verbrennungsmotortrennkupplung 26 zwischen dem Verbrennungsmotor 14 und dem M/G 18 zumindest teilweise eingerückt ist. Der M/G 18 kann durch eine von mehreren Typen von Elektromaschinen implementiert sein. Zum Beispiel kann der M/G 18 ein permanenterregter Synchronmotor sein. Durch eine Leistungselektronik 56 wird ein von der Batterie 20 bereitgestellter Gleichstrom für die Erfordernisse des M/G 18 aufbereitet, wie nachfolgend beschrieben wird. Zum Beispiel kann die Leistungselektronik dem M/G 18 einen Dreiphasenwechselstrom bereitstellen.
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Wenn die Verbrennungsmotortrennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt ist, wird ein Leistungsfluss vom Verbrennungsmotor 14 zum M/G 18 oder vom M/G 18 zum Verbrennungsmotor 14 möglich. Zum Beispiel kann die Verbrennungsmotortrennkupplung 26 eingerückt werden und der M/G 18 kann als Generator arbeiten, um von einer Kurbelwelle 28 und einer M/G-Welle 30 bereitgestellte Rotationsenergie in in der Batterie 20 zu speichernde elektrische Energie umzuwandeln. Die Verbrennungsmotortrennkupplung 26 kann auch ausgerückt werden, um den Verbrennungsmotor 14 vom übrigen Antriebsstrang 12 abzutrennen, so dass der M/G 18 als alleinige Antriebsquelle für das Hybridfahrzeug 10 dienen kann. Die Welle 30 erstreckt sich durch den M/G 18. Der M/G 18 ist kontinuierlich treibend mit der Welle 30 verbunden, wohingegen der Verbrennungsmotor 14 nur dann treibend mit der Welle 30 verbunden ist, wenn die Verbrennungsmotortrennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt ist.
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Der M/G 18 ist über die Welle 30 mit dem Drehmomentwandler 22 verbunden. Der Drehmomentwandler 22 ist daher mit dem Verbrennungsmotor 14 verbunden, wenn die Verbrennungsmotortrennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt ist. Der Drehmomentwandler 22 umfasst ein an der M/G-Welle 30 festgelegtes Pumpenrad und ein an einer Getriebeeingangswelle 32 festgelegtes Turbinenrad. Der Drehmomentwandler 22 stellt somit eine hydraulische Kupplung zwischen der Welle 30 und der Getriebeeingangswelle 32 bereit. Der Drehmomentwandler 22 überträgt Leistung vom Pumpenrad zum Turbinenrad, wenn sich das Pumpenrad schneller dreht als das Turbinenrad. Die Größenordnung des Turbinenraddrehmoments und des Pumpenraddrehmoments hängen allgemein von den relativen Drehzahlen ab. Wenn das Verhältnis von Pumpenraddrehzahl zu Turbinenraddrehzahl ausreichend hoch ist, ist das Turbinenraddrehmoment ein Vielfaches des Pumpenraddrehmoments. Es kann auch eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 bereitgestellt werden, die im eingerückten Zustand das Pumpenrad reibschlüssig oder mechanisch mit dem Turbinenrad des Drehmomentwandlers 22 kuppelt, was eine verlustärmere Leistungsübertragung gestattet. Die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 kann als Anfahrkupplung betrieben werden, um ein weiches Anfahren des Fahrzeugs bereitzustellen. Alternativ oder in Kombination damit kann für Anwendungen, die keinen Drehmomentwandler 22 oder keine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 aufweisen, eine Anfahrkupplung ähnlich der Verbrennungsmotortrennkupplung 26 zwischen dem M/G 18 und dem Übersetzungsgetriebe 24 bereitgestellt werden. Bei einigen Anwendungen wird die Verbrennungsmotortrennkupplung 26 allgemein als vorgeschaltete Kupplung bezeichnet und die Anfahrkupplung 34 (bei der es sich um eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung handeln kann) wird allgemein als nachgeschaltete Kupplung bezeichnet.
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Das Übersetzungsgetriebe 24 kann Zahnradsätze (nicht gezeigt) umfassen, die durch selektiven Eingriff von Reibelementen wie Kupplungen und Bremsen (nicht gezeigt) selektiv in verschiedene Gangübersetzungen gebracht werden, um die gewünschten mehreren diskreten oder gestuften Übersetzungen zu bewirken. Die Reibelemente sind durch ein Schaltprogramm steuerbar, das bestimmte Elemente der Zahnradsätze verbindet und trennt, um die Übersetzung zwischen einer Getriebeausgangswelle 36 und der Getriebeeingangswelle 32 zu steuern. Das Übersetzungsgetriebe 24 wird von einer zugeordneten Steuerung, wie etwa der Antriebsstrangsteuereinheit (powertrain control unit; PCU) 50 anhand von verschiedenen Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen automatisch von einer Übersetzung in eine andere geschaltet. Das Übersetzungsgetriebe 24 stellt dann der Ausgangswelle 36 ein Antriebstrangausgangsdrehmoment bereit.
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Es versteht sich, dass das mit einem Drehmomentwandler 22 verwendete hydraulisch gesteuerte Übersetzungsgetriebe 24 nur ein Beispiel für ein Übersetzungsgetriebe oder eine Getriebeanordnung ist; jedes mehrgängige Übersetzungsgetriebe, das ein Eingangsdrehmoment/Eingangsdrehmomente von einem Verbrennungsmotor und/oder Elektromotor aufnimmt und dann der Ausgangswelle Drehmoment mit den verschiedenen Übersetzungen bereitstellt, ist zur Verwendung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung akzeptabel. Zum Beispiel kann das Übersetzungsgetriebe 24 durch ein automatisiertes mechanisches (oder Handschaltungs-)Getriebe implementiert werden, das einen oder mehrere Servomotoren umfasst, um Schaltgabeln entlang einer Schaltstange zu verschieben/drehen, um eine gewünschte Gangübersetzung zu wählen. Wie dem Durchschnittsfachmann allgemein bekannt ist, kann ein automatisiertes mechanisches Getriebe zum Beispiel bei Anwendungen mit höheren Drehmomentanforderungen verwendet werden.
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Wie in der repräsentativen Ausführungsform von 1 gezeigt ist, ist die Ausgangswelle 36 mit einem Differenzial 40 verbunden. Das Differenzial 40 treibt über jeweilige, mit dem Differenzial 40 verbundene Achsen 44 ein Paar von Rädern 42 an. Das Differenzial überträgt ein ungefähr gleiches Drehmoment an jedes Rad 42 und erlaubt dabei geringfügige Drehzahlunterschiede, wie etwa wenn das Fahrzeug um eine Kurve fährt. Verschiedene Typen von Differenzialen oder ähnlichen Vorrichtungen können dazu verwendet werden, ein Drehmoment vom Antriebsstrang an ein oder mehrere Räder zu verteilen. Bei einigen Anwendungen kann die Drehmomentverteilung zum Beispiel je nach dem jeweiligen Betriebsmodus oder -zustand variieren.
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Der Antriebsstrang 12 umfasst ferner eine zugeordnete Antriebsstrangsteuereinheit (PCU) 50. Die Antriebsstrangsteuereinheit (PCU) 50 ist zwar als einzelne Steuerung dargestellt, sie kann aber Teil eines größeren Steuersystems sein und von verschiedenen anderen Steuerungen im Fahrzeug 10, wie etwa der Fahrzeugsystemsteuerung gesteuert werden. Es versteht sich daher, dass die Antriebsstrangsteuereinheit 50 und eine oder mehrere andere Steuerungen kollektiv als „Steuerung” bezeichnet werden können, die verschiedene Aktuatoren in Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren steuert, um Funktionen, wie etwa ein Starten/Stoppen des Verbrennungsmotors 14, ein Betreiben des M/G 18 zur Bereitstellung von Drehmoment am Rad oder zum Laden der Batterie 20, eine Wahl oder Ablaufplanung von Getriebeschaltungen usw. zu steuern. Die Steuerung 50 kann einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit (Central Processing Unit; CPU) in Kommunikation mit verschiedenen Typen von maschinenlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien umfassen. Die maschinenlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können zum Beispiel eine flüchtige und nicht-flüchtige Speicherung in einem Festwertspeicher (Read Only Memory; ROM), Direktzugriffsspeicher (Random Access Memory; RAM) und batteriebetriebenen Speicher (Keep-Alive Memory; KAM) umfassen. KAM ist ein dauerhafter oder nicht-flüchtiger Speicher, der verwendet werden kann, um verschiedene Betriebsvariablen zu speichern, während die CPU heruntergefahren wird. Maschinenlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von bekannten Speichervorrichtungen implementiert werden, wie programmierbaren Festwertspeichern (Programmable Read-Only Memory; PROM), lösch- und programmierbaren ROMs (Erasable Programmable Read-Only Memory; EPROM), elektrisch löschbaren PROMs (Electrically Erasable PROM; EEPROM), Flash-Speichern oder beliebigen anderen elektrischen, magnetischen, optischen oder Kombinations-Speichervorrichtungen, die in der Lage sind, Daten zu speichern, von denen einige ausführbare Befehle repräsentieren, die von der Steuerung bei der Steuerung des Verbrennungsmotors oder Fahrzeugs verwendet werden.
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Die Steuerung kommuniziert mit verschiedenen Verbrennungsmotor-/Fahrzeugsensoren und Aktuatoren über eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle (E/A-Schnittstelle), die als einzelne integrierte Schnittstelle implementiert werden kann, die diverse Rohdaten- oder Signalaufbereitung, -verarbeitung und/oder -umwandlung, Kurzschlussschutz und dergleichen bereitstellt. Alternativ dazu können ein oder mehrere spezifische Hardware- oder Firmware-Chips verwendet werden, um bestimmte Signale aufzubereiten und zu verarbeiten, bevor sie der CPU zugeführt werden. Wie in der repräsentativen Ausführungsform in 1 allgemein dargestellt ist, kann die Antriebsstrangsteuereinheit (PCU) 50 Signale an den Verbrennungsmotor 14, die Verbrennungsmotortrennkupplung 26, den M/G 18, die Anfahrkupplung 34, das Übersetzungsgetriebe 24 und die Leistungselektronik 56 oder von denselben kommunizieren. Auch wenn diese nicht explizit dargestellt sind, wird der Durchschnittsfachmann diverse Funktionen oder Komponenten erkennen, die jeweils innerhalb der oben bezeichneten Untersysteme von der Antriebsstrangsteuerung (PCU) 50 gesteuert werden können. Repräsentative Beispiele für Parameter, Systeme und/oder Komponenten, die direkt oder indirekt mittels von der Steuerung ausgeführter Steuerlogik gesteuert werden können, umfassen Steuerung von Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt, -menge und -dauer, Drosselklappenposition, Zündkerzen-Zündzeitpunkt (für Ottomotoren), Einlass-/Auslassventilsteuerzeiten und -öffnungsdauern, Nebenaggregatantriebskomponenten wie Lichtmaschine, Klimakompressor, Batterieladung, Nutzbremsung, M/G-Betrieb, Kupplungsdrücke für Verbrennungsmotortrennkupplung 26, Anfahrkupplung 34 und Übersetzungsgetriebe 24 und dergleichen. Sensoren, die Eingangsgrößen über die E/A-Schnittstelle kommunizieren, können dazu verwendet werden, um zum Beispiel den Turbolader-Ladedruck, die Kurbelwellenposition, die Motordrehzahl (U/min), Raddrehzahlen, Fahrgeschwindigkeit, Kühlmitteltemperatur, Einlasskrümmerdruck, Gaspedalstellung, Zündschlossstellung, Drosselklappenstellung, Lufttemperatur, Abgas-Sauerstoffgehalt oder Konzentrationen bzw. Vorhandensein anderer Abgasbestandteile, Einlassluftmasse, Getriebegang, -übersetzung oder -modus, Getriebeöltemperatur, Getriebeturbinendrehzahl, Zustand der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34, Abbremsungs- oder Schaltmodus zu erfassen.
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Die von der Antriebstrangsteuereinheit (PCU) 50 ausgeführte Steuerlogik oder -funktionen können in einer oder mehreren Figuren durch Ablaufschemen oder ähnliche Darstellungen gezeigt sein. Diese Figuren stellen repräsentative Steuerstrategien und/oder -logiken dar, die unter Verwendung einer oder mehrerer Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading usw. implementiert werden können. Von daher können verschiedene dargestellte Schritte oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel erfolgen, oder in einigen Fällen entfallen. Der Durchschnittsfachmann wird, auch wenn dies nicht immer explizit dargestellt ist, erkennen, dass einer oder mehrere der dargestellten Schritte oder Funktionen je nach der jeweils eingesetzten Verarbeitungsstrategie wiederholt ausgeführt werden können. Analog dazu ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die vorliegend beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erzielen, sondern dient der Vereinfachung der Darstellung und Beschreibung. Die Steuerlogik kann primär in Software implementiert sein, die von einem Fahrzeug, Verbrennungsmotor und/oder einer Antriebsstrangsteuerung auf Mikroprozessorbasis, wie etwa der Antriebsstrangsteuereinheit (PCU) 50, ausgeführt wird. Selbstverständlich kann die Steuerlogik in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung in Software, Hardware oder einer Kombination von Software und Hardware in einer oder mehreren Steuerungen implementiert werden. Wenn die Steuerlogik in Software implementiert ist, kann sie in einer oder mehreren maschinenlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien bereitgestellt werden, die gespeicherte Daten aufweisen, die zur Steuerung des Fahrzeugs oder seines Untersystems einen von einem Computer ausgeführten Code oder von einem Computer ausgeführte Befehle darstellen. Die maschinenlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können eine oder mehrere von einer Anzahl bekannter physischer Vorrichtungen umfassen, die elektrische, magnetische und/oder optische Speicher verwenden, um ausführbare Befehle und damit verbundene Kalibrierinformationen, Betriebsvariablen und Ähnliches zu speichern.
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Ein Gaspedal 52 wird vom Fahrzeugführer dazu verwendet, ein angefordertes Drehmoment, eine angeforderte Leistung oder einen Fahrbefehl bereitzustellen, um das Fahrzeug anzutreiben. Generell wird durch Niederdrücken und Loslassen des Pedals 52 ein Gaspedalpositionssignal erzeugt, das von der Steuerung 50 jeweils als Anforderung von mehr Leistung bzw. weniger Leistung interpretiert werden kann. Basierend auf zumindest der Eingangsgröße vom Pedal fordert die Steuerung 50 ein Drehmoment vom Verbrennungsmotor 14 und/oder dem M/G 18 an. Die Steuerung 50 steuert auch die Zeiteinstellung der Gangschaltvorgänge innerhalb des Übersetzungsgetriebes 24 sowie das Einrücken oder Ausrücken der Verbrennungsmotortrennkupplung 26 und der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34. Wie die Verbrennungsmotortrennkupplung 26 kann auch die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 in einem Bereich zwischen der ein- und ausgerückten Position moduliert werden. Dies erzeugt zusätzlich zu dem durch die hydrodynamische Kupplung zwischen dem Laufrad und der Turbine erzeugten Schlupf einen variablen Schlupf im Drehmomentwandler 22. Alternativ dazu kann die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 je nach der jeweiligen Anwendung gesperrt oder geöffnet betrieben werden, ohne einen modulierten Betriebsmodus zu verwenden.
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Um das Fahrzeug mit dem Verbrennungsmotor 14 zu fahren, wird die Verbrennungsmotortrennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt, um zumindest einen Teil des Motordrehmoments durch die Verbrennungsmotortrennkupplung 26 an den M/G 18 und dann vom M/G 18 durch den Drehmomentwandler 22 und das Übersetzungsgetriebe 24 zu übertragen. Der M/G 18 kann den Verbrennungsmotor 14 unterstützen, indem er zusätzliche Leistung bereitstellt, um die Welle 30 zu drehen. Dieser Betriebsmodus kann als ”Hybridmodus” oder als ”Elektrohilfsmodus” bezeichnet werden.
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Um das Fahrzeug mit dem M/G 18 als alleinige Energiequelle zu fahren, bleibt der Leistungsfluss derselbe, außer dass die Verbrennungsmotortrennkupplung 26 den Verbrennungsmotor 14 vom übrigen Antriebsstrang 12 abtrennt. Die Verbrennung im Verbrennungsmotor 14 kann während dieser Zeit deaktiviert oder anderweitig AUS sein, um Kraftstoff einzusparen. Die Traktionsbatterie 20 überträgt gespeicherte elektrische Energie über Leitungen 54 an die Leistungselektronik 56, die zum Beispiel einen Wechselrichter umfassen kann. Die Leistungselektronik 56 wandelt Gleichspannung von der Batterie 20 in Wechselspannung zur Nutzung durch den M/G 18 um. Die Antriebsstrangsteuereinheit (PCU) 50 befiehlt der Leistungselektronik 56, Gleichspannung von der Batterie 20 in eine Wechselspannung zu wandeln, die dem M/G 18 bereitgestellt wird, um der Welle 30 ein positives oder negatives Drehmoment bereitzustellen. Dieser Betriebsmodus kann als ”rein elektrischer” Betriebsmodus bezeichnet werden.
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In jedem Betriebsmodus kann der M/G 18 als Motor arbeiten und eine treibende Kraft für den Antriebsstrang 12 bereitstellen. Alternativ dazu kann der M/G 18 als Generator arbeiten und kinetische Energie vom Fahrzeug 10 in elektrische Energie zur Speicherung in der Batterie 20 umwandeln. Zum Beispiel kann der M/G 18 als Generator arbeiten, während der Verbrennungsmotor 14 Antriebsleistung für das Fahrzeug 10 bereitstellt. Außerdem kann der M/G 18 während Zeiten einer Nutzbremsung als Generator arbeiten, bei der Rotationsenergie von sich drehenden Rädern 42 zurück ins Übersetzungsgetriebe 24 übertragen wird und in elektrische Energie zur Speicherung in der Batterie 20 umgewandelt wird.
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Es versteht sich, dass die in 1 gezeigte schematische Darstellung lediglich beispielhaft und nicht als einschränkend gedacht ist. Es kommen andere Ausgestaltungen in Betracht, die einen selektiven Einsatz sowohl eines Verbrennungsmotors als auch eines Elektromotors zur Übertragung durch das Getriebe verwenden. Zum Beispiel kann der M/G 18 von der Kurbelwelle 28 versetzt sein oder es kann ein zusätzlicher Elektromotor bereitgestellt werden, um den Verbrennungsmotor 14 zu starten. Andere Ausgestaltungen kommen in Betracht, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Mit Bezug auf 2 und 3 ist ein Frontmodul 58 zwischen dem Verbrennungsmotor 14 und dem Übersetzungsgetriebe 24 angeordnet. Das Frontmodul 58 enthält ein Gehäuse 60, das den M/G 18 und die Verbrennungsmotortrennkupplung 26 enthält. Das Gehäuse 60 des Frontmoduls 58 weist einen Umfang 62 auf, der sich über eine Längsachse 64, die durch das Gehäuse 60 definiert ist, erstreckt. Der Umfang 62 weist eine untere mittige Position 66 auf, die mit der 6-Uhr-Position des Gehäuses 60 zusammenfällt, wie in der Draufsicht in 2 gezeigt. Ein Steuerventilgehäuse 68 ist auf dem Umfang 62 des Gehäuses 60 peripher zur unteren mittigen Position 66 positioniert.
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Das Frontmodul 58 enthält eine Verbrennungsmotoranschlussfläche 70, die mit einer Frontmodulanschlussfläche 72 des Verbrennungsmotors 14 zusammenfällt, wenn das Frontmodul 58 an dem Verbrennungsmotor 14 befestigt wurde. Das Frontmodul wird durch mehrere Befestigungselemente 74, die mehrere Durchgangsbohrungen 76, die sich durch einen Flansch 78 des Gehäuses 60 erstrecken, durchqueren, in Position gehalten. Sobald die mehreren Befestigungselemente 74 die mehreren Durchgangsbohrungen 76 durchquert haben, werden sie in mehrere Gewindebohrungen 80 im Verbrennungsmotor 14 geschraubt. Die Gewindebohrungen erstrecken sich von der Frontmodulanschlussfläche 72 in den Verbrennungsmotor 14.
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Eins der mehreren Befestigungselemente 74 ist radial auf die untere mittige Position 66 des Umfangs 62 ausgerichtet. Um eine störende Auswirkung auf das an der unteren mittigen Position 66 positionierte Befestigungselemente zu vermeiden, ist das Steuerventilgehäuse 68 peripher in einem Winkel θ zur unteren mittigen Position 66 positioniert.
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Mit weiterem Bezug auf 2 und 3 ist das Frontmodul 58 an dem dem Verbrennungsmotor 14 entgegengesetzten Ende mit einem Getriebegehäuse 82 verbunden. In der Regel sind in dem Getriebegehäuse 82 das Übersetzungsgetriebe 24 und ein Drehmomentwandler 22 (oder eine Anfahrkupplung 34, wenn kein Drehmomentwandler vorliegt) untergebracht. Mehrere zweite Befestigungsmittel werden zur Befestigung des Frontmoduls 58 an dem Getriebegehäuse 82 eingesetzt. Das Gehäuse 60 des Frontmoduls enthält mehrere Kanäle, die fluidtechnisch mit dem Übersetzungsgetriebe 24 des Getriebes 16 kommunizieren, wodurch gestattet wird, dass ein Hydraulikfluid zwischen dem Frontmodul 58 und dem Übersetzungsgetriebe 24 hin und her strömt.
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Ein erster Kanal 84, der in dem Gehäuse 60 des Frontmoduls 58 positioniert ist, führt dem Frontmodul 58 mit Druck beaufschlagtes Hydraulikfluid vom Übersetzungsgetriebe 24 zu, um ein Hydraulikventil 86 zu betreiben, das die Verbrennungsmotortrennkupplung 26 steuert (öffnet und schließt). Das Hydraulikventil 86 ist in dem Steuerventilgehäuse 68 des Frontmoduls 58 untergebracht, und das Hydraulikfluid wird durch eine nicht gezeigte Pumpe, die in dem Getriebegehäuse 82 positioniert ist, mit Druck beaufschlagt.
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Ein zweiter Kanal 88, der in dem Gehäuse 60 des Frontmoduls 58 positioniert ist, sorgt für fluidtechnische Kommunikation zwischen dem Übersetzungsgetriebe 24 und dem Frontmodul 58, um eine Hydraulikfluidzufuhr zum Frontmodul 58 bereitzustellen, um die Innenkomponenten des Frontmoduls 58 zu kühlen und zu schmieren.
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Ein dritter Kanal 90, der in dem Gehäuse 60 des Frontmoduls 58 positioniert ist, sorgt für fluidtechnische Kommunikation zwischen dem Übersetzungsgetriebe 24 und dem Frontmodul 58, wodurch gestattet wird, dass Hydraulikfluid vom Frontmodul 58 zurück in das Übersetzungsgetriebe 24 strömt.
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Die hier offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, Steuerung oder einem Computer zuführbar sein oder von solchen implementiert werden, die jede beliebige vorhandene programmierbare elektronische Steuereinheit oder anwendungsspezifische elektronische Steuereinheit umfassen können. Ebenso können die Prozesse, Methoden oder Algorithmen als Daten und Anweisungen, die durch eine Steuerung oder einen Computer ausführbar sind, in vielen Formen gespeichert werden, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Informationen, die auf nicht-beschreibbaren Speichermedien, wie etwa ROM-Einrichtungen, permanent gespeichert sind, und Informationen, die auf beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Einrichtungen und anderen magnetischen und optischen Medien, veränderbar gespeichert sind. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können auch in einem ausführbaren Softwareobjekt implementiert werden. Alternativ dazu können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung von geeigneten Hardwarekomponenten, wie etwa anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits; ASICs), frei programmierbaren Verknüpfungsfeldern (Field-Programmable Gate Arrays; FPGAs), Zustandsautomaten, Steuerungen oder anderen Hardwarekomponenten oder -vorrichtungen oder einer Kombination von Hardware-, Software- und Fimwarekomponenten, realisiert sein.
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Obgleich vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, wird nicht bezweckt, dass diese Ausführungsformen alle von den Ansprüchen umfassten möglichen Formen beschreiben sollen. Die in der Beschreibung verwendeten Worte sind beschreibende, nicht einschränkende Worte und es versteht sich, dass diverse Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Für den Durchschnittsfachmann ist zu erkennen, dass, obwohl verschiedene Ausführungsformen derart hätten beschrieben werden können, dass sie gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik hinsichtlich eines oder mehrerer gewünschter Merkmale Vorteile bieten oder bevorzugt sind, bei einem oder mehreren Merkmalen Kompromisse geschlossen werden können, um gewünschte, von der speziellen Anwendung und Implementierung abhängige Gesamtsystemmerkmale zu erreichen. Diese Merkmale können Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebensdauerkosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Gebrauchswert, Gewicht, Herstellbarkeit, einfache Montage usw. umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Von daher fallen Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Merkmale als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
