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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen. Genauer gesagt beziehen sich die Aspekte dieser Offenbarung auf Kraftmaschinentrennkupplungsvorrichtungen und damit verbundene Steuerlogik für hybride elektrische Antriebsstränge.
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Einleitung
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Derzeit hergestellte Kraftfahrzeuge, wie z. B. das moderne Automobil, sind ursprünglich mit einem Antriebsstrang ausgestattet, der so arbeitet, dass er das Fahrzeug antreibt und die Bordelektronik des Fahrzeugs versorgt. In Automobilanwendungen ist der Antriebsstrang des Fahrzeugs zum Beispiel allgemein durch eine Antriebsmaschine gekennzeichnet, die die Antriebsleistung durch ein manuelles oder automatisch geschaltetes Mehrganggetriebe für das Achsantriebssystem des Fahrzeugs (z. B. Differenzial, Achswellen, Straßenräder usw.) erbringt. Fahrzeuge wurden historisch durch eine Verbrennungsmotor (ICE)-Baugruppe vom Hubkolbentyp aufgrund ihrer leichten Verfügbarkeit und relativ geringen Kosten, ihres geringen Gewichts und des Gesamtwirkungsgrads angetrieben. Solche Kraftmaschinen schließen verdichtungsgezündete (CI) Zwei- und Viertakt-Dieselmotoren, fremdgezündete (SI) Viertakt-Benzinmotoren, Sechstakt-Architekturen und Rotationsmotoren als einige nicht einschränkende Beispiele ein. Hybrid- und vollständig elektrische Fahrzeuge verwenden andererseits alternative Energiequellen zum Antreiben des Fahrzeugs und minimieren oder eliminieren somit die Abhängigkeit von einer auf fossilem Kraftstoff basierenden Kraftmaschine für die Traktionsleistung.
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Ein vollständig elektrisches Fahrzeug (FEV) - allgemein als ein „Elektroauto“ bezeichnet - ist eine Art von Elektroantriebsfahrzeugkonfiguration, die insgesamt den Verbrennungsmotor und damit verbundene periphere Komponenten vom Antriebsstrangsystem entfernt, wobei sie sich allein auf elektrische Traktionsmotoren zum Antrieb und zur Unterstützung von Nebenaggregatlasten stützt. Die Kraftmaschine, das Kraftstoffsystem und das Abgassystem des ICE-basierten Fahrzeugs werden durch einen Elektromotor, eine Zugkraftbatterie und eine Batteriekühlung sowie Ladeelektronik in einem FEV ersetzt. Hybridfahrzeug-Antriebsstränge verwenden im Gegensatz dazu mehrere Quellen von Traktionsleistung zum Antreiben des Fahrzeugs, wobei sie am häufigsten eine Verbrennungsmotor-Baugruppe in Verbindung mit einem batteriebetriebenen oder mit kraftstoffzellenbetriebenen Elektromotor betreiben. Ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) ist beispielsweise allgemein mit einer ICE-Baugruppe und einer elektrischen Maschine (E-Maschine) ausgestattet, oft in Form einer Motor-/Generatoreinheit (MGU), die einzeln oder kooperativ arbeiten, um Traktionsleistung zu erzeugen. Da Hybridfahrzeuge in der Lage sind, ihre Leistung von anderen Quellen als der Kraftmaschine zu beziehen, können Kraftmaschinen in HEVs ganz oder teilweise ausgeschaltet werden, während das Fahrzeug durch den/die Elektromotor(e) angetrieben wird.
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Es gibt drei grundlegende Hybridfahrzeug-Antriebsstrangarchitekturen: parallele Hybrid-, serielle Hybrid- und seriell-parallele („leistungsverzweigte“) Hybridkonfigurationen. Serielle Hybridarchitekturen beziehen beispielsweise die gesamte Traktionsleistung von Elektromotoren und beseitigen daher jegliche mechanische Antriebsverbindung zwischen der Kraftmaschine und den Achsantriebselementen. In diesem Fall funktioniert die Kraftmaschine lediglich als eine regenerative Energiequelle, die einen elektrischen Generator antreibt, der die fahrzeugeigene Traktionsbatterieeinheit auflädt. Bei parallelen Hybridarchitekturen weisen die Kraftmaschine und die Motor-/Generator-Baugruppen jeweils eine mechanische Antriebskopplung mit der Kraftübertragung und somit mit den Straßenrädern des Fahrzeugs auf. Wie der Name impliziert, kombinieren seriell-parallele Hybridarchitekturen Merkmale sowohl von parallelen Hybrid- als auch von seriellen Hybridantriebssträngen. Mit reinen Gas- und reinen elektrischen Betriebsmodi arbeiten der Motor und die Kraftmaschine unabhängig voneinander oder gemeinsam - parallel oder seriell - abhängig von der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Gesamtleistungsbedarf des Fahrzeugs und dem Ladezustand (SOC) der Batterie.
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Fahrzeugantriebsstränge, die ein Automatikgetriebe verwenden, fügen üblicherweise einen hydrodynamischen Drehmomentwandler zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Mehrganggetriebe ein, um die Übertragung von Drehleistung dazwischen zu steuern. Drehmomentwandler sind dafür ausgelegt, selektiv Leistung vom Motor zum Antriebsstrangsystem für den Fahrzeugantrieb zu übertragen und zu ermöglichen, dass sich die Kurbelwelle dreht, ohne dass die Kraftmaschine abgewürgt wird, wenn die Fahrzeugräder und die Getriebezahnräder zum Stillstand kommen. Wenn die mechanische Kupplung eines manuellen Getriebes ersetzt wird, wirkt ein Standard-Drehmomentwandler (TC) als eine Fluidkupplung mit einem mit der Abtriebswelle der Kraftmaschine verbundenen Fluidlaufrad, einer mit der Antriebswelle des Getriebes verbundenen Turbine und einem zwischen dem Laufrad und der Turbine eingefügten Stator, um den Fluidfluss zwischen ihren jeweiligen Fluidvolumina zu regeln. Eine hydraulische Pumpe moduliert den Fluiddruck im Drehmomentwandlergehäuse, um die Übertragung von Rotationsenergie vom Laufrad zum Turbinenrad zu regeln. Eine große Differenz bei der Drehzahl zwischen dem Laufrad und der Turbine führt zu einer Vervielfachung des Drehmoments des Laufrad-Drehmoments, wie beispielsweise wenn das Fahrzeug aus dem Stillstand mit laufender Kraftmaschine beschleunigt.
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Einige Drehmomentwandler sind mit einem Kupplungsmechanismus ausgestattet, der in Eingriff steht, um die Kurbelwelle der Kraftmaschine mit der Antriebswelle des Getriebes starr zu verbinden, wenn ihre Drehzahlen nahezu gleich sind, z. B. um einen ungewollten Schlupf und die daraus resultierenden Wirkungsgradverluste zu verhindern. Ein System-„Schlupf“ tritt auf, weil die Drehzahl des Laufrades relativ zur Turbine im Drehmomentwandler grundsätzlich verschieden ist. Ein großer Schlupfanteil zwischen dem Kraftmaschinenausgang und dem Getriebeeingang beeinflusst die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs; die Verwendung einer Drehmomentwandlerkupplung (TCC) hilft dabei, den Schlupf zwischen der Kraftmaschine und dem Getriebe zu reduzieren. Die TCC arbeitet, um das Laufrad am Ausgang der Kraftmaschine mechanisch mit der Turbine am Eingang des Getriebes zu verriegeln, sodass sich der Kraftmaschinenausgang und der Getriebeeingang mit der gleichen Drehzahl drehen. Die Anwendung der TCC kann durch ein Antriebsstrangsteuermodul (PCM) gesteuert werden, um Kupplungseingriffskräfte unter bestimmten Betriebsbedingungen zu modifizieren, beispielsweise während Schaltvorgängen, um unerwünschte Drehmomentschwankungen und Motordrehzahländerungen während Übergangsperioden zu eliminieren, wenn eine Drehmomentflussunterbrechung erwünscht ist.
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Einer der vielen verfügbaren Typen von parallelen Hybridantriebssträngen ist die P2-Architektur, die durch eine einzige Kraftmaschine, eine automatische Kraftübertragung und eine einzelne Motor-/Generator-Einheit gekennzeichnet werden kann, die in paralleler Leistungsflusskommunikation mit der Kraftmaschine und dem Getriebe „seitlich befestigt“ ist. Eine Trennkupplung ist mechanisch zwischen der Kraftmaschine und dem Motor/Generator eingefügt, die im Gegensatz zu der oben erörterten TCC, die Kraftmaschine von der MGU und dem Getriebe antriebsmäßig löst, sodass die MGU unabhängig zum Antreiben des Fahrzeugs betrieben werden kann. P2-Architekturen helfen, die Systemkosten gegenüber Gegenstück-Hybridantriebssträngen durch Eliminieren der Verwendung zusätzlicher MGUs und Reduzieren der Komplexität des Getriebes zu reduzieren. Die P2-Architektur hilft auch, eine Kraftmaschinenreibung bei regenerativen Bremsvorgängen zu beseitigen, und erlaubt es dem Motor/Generator, sich mit höheren Drehzahlen zu drehen und gleichzeitig mehr Energie zurückzugewinnen.
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Die
DE 10 2009 022 275 A1 beschreibt einen Antriebsstrang für ein Hybridsystem. Der Antriebsstrang umfassend eine erste Antriebsmaschine und eine zweite Antriebsmaschine, die separat oder gemeinsam über eine zumindest eine hydrodynamische Komponente aufweisende Kraftübertragungseinheit mit einem Getriebe verbindbar sind. Der Antriebsstrang umfasst ferner eine zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit angeordnete schaltbare Kupplungseinrichtung zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit mit einer druckmittelbetätigbaren Stelleinrichtung, umfassend zumindest ein Kolbenelement. Mittel zur Übertragung eines vordefinierten Mindestmomentes zumindest vor dem Aufbau des erforderlichen Betätigungsdruckes der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung sind zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit vorgesehen.
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Die
DE 10 2009 020 672 A1 beschreibt eine kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit für den Einsatz in Hybridsystemen zwischen einer ersten Antriebsmaschine und einem Abnehmer, insbesondere Getriebe. Die Kraftübertragungs- und Antriebseinheit umfasst zumindest einen, mit der Antriebsmaschine verbindbaren Eingang, eine Kraftübertragungseinrichtung, deren Ausgang mit einer Getriebeeingangswelle verbunden ist, einer Einrichtung zur zumindest wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zum Eingang der Kraftübertragungseinrichtung, und eine elektrische Maschine, umfassend zumindest einen Rotor, der drehfest mit dem Eingang der Kraftübertragungseinrichtung verbunden ist. Die elektrische Maschine, die Einrichtung zur zumindest wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zum Eingang der Kraftübertragungseinrichtung und die Kraftübertragungseinrichtung sind derart und angeordnet, dass diese als vormontierte Baueinheiten ausgeführt sind, wobei die Kraftübertragungseinrichtung und die Einrichtung zur zumindest wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zum Eingang der Kraftübertragungseinrichtung gegenüber der elektrischen Maschine flüssigkeitsdicht ausgeführt sind. Ferner wird ein Hybridsystem beschrieben.
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Die
DE 29 13 165 A1 beschreibt einen sperrbaren Drehmomentwandler. Der Drehmomentwandler umfasst eine Drehmomentwandleranordnung mit einer Abtriebswelle, einer Nabe, die die Abtriebswelle aufnimmt, um eine Antriebsverbindung herzustellen, und einen Turbinenläufer mit einer Außenschale, die mit der Nabe in Antriebsverbindung steht. Ein allgemein ringförmiger Kupplungskolben ist verschieblich auf der Nabe angebracht. Ein Dämpfer ist betrieblich zwischen dem Kupplungskolben und der Nabe angeschlossen, um eine Antriebsverbindung vorzusehen, wobei der Dämpfer einen Abschnitt umfasst, der an der Nabe befestigt ist.
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Die
DE 11 2012 003 191 T5 beschreibt eine Fahrzeugantriebsvorrichtung, mit der einfach sowohl eine Größenverringerung der gesamten Vorrichtung als auch eine Energieeffizienzverbesserung erreicht werden kann. Ein Gehäuse weist einen Abstützwandbereich auf, der in der Axialrichtung L zwischen einer Rotationselektromaschine und einer Fluidkupplung zum sich in der Radialrichtung Erstrecken vorhanden ist. Ein erstes Lager und ein zweites Lager, das getrennt von dem ersten Lager ist, sind an in der Radialrichtung zueinander verschiedenen Positionen angeordnet. Das erste Lager stützt ein Rotorbauteil in der Radialrichtung so ab, dass es bezüglich des Abstützwandbereichs drehbar ist. Das zweite Lager stützt ein Kupplungseingangsbauteil in der Radialrichtung so ab, dass es bezüglich des Abstützwandbereichs drehbar ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsstrangarchitektur bereitzustellen, die einen Hilfssteuerkörper und eine separate Ölversorgung beseitigt, die dafür bestimmt ist, den Betrieb der KO-Kupplung zu regeln. Zusätzlich zum Beseitigen des dedizierten Steuerkörpers und der Ölversorgung beseitigen offenbarte Systeme, Verfahren und Vorrichtungen auch jegliche damit verbundene Fluidführung und dedizierten Gehäuseraum.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung wird durch die Ansprüche definiert.
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Hierin offenbart sind Kraftmaschinentrennkupplungen für Fahrzeug-Antriebsstränge, Hybridantriebsstrangarchitekturen unter Verwendung solcher Kupplungsvorrichtungen, Verfahren zum Herstellen und Verfahren zum Betreiben solcher Kupplungsvorrichtungen und Kraftfahrzeuge, die mit einem Verbrennungsmotor (ICE) ausgestattet sind, der mit/von einem Mehrganggetriebe und einem elektrischen Traktionsmotor über eine Zwischentrennkupplungsvorrichtung operativ gekoppelt/entkoppelt ist. Als Beispiel, und nicht als Einschränkung, sind parallele P2-Hybridantriebsstränge mit einer „K0“-Kraftmaschinentrennkupplung mit Drehmomentwandler (TC)- Durchführungsaktivierung und -deaktivierung dargestellt. Diese K0-Schaltkupplung verbindet und trennt die ICE-Baugruppe selektiv mit/von einer automatischen Mehrgang-Kraftübertragung und einer Elektromotor-/Generator-Einheit (MGU). Anders als in herkömmlichen TCC-Gegenstücken befindet sich die KO-Kupplung außerhalb des Getriebegehäuses, z. B. vom Glockengehäuse vorstehend, das zwischen der Kraftmaschine und dem Getriebe integriert ist. Während sich der Steuerkörper der KO-Kupplung außerhalb des Getriebes befindet, wird die K0-Kupplungsaktivierung über ein hydraulisches Steuersystem geregelt, das sich im Getriebegehäuse befindet. Das hydraulische Steuersystem saugt Getriebeöl aus dem Getriebesumpf, leitet das Öl durch miteinander verbundene Kanäle im Ventilkörper, im Getriebegehäuse und in der Statorwelle, in die Turbinenwelle, dann leitet es das Öl durch den Pumpendeckel des Drehmomentwandlers und leitet das Öl aus dem Getriebe und in den Getriebekörper, um die KO-Kupplung zu aktivieren. Die K0-Kupplungsdeaktivierung erfolgt durch Ablassen des Getriebeöls durch dieselben Streckenabschnitte.
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Damit verbundene Vorteile für mindestens einige der offenbarten Kraftmaschinentrennkupplungskonfigurationen schließen eine Antriebsstrangarchitektur ein, die einen Hilfssteuerkörper und eine separate Ölversorgung beseitigt, die dafür bestimmt ist, den Betrieb der KO-Kupplung zu regeln. Zusätzlich zum Beseitigen des dedizierten Steuerkörpers und der Ölversorgung beseitigen offenbarte Systeme, Verfahren und Vorrichtungen auch jegliche damit verbundene Fluidführung und dedizierten Gehäuseraum. Dadurch beseitigt das Antriebsstrangsystem mögliche Ventil- und Magnetaustritte sowie damit verbundene Garantieprobleme, die mit der Reparatur solcher Lecks verbunden sind.
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Durch Steuern der KO-Kupplung unter Verwendung der vorhandenen Getriebeölpumpe und Ölversorgung helfen die offenbarten Antriebsstrangarchitekturen, die Komplexität und Kosten des Antriebsstrangsystems zu minimieren, während das Gesamtgewicht des Fahrzeugs reduziert wird und gleichzeitig ein effizienteres Teilsystem mit weniger kompliziertem Leiten und Ablassen von Steuerölen bereitgestellt wird.
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Aspekte dieser Offenbarung sind auf hybride elektrische Antriebsstränge mit Kraftmaschinentrennkupplungsvorrichtungen mit Durchführungsaktivierungsfähigkeiten und -deaktivierungsfähigkeiten des Drehmomentwandlers gerichtet. Hierin wird beispielsweise ein Fahrzeugantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit mehreren Straßenrädern, einer Kraftmaschine und einem Elektromotor offenbart. Die Kraftmaschine und der Elektromotor sind - unabhängig und/oder kooperativ - betreibbar, um eines oder mehrere der Straßenräder anzutreiben, um dadurch das Kraftfahrzeug anzutreiben. Der Antriebsstrang schließt ein Getriebe, einen Drehmomentwandler, der zwischen der Kraftmaschine und dem Getriebe eingefügt ist, und eine Kraftmaschinentrennkupplung zum selektiven Verbinden und Trennen der Kraftmaschine mit/von dem Getriebe und Motor. Das Getriebe schließt ein Getriebegehäuse, einen Ölsumpf, der mit dem Getriebegehäuse verbunden ist, und eine Zahnradanordnung ein, die im Getriebegehäuse angeordnet ist. Eine Getriebeantriebswelle verbindet die Zahnradanordnung antriebsmäßig mit dem Drehmomentwandler, und eine Getriebeabtriebswelle verbindet die Getriebezahnradanordnung antriebsmäßig mit mindestens einem der Straßenräder des Fahrzeugs.
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In Anlehnung an das obige Beispiel schließt der Drehmomentwandler ein Pumpengehäuse ein, das mit dem Motor antriebsmäßig verbunden ist und einen Pumpendeckel einschließt, der dadurch eine (erste) Fluidöffnung definiert. Ein Laufrad ist an eine Pumpenschale des Pumpengehäuses angebracht, und eine Turbine ist im Pumpengehäuse in serieller Leistungsfluss-Fluidkommunikationverbindung mit dem Laufrad montiert. Eine Turbinenwelle mit einem internen (ersten) Fluidkanal verbindet die Turbine antriebsmäßig mit der Antriebswelle des Getriebes. Die Kraftmaschinentrennkupplung schließt eine Kupplungsnabe ein, die mit dem Motor antriebsmäßig verbunden ist, z. B. über einen Torsionsdämpfer und eine Biegeplatte. Ein Kupplungsflansch steht von der Kupplungsnabe vor und ist selektiv am Pumpengehäuse angebracht. Die Kupplungsnabe schließt einen Füllhohlraum ein, der über die Fluidöffnung im Pumpengehäuse mit dem Turbinenwellenkanal fluidmäßig verbunden ist. Die Kraftmaschinentrennkupplung wird selektiv aktiviert (oder deaktiviert), um die Kraftmaschine mit (von) dem Motor und Getriebe zu verbinden (oder trennen), indem Öl vom Getriebeölsumpf durch den Turbinenwellenkanal und die Pumpendeckelöffnung und in den Hohlraum der Kupplungsnabe gesaugt wird.
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Andere Aspekte dieser Offenbarung sind auf Kraftfahrzeuge mit elektrischem Antrieb gerichtet, die mit Kraftmaschinentrennkupplungsvorrichtungen mit Durchführungsaktivierungs- und Deaktivierungsfähigkeiten des Drehmomentwandlers ausgestattet sind. Wie hierin verwendet, kann der Begriff „Kraftfahrzeug“ jede entsprechende Fahrzeugplattform, wie Personenkraftwagen (HEV, BEV, PHEV usw.), Nutzfahrzeuge, industrielle Fahrzeuge, Kettenfahrzeuge, Off-Road- und Geländefahrzeuge (ATV), Motorräder, landwirtschaftliche Geräte, Schiffe, Flugzeuge usw. einschließen. In einem Beispiel schließt ein Kraftfahrzeug eine Fahrzeugkarosserie mit mehreren Straßenrädern ein, die betriebsmäßig an der Karosserie des Fahrzeugs angebracht sind. Ein Verbrennungsmotor, der in einem Motorraum der Fahrzeugkarosserie montiert ist, schließt eine Kurbelwelle ein, die ein Drehmoment ausgibt, das durch die ICE-Baugruppe erzeugt wird. Ein elektrischer Traktionsmotor, der ebenfalls an der Fahrzeugkarosserie montiert ist, schließt eine Motorträgernabe ein, die ein Drehmoment ausgibt, das durch den Motor erzeugt wird. Das Kraftfahrzeug ist ferner mit einer Mehrgang-Kraftübertragung ausgestattet, das an der Fahrzeugkarosserie angebracht ist und ein Getriebegehäuse mit einem Ölsumpf einschließt, in dem Getriebeöl gelagert ist. Eine epizyklische Zahnradanordnung ist im Getriebegehäuse gelagert und mit einer Getriebeantriebswelle verbunden. Eine Getriebeabtriebswelle verbindet die Zahnradanordnung des Getriebes antriebsmäßig mit einem oder mehreren der Straßenräder des Fahrzeugs.
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Das Kraftfahrzeug im obigen Beispiel schließt auch ein hydrodynamisches Drehmoment und eine Kraftmaschinentrennkupplung ein, die beide zwischen der ICE-Baugruppe und dem Getriebe eingefügt sind. Der Drehmomentwandler schließt ein Pumpengehäuse ein, das am Getriebegehäuse angebracht ist und mit der Motorträgernabe des Motors antriebsmäßig verbunden ist. Ein Laufrad ist an eine Pumpenschale des Pumpengehäuses angebracht, und eine Turbine ist im Pumpendeckel des Pumpengehäuses in Fluidkommunikationverbindung mit dem Laufrad montiert. Eine Turbinenwelle verbindet die Turbine antriebsmäßig mit der Getriebeantriebswelle, wobei eine Statorwelle den Stator und die Pumpenschale am Getriebegehäuse anbringt. Das Pumpengehäuse definiert dadurch eine (erste) Fluidöffnung, und die Turbinenwelle definiert darin einen (ersten) Fluidkanal, der die Öffnung und den Ölsumpf des Getriebes fluidmäßig verbindet. Die Kraftmaschinentrennkupplung ist mit einer Kupplungsnabe, die antriebsmäßig mit der Kraftmaschine verbunden ist, und einem Kupplungsflansch hergestellt, der einstückig mit der Kupplungsnabe gebildet ist, an sie befestigt ist oder auf andere Weise daran angebracht ist. Der Kupplungsflansch kann selektiv starr am Pumpengehäuse angebracht sein, z. B. durch ein Kupplungspaket aus ineinander greifenden Reibungs- und Reaktionsplatten. Die Kupplungsnabe schließt einen Innenhohlraum ein, der mit dem Kanal in der Turbinenwelle über die Öffnung im Pumpengehäuse fluidmäßig verbunden ist. Die Kraftmaschinentrennkupplung wird selektiv aktiviert, um die Kraftmaschine mit dem Motor und Getriebe zu verbinden, indem Öl vom Getriebeölsumpf durch den Turbinenwellenkanal und die Pumpendeckelöffnung und in den Hohlraum der Kupplungsnabe gesaugt wird.
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Zusätzliche Aspekte der Offenbarung betreffen Verfahren zum Herstellen und Verfahren zum Verwenden irgendeiner der offenbarten Kraftmaschinentrennkupplungsvorrichtungen, Leistungsstränge, Antriebsstränge und Fahrzeuge. In einem Beispiel wird ein Verfahren zum Montieren eines Leistungsstrangs für ein Kraftfahrzeug vorgestellt. Dieses beispielhafte Verfahren schließt in beliebiger Reihenfolge und in beliebiger Kombination mit einem der vorstehend und nachfolgend beschriebenen Optionen und Merkmale Folgendes ein: Bereitstellen eines Getriebes mit einem Ölsumpf, einer Zahnradanordnung, einer Getriebeantriebsswelle, die mit der Zahnradanordnung verbunden ist, und einer Getriebeabtriebswelle; antriebsmäßiges Verbinden der Getriebezahnradanordnung mit einem oder mehreren Straßenrädern des Fahrzeugs über die Getriebeabtriebswelle; Bereitstellen eines Drehmomentwandlers mit einem Pumpengehäuse, das dadurch eine erste Öffnung definiert, ein Laufrad, das am Pumpengehäuse angebracht ist, eine Turbine, die im Pumpengehäuse in Fluidkommunikationverbindung mit dem Laufrad montiert ist, und eine Turbinenwelle, die einen ersten Kanal definiert; antriebsmäßiges Verbinden des Pumpengehäuses mit dem Motor; antriebsmäßiges Verbinden der Turbine mit der Getriebeantriebswelle über die Turbinenwelle; Bereitstellen einer Kraftmaschinentrennkupplung einschließlich einer Kupplungsnabe und eines Kupplungsflansches, der an die Kupplungsnabe angebracht ist und konfiguriert ist, um das Pumpengehäuse selektiv anzubringen, wobei die Kupplungsnabe einen Hohlraum einschließt; antriebsmäßiges Verbinden der Kupplungsnabe mit der Kraftmaschine; und fluidmäßiges Verbinden des Hohlraums der Kupplungsnabe mit dem ersten Kanal in der Turbinenwelle über die erste Öffnung im Pumpengehäuse, wobei die Kraftmaschinentrennkupplung selektiv aktiviert wird, um die Kraftmaschine mit dem Motor und Getriebe zu verbinden, indem Öl vom Getriebeölsumpf durch den ersten Kanal und die erste Öffnung und in den Hohlraum der Kupplungsnabe gesaugt wird.
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Die obige Kurzdarstellung soll nicht jede Ausführungsform oder jeden Aspekt der vorliegenden Offenbarung darstellen. Entsprechend stellt die vorangehende Kurzdarstellung lediglich eine beispielhafte Veranschaulichung einiger der neuartigen Konzepte und Merkmale, die hierin dargelegt sind, bereit. Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und damit verbundene Vorteile dieser Offenbarung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der von veranschaulichten Beispielen und dargestellten Weisen zum Ausführen der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen und den beiliegenden Ansprüchen ersichtlich. Darüber hinaus schließt diese Offenbarung ausdrücklich jede und alle Kombinationen und Unterkombinationen der Elemente und Merkmale, die oben und unten dargestellt sind, ein.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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- 1 ist eine schematische Veranschaulichung eines repräsentativen Hybrid-Elektrokraftfahrzeugs mit einem Antriebsstrang, der eine Kraftmaschinenbaugruppe und eine Motor-/Generator-Einheit aufweist, die antriebsmäßig mit einer Mehrgang-Kraftübertragung durch eine Kraftmaschinentrennkupplung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung verbunden ist.
- 2 ist eine Veranschaulichung einer seitlichen Querschnittsansicht von ausgewählten Abschnitten eines repräsentativen Getriebes, eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers, einer Kraftmaschinentrennkupplung und einer Torsionsdämpferbaugruppe gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
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Die vorliegende Offenbarung ist für verschiedene Modifikationen und alternative Formen geeignet, und einige repräsentative Ausführungsformen sind beispielhaft in den Zeichnungen gezeigt und werden hierin im Detail beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass sich die neuen Aspekte dieser Offenbarung nicht auf die bestimmten Formen in den oben aufgezählten Zeichnungen beschränken. Die Offenbarung soll vielmehr alle Modifikationen, Äquivalente, Kombinationen, Unterkombinationen, Permutationen, Gruppierungen und Alternativen abdecken, die in den Schutzumfang dieser Offenbarung fallen, wie er durch die beiliegenden Ansprüche umfasst ist.
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Detaillierte Beschreibung
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Diese Offenbarung ist gegenüber der Ausführungsform in vielen verschiedenen Formen zugänglich. Repräsentative Ausführungsformen der Offenbarung sind in den Zeichnungen gezeigt und werden hierin im Detail mit dem Verständnis beschrieben, dass diese Ausführungsformen als eine Veranschaulichung der offenbarten Prinzipien und nicht als Beschränkungen der breiten Aspekte der Offenbarung bereitgestellt werden. Zu diesem Zweck sollten Elemente und Beschränkungen, die beispielsweise in den Abschnitten Zusammenfassung, Einführung, Kurzdarstellung und Detaillierte Beschreibung beschrieben sind, aber nicht explizit in den Ansprüchen dargelegt sind, nicht einzeln oder gemeinsam durch Implikation, Inferenz oder anderweitig in die Ansprüche aufgenommen werden.
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Sofern nicht ausdrücklich abgelehnt, gilt für die Zwecke der vorliegenden detaillierten Beschreibung: der Singular schließt den Plural ein und umgekehrt; die Worte „und“ und „oder“ sind sowohl verbindend als auch trennend auszulegen; die Worte „beliebige“ und „alle“ soll „beliebige und alle“ bedeuten; und die Wörter „einschließlich“, „enthaltend“, „umfassend“, „mit“ und dergleichen sollen jeweils „einschließlich ohne Einschränkung“ bedeuten. Darüber hinaus können Wörter der Annäherung, wie etwa „ungefähr“, „fast“, „im Wesentlichen“, „etwa“ und dergleichen, hierin zum Beispiel im Sinne „bei, nahe oder nahezu an,“ oder „im Bereich von 0-5 % von“ oder „innerhalb akzeptabler Toleranzen“ oder jede logische Kombination davon verwendet werden. Schließlich können Richtungsadjektive und -adverbien, wie etwa vorn, hinten, innen, außen, steuerbord, backbord, vertikal, horizontal, aufwärts, abwärts, vorderseitig, rückseitig, links, rechts usw. in Bezug auf ein Kraftfahrzeug sein, wie beispielsweise eine Vorwärtsfahrrichtung eines Kraftfahrzeugs, wenn das Fahrzeug funktional auf einer normalen Fahrfläche ausgerichtet ist.
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Bezugnehmend auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Merkmale in den verschiedenen Ansichten beziehen, wird in 1 eine schematische Veranschaulichung eines repräsentativen Automobils gezeigt, das allgemein mit 10 bezeichnet wird und hierin zum Zweck der Diskussion als ein Personenkraftwagen mit einem parallelen elektrischen P2-Hybridantriebsstrang dargestellt ist. Insbesondere besteht der veranschaulichte Antriebsstrang allgemein aus einer einzigen Kraftmaschine 12 und einem einzigen Motor 14, die einzeln und gemeinsam arbeiten, um Traktionsleistung auf eine Mehrgang-Kraftübertragung 16 durch einen Drehmomentwandler (TC) 18 auf ein oder mehrere Straßenräder 20 des Achsantriebssystems 11 des Fahrzeugs zu übertragen. Das veranschaulichte Automobil 10 - das hierin auch als „Kraftfahrzeug“ oder kurz „Fahrzeug“ bezeichnet wird - ist lediglich eine beispielhafte Anwendung, mit der neue Aspekte und Merkmale dieser Offenbarung praktiziert werden können. Ebenso sollte eine Implementierung der vorliegenden Konzepte in einer P2-Hybridantriebsstrangarchitektur auch als eine beispielhafte Anwendung der neuen hierin offenbarten Konzepte beachtet werden. Von daher versteht es sich, dass Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung auf andere Fahrzeugantriebsstrangkonfigurationen angewendet werden können und für jede logisch relevante Art von Kraftfahrzeug verwendet werden können. Schließlich werden nur ausgewählte Komponenten des Fahrzeugs gezeigt und sie werden hier in zusätzlichem Detail beschrieben. Nichtsdestotrotz können die Fahrzeuge und Antriebsstränge, die unten diskutiert werden, zahlreiche zusätzliche und alternative Merkmale und andere wohlbekannte periphere Komponenten einschließen, z. B. zum Ausführen der verschiedenen Verfahren und Funktionen dieser Offenbarung.
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Das repräsentative Fahrzeugantriebsstrangsystem ist in 1 mit einer Antriebsmaschine gezeigt, wie etwa einer wiederstartbaren Verbrennungsmotor (ICE)-Baugruppe 12, die antriebsmäßig mit einer Antriebswelle 15 eines Achsantriebssystems 11 durch eine automatische Mehrgang-Kraftübertragung 16 verbunden ist. Die Kraftmaschine 12 überträgt Leistung vorzugsweise mittels Drehmoment über eine Kraftmaschinenkurbelwelle 13 (oder „Kraftmaschinenabtriebselement“) zu einer Eingangsseite des Getriebes 16. Gemäß dem veranschaulichten Beispiel dreht die ICE-Baugruppe 12 eine motorgetriebene (erste) Torsionsdämpferbaugruppe 26 und durch die Torsionsdämpferbaugruppe 26 eine Kraftmaschinentrennkupplung 28, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Diese Kraftmaschinentrennkupplung 28 überträgt, wenn sie betriebsmäßig betätigt ist, Drehmoment, das von der ICE-Baugruppe 12 empfangen wird, über den Dämpfer 26 zur Eingangsstruktur des TC 18. Das Getriebe 16 ist wiederum dazu eingerichtet, Traktionsleistung von der Kraftmaschine 12 des Achsantriebssystems 11 des Fahrzeugs, das hierin als eine Antriebswelle 15, ein hinteres Differenzial 22 und ein Paar von hinteren Rädern 20 dargestellt ist, zu empfangen, selektiv zu manipulieren und zu verteilen und somit das Hybridfahrzeug 10 anzutreiben. Die Kraftübertragung 16, der hydrokinetische Drehmomentwandler 18 und die Trennkupplung 28 von 1 teilen sich eine gemeinsame Getriebeölwanne oder einen „Sumpf“ 32 zum Liefern von Getriebefluid, sowie eine gemeinsame Getriebepumpe 34 für einen ausreichenden hydraulischen Druck, um die Elemente des Getriebes 16, TC 18, und die Kupplung 28 zu aktivieren.
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Die ICE-Baugruppe 12 arbeitet, um das Fahrzeug 10 unabhängig vom Motor 14 anzutreiben, z. B. in einem „Nur-Kraftmaschine“-Betriebsmodus oder in Kooperation mit dem Motor 14, z. B. in einem „Motor-Boost“-Betriebsmodus. Im Beispiel, das in 1 abgebildet ist, kann die ICE-Baugruppe 12 jede verfügbare oder später entwickelte Kraftmaschine sein, wie etwa eine verdichtungsgezündete Zwei- oder Viertakt-Dieselkraftmaschine oder eine fremdgezündete Viertakt-Benzin- oder Flexfuel-Kraftmaschine, die einfach angepasst wird, um ihren verfügbaren Leistungsausgang, der in der Regel eine Anzahl von Umdrehungen pro Minute (RPM) ist, bereitzustellen. Obwohl nicht explizit in 1 dargestellt, sollte beachtet werden, dass das Achsantriebssystem 11 jede verfügbare Konfiguration annehmen kann, einschließlich Vorderradantrieb (FWD)-Layouts, Hinterradantrieb (RWD)-Layouts, Vierradantrieb (4WD)-Layouts, Allradantrieb (AWD)-Layouts usw.
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1 zeigt auch eine Elektromotor-/Generatoreinheit 14 oder einen anderen geeigneten Traktionsmotor, der über eine Motorträgernabe 29 (oder „Motorabtriebselement“) und den Drehmomentwandler 18 mit einer Antriebswelle 17 (oder „Getriebeantriebselement“) des elektrohydraulischen Getriebes 16 funktional verbunden ist. Die Motor-/Generator-Einheit 14 kann direkt an eine TC-Antriebswelle gekoppelt sein oder starr an einem Gehäuseabschnitt des Drehmomentwandlers 18 angebracht sein. Die Elektromotor-/Generatoreinheit 14 setzt sich zusammen aus einem ringförmigen Stator 21, der einen Rotor 23 abgrenzt und konzentrisch zu diesem ist. Elektrische Leistung wird über elektrische Leiter oder Kabel 27, die das Motorgehäuse in geeigneten Dichtungs- und Isolierdurchführungen (nicht veranschaulicht) durchlaufen, an den Stator 21 geliefert. Umgekehrt kann elektrische Leistung von der MGU 14 zu einem fahrzeugeigenen Traktionsbatteriepack 30 bereitgestellt werden, z. B. über regeneratives Bremsen. Betrieb von jedem der veranschaulichten Komponenten des Antriebsstrangs kann durch eine fahrzeugeigene oder entfernte Steuereinheit, wie etwa eine programmierbare elektronische Steuereinheit (ECU) 25, geregelt werden. Während eine elektrische P2-Hybridarchitektur mit einem einzigen Motor in paralleler Leistungsflusskommunikation mit einer einzigen Kraftmaschinenbaugruppe gezeigt wird, kann das Fahrzeug 10 andere Antriebsstrangkonfigurationen einsetzen, einschließlich PS-, P 1-, P3- und P4-Hybridantriebssträngen, von denen jeder für ein HEV-, PHEV-, fahrzeugerweitertes Hybridfahrzeug, Kraftstoffzellen-Hybridfahrzeug usw. angepasst sein kann.
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Die Kraftübertragung 16 kann das Differenzialgetriebe 24 verwenden, um selektiv variable Drehmoment- und Drehzahlverhältnisse jeweils zwischen den Getriebeantriebs- und - abtriebswellen 17 und 19 zu erreichen, z. B. während der gesamte oder ein Bruchteil seiner Leistung durch die variablen Elemente übertragen wird. Eine Form des Differenzialzahnrads ist die epizyklische Planetengetriebeanordnung. Planetengetriebe bietet den Vorteil von Kompaktheit und unterschiedlicher Drehmoment- und Drehzahlverhältnisse unter allen Elementen des Planetengetriebeuntersatzes. Traditionell sind hydraulisch betätigte Drehmomentaufbaueinrichtungen, wie Kupplungen und Bremsen (der Begriff „Kupplung“ wird verwendet, um sowohl auf Kupplungen als auch Bremsen Bezug zu nehmen), selektiv kuppelbar, um die zuvor erwähnten Getriebeelemente zum Aufbauen gewünschter Vorwärts- und Rückwärtsgangverhältnisse zwischen den Antriebs- und Abtriebswellen des Getriebes zu aktivieren. Während die Kraftübertragung 16 als ein 8-Gang-Automatikgetriebe angenommen wird, kann sie gegebenenfalls beliebige andere geeignete Konfigurationen annehmen, einschließlich stufenlose Automatikgetriebe (CVT)-Architekturen, automatisierte Schaltgetriebe usw.
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Wie oben angegeben, ist ECU 25 aufgebaut und programmiert, um unter anderem den Betrieb der Kraftmaschine 12, des Motors 14, des Getriebes 16, des TC 18 und der Kupplung 28 zu steuern. Steuermodul, Modul, Steuereinheit, Steuerungseinheit, elektronische Steuereinheit, Prozessor und beliebige Kombinationen davon können definiert sein, um jede beliebige oder verschiedene Kombinationen aus einer oder mehreren Logikschaltungen, anwendungsspezifischen integrierten Schaltung(en) (ASIC), elektronischen Schaltung(en) zentralen Verarbeitungseinheit(en) (z. B. Mikroprozessor(en)), und der damit verbundenen Speicher und Speichereinrichtung (z. B. Nur-Lese-Speicher, programmierbarer Nur-Lese-Speicher, Direktzugriffsspeicher, Festplattenlaufwerk, konkreter Speicher usw.)), seien sie resident, entfernt oder eine Kombination von beiden, bedeuten, die eine oder mehrere Software- oder Firmware-Programme oder -Routinen, kombinatorische Logikschaltung(en), Eingangs-/Ausgangsschaltung(en) und -vorrichtungen, entsprechende Signalkonditionierungs- und Pufferschaltlogik und andere Komponenten ausführen, um die beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Routinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe können definiert sein, um beliebige von der Steuereinheit ausführbare Anweisungssätze einschließlich Kalibrierungen und Nachschlagetabellen zu bedeuten. Die ECU kann mit einem Satz von Steuerroutinen entworfen sein, die ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen. Steuerroutinen werden beispielsweise durch eine zentrale Verarbeitungseinheit ausgeführt und sind betreibbar, um Eingaben von Erfassungsvorrichtungen und anderen vernetzten Steuermodulen zu überwachen und Steuerungs- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb von Vorrichtungen und Stellantriebe zu steuern. Routinen können in Echtzeit, kontinuierlich, systematisch, sporadisch und/oder in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, beispielsweise alle 100 Mikrosekunden, 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden usw. Alternativ können Routinen als Reaktion auf das Auftreten eines Ereignisses während des Betriebs des Fahrzeugs 10 ausgeführt werden.
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2 ist eine Veranschaulichung einer seitlichen Querschnittsansicht von ausgewählten Abschnitten des repräsentativen elektrischen P2-Hybridantriebsstrangs, der dargestellt wird in 1. Die hydrokinetische Drehmomentwandlerbaugruppe 18 von 1 und 2 arbeiten als Fluidkupplung zum operativen Verbinden der Kraftmaschine 12 und des Motors 14 mit dem internen epizyklischen Getriebe 24 der Kraftübertragung 16. Die Drehmomentwandlerbaugruppe 18 schließt ein beschaufeltes TC-Laufrad 36, eine beschaufelte TC-Turbine 38, einen Stator 40, eine TC-Überbrückungskupplung 42 und eine Überbrückungs- (zweite) Torsionsdämpferbaugruppe 44 ein. Zum Schutz dieser Komponenten ist die Drehmomentwandlerbaugruppe 18 mit einem TC-Pumpengehäuse hergestellt, das im Wesentlichen durch eine getriebeseitige, ringförmige Pumpenschale 46 definiert ist, die z. B. mittels Elektronenstrahlschweißen, mig- oder MAG-Schweißen, Laserschweißen und dergleichen, an einem kraftmaschinenseitigen, ringförmigen Pumpendeckel 48 fix angebracht ist, sodass eine Arbeitshydraulikfluidkammer dazwischen gebildet wird.
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Das Laufrad 36, das in der Technik auch als „Pumpe“ bezeichnet wird, befindet sich in serielle Leistungsfluss-Fluidkommunikationverbindung mit der Turbine 38. Zwischen dem Laufrad 36 und der Turbine 38 ist ein Stator 40 eingefügt, der den Fluidfluss, der von der Turbine 38 zum Laufrad 36 zurückkehrt, selektiv verändert, sodass rückkehrendes Fluid die Drehung des Laufrads 36 unterstützt anstatt zu verhindern. Die Übertragung von Kraftmaschinendrehmoment von der Kurbelwelle 13 zur Turbine 38 - über den TC-Pumpendeckel 48, die Schale 46 und das Laufrad 36 - erfolgt durch Bewirken von Erregung von Hydraulikfluid, wie etwa Getriebeöl, in der internen Fluidkammer des TC. Insbesondere bewirkt die Drehung der Schaufeln 45 des Laufrads, die zwischen der Pumpenschale 46 und einer inneren Ummantelung 47 gehalten werden, dass Hydraulikfluid toroidal nach außen in Richtung der Turbine 38 geleitet wird. Wenn dies mit ausreichender Kraft erfolgt, um den Trägheitswiderstand gegenüber der Drehung zu überwinden, beginnen die Schaufeln 49 der Turbine, die koaxial mit den Laufradschaufeln 45 ausgerichtet sind und zwischen der inneren Ummantelung 47 und einer Turbinenschale 51 gehalten werden, sich mit dem Laufrad 36 zu drehen. Der aus der Turbine 38 austretende Fluidfluss wird über den Stator 40 zurück in das Laufrad 36 geleitet. Der Stator 40, der sich zwischen einem Flussausgangsabschnitt der Turbine 38 und einem Flusseintrittsabschnitt des Laufrads 36 befindet, leitet den Fluidfluss von der Turbine 38 in die gleiche Richtung wie die Laufraddrehung zum Laufrad 36, wodurch eine Drehmomentvervielfachung bewirkt wird.
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Ebenfalls innerhalb des Gehäuses der Drehmomentwandlerbaugruppe 18 ist ein Paar axialer Axiallager 53 angeordnet, die den Stator 40 zwischen der Pumpenschale 46 und der Turbinenschale 51 drehbar abstützen. Der Stator 40 ist mit einer Statorwelle 60 über eine Freilauf-Rollenkupplung 55 verbunden, die betreibbar ist, um eine Drehung des Stators 40 bei niedrigen Drehmomentwandlergeschwindigkeiten zu verhindern. Bei höheren Drehmomentwandlergeschwindigkeiten ändert sich die Richtung von Hydraulikfluid, das aus der Turbine 38 austritt, wodurch der Stator 40 die Rollenkupplung 55 überschreitet und sich frei auf der rohrförmigen Statorwelle 60 dreht. Das Laufrad 36 ist an einer hutförmigen Pumpennabe 57 befestigt, die durch sie hindurch die Statorwelle 60 und eine Turbinenwelle 62 aufnimmt und mit ihnen koaxial ausgerichtet ist. Die Turbinenschale 51 ist genietet, geschweißt oder auf andere Weise starr an einer Turbinennabe 67 befestigt, die beispielsweise durch eine Zahnwellenverbindung auf der Turbinenwelle 62 fest montiert ist. Als das Drehmomentübertragungsabtriebselement der TC-Baugruppe gelangt die Turbinenwelle 62 vom Glockengehäuse 37 des Getriebes durch eine flüssigkeitsdichte Trennwand (in der bereitgestellten Ansicht nicht sichtbar) und in das Nassgehäuse 61 des Getriebes, um die Getriebeantriebswelle 17 fest in Eingriff zu bringen und dadurch Drehmoment vom TC 18 zum epizyklischen Getriebe 24, das im Nassgehäuse 61 gelagert ist, zu übertragen.
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Ein Zweimassenschwungrad 50 verbindet die Kurbelwelle des Motors 13 (1) über eine Bolzenmontage auf der Kraftmaschinennabe 52 antriebsmäßig mit der Torsionsdämpferbaugruppe 26. Um Torsions- und Resonanzschwingungen entgegenzuwirken, die über die Kurbelwelle 13 übertragen werden, setzt die Torsionsdämpferbaugruppe 26 das Zweimassenschwungrad 50 über ein radiales Rollenlager 54 daran drehbar ein und dämpft das Erregermoment über in Umfangsrichtung verlängerte schraubenförmige Druckfedern 56 oder andere geeignete Vorspannelemente. Die Torsionsdämpferbaugruppe 26 verläuft wiederum durch ein zentrales Durchgangsloch in der Stirnwandplatte 58 und ist über einen Zahnwelleneingriff an einer Kupplungsnabe 31 zur gemeinsamen Drehung mit der Kraftmaschinentrennkupplung 28 fest angebracht. Die Stirnwandplatte 58, die zwischen der Kraftmaschine 12 und Getriebe 16 verpackt ist, ist auf einer Seite auf dem Zylindergehäuse 35 der Kraftmaschine und auf einer gegenüberliegenden Seite davon an die Kupplungsglocke 37 des Getriebes (z. B. über Bolzen 59) fest angebracht. Die Motorträgernabe 29 ist an der Kupplungsnabe 31 drehbar montiert und z. B. über Bolzen 59 fest am TC-Pumpendeckel 48 angebracht, sodass Drehkraft dazwischen übertragbar ist. Und, wie oben beschrieben, arbeitet der Drehmomentwandler 18 als eine Fluidkupplung zum antriebsmäßigen Verbinden der Kraftmaschine 12 und des Motors 14 mit dem Getriebe 16. Die TC-Überbrückungskupplung 42 ist selektiv betätigbar, um das Laufrad 36 direkt mit der Turbine 38 zu verbinden oder zu „verriegeln“, sodass sich die Kraftmaschinenkurbelwelle 13, die Motorträgernabe 29 und die Getriebeantriebswelle 17 mit der gleichen Drehzahl drehen können. Die Überprüfungstorsionsdämpferbaugruppe 44 arbeitet allgemein dahingehend, um das Getriebe 16 vor unerwünschten Drillungen zu isolieren, die während des Betriebs von der Kraftmaschine 12 und dem Motor 14 erzeugt werden, und, falls erwünscht, den Motor 14 beim Aufheben von Motorkompressionsimpulsen bei Start- und Abschaltvorgängen selektiv zu unterstützen.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 2 ermöglicht es das veranschaulichte Antriebsstrang-Layout der Kraftmaschine, selektiv antriebsmäßig verbunden zu sein und bei Bedarf sowohl vom Motor 14 als auch vom Getriebe 16 selektiv getrennt zu sein. Wie gezeigt, dient die Kraftmaschinentrennkupplung 28 - die hierin auch als „K0-Kupplung“ bezeichnet wird - zum Hin- und Herwechseln zwischen aktivierten und deaktivierten Zuständen, um die Kupplung 28 zu/von der Motorträgernabe 29 und daher vom TC-Pumpendeckel 48 zu sperren und zu entsperren. Die Kupplung 28 wird mit einem scheibenförmigen Kupplungsflansch 33 hergestellt, der radial nach außen von der Kupplungsnabe 31 vorsteht und einstückig damit ausgebildet ist, darauf geschweißt ist oder daran auf eine andere Weise starr angebracht ist. Ein Kupplungspaket 64 ist komprimierbar, um den Kupplungsflansch 33 reibschlüssig mit der Motorträgernabe 29 zu verriegeln, wodurch eine mechanische Antriebsverbindung zwischen der Kraftmaschine 12 und sowohl dem Motor 14 als auch dem Drehmomentwandler 18 bereitgestellt wird. Das Kupplungspaket 64 setzt sich aus einer Reihe von zueinander parallelen scheibenförmigen Reaktionsplatten 63 zusammen, die mit einer Reihe von zueinander parallelen, scheibenförmigen Reibungsplatten 65 ineinander greifen. Gemäß der dargestellten Konfiguration sind die Reaktionsplatten 63 starr an einem toroidalen Landeabschnitt 69 der Motorträgernabe 29 montiert, z. B. über den Schnappring 71; die Reibungsplatten 65 sind hingegen starr innerhalb von Passschlitzen in einem toroidalen Landeabschnitt 73 des Kupplungsflansches 33 eingesetzt. Alternative Konfigurationen können wahlweise die Reibungsplatten 65 an der Motorträgernabe 29 und die Reaktionsplatten 63 am Kupplungsflansch 33 montieren.
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Die Komprimierung des Kupplungspakets 64 zum Verriegeln der Kraftmaschinentrennkupplung 28 an die Motorträgernabe 29 und den Pumpendeckel 48 zur gemeinsamen Drehung damit, wird durch einen hydraulisch betätigten Kolben 66 bewirkt. Beispielsweise ist die Motorträgernabe 29 mit einer inneren Kolbenkammer 75 hergestellt, innerhalb der sich der Kolben 66 entlang einer allgemein geradlinigen Bahn (links-nachrechts und rechts-nach-links in 2) zwischen deaktivierten und aktivierten Positionen hin- und herbewegt. Ein Kolbendamm 68 ist zwischen dem Kolben 66 und dem Landeabschnitt 73 des Kupplungsflansches 33 auf der Motorträgernabe 29 starr eingesetzt. Dieser Kolbendamm 68 befindet sich auf dem Weg des Kolbens 66, wobei er eine Gesamtverfahrstrecke des Kolbens 66 begrenzt. Dadurch verhindert der Kolbendamm 68, dass der Kolben 66 den Kupplungsflansch 33 berührt. Eine schraubenförmige Rückstelldruckfeder 70, die sandwichartig zwischen dem Kolben 66 und dem Damm 68 angeordnet ist, dient dazu, den Kolben 68 vom Kolbendamm 66 weg in Richtung der deaktivierten Position des Kolbens vorzuspannen. Eine Außendurchmesserumfangsfläche des Kolbendamms 68 liegt ständig an eine Innendurchmesserfläche des Kolbens 66 an, während eine Innendurchmesseroberfläche des Kolbendamms 68 gleichzeitig an der Motorträgernabe 29 anliegt; dieser Anlageeingriff definiert eine Dammkammer 77 zwischen und dem Kolben 66 und dem Kolbendamm 68. Die Kammer 77 füllt sich mit Öl, wenn sich die Motorträgernabe 29 dreht; auf diese Weise wird eine gleiche Menge an zentrifugal unter Druck gesetztem Öl auf beiden Seiten des Kolbens 66 verteilt, um sicherzustellen, dass Zentrifugalkräfte, die auf jegliches verbleibendes Öl auf der Anlegeseite des Kolbens wirken, den Kolben 66 nicht versehentlich in Eingriff bringen und die Trennkupplung 28 anwenden.
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Die in 2 veranschaulichte Antriebsstrang-Architektur wendet eine TC-Durchführung von Getriebeöl an, um die KO-Kupplung 28 steuerbar zu aktivieren und zu deaktivieren. Insbesondere schließt das TC-Pumpengehäuse des Drehmomentwandlers 18 eine zylindrische vordere Kappe 79 ein, die starr am ringförmigen Pumpendeckel 48 angebracht ist. Wie gezeigt ist, ist die vordere Kappe 79 in der KO-Kupplung 28 eingefügt, um darauf eingesetzt zu sein und die Kupplungsnabe 31 fluidmäßig abzudichten. Obwohl sie als diskrete Komponenten gezeigt sind, die starr aneinander befestigt sind, können der Pumpendeckel 48 und die vordere Kappe 79 als eine einheitliche einteilige Struktur einstückig ausgebildet sein. Ein zentraler (erster) Fluidkanal 81 erstreckt sich durch die vordere Kappe 79 des TC-Pumpengehäuses, und verbindet dadurch einen internen Füllhohlraum 85 in der Kupplungsnabe 31 der KO-Kupplung 28 fluidmäßig mit einem Paar länglicher (erster) Kanäle 83, die sich in der Turbinenwelle 62 in der Längsrichtung erstrecken. Die Statorwelle 60 weist eine Innenbohrung 87 auf, die durch sie hindurch die Turbinenwelle 62 aufnimmt; die Turbinenwelle 62 ist mit einer (dritten) Fluidöffnung 89 versehen, die jeden Fluidkanal 83 mit der Innenbohrung 87 fluidmäßig verbindet. Eine weitere (vierte) Fluidöffnung 91 verbindet die internen Kanäle 83 der Turbinenwelle fluidmäßig mit einer TC-Füllkammer zum selektiven Betätigen der TC-Überbrückungskupplung 42. Die Motorträgernabe 29 schließt eine oder mehrere (erste) Fluidleitungen 93 ein, die die Kolbenkammer 75 fluidmäßig mit dem Hohlraum 85 in der Kupplungsnabe 31 über eine zweite Fluidöffnung 95, die durch die zylindrische Wand der Kupplungsnabe 31 definiert ist, verbindet.
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In Anlehnung an die obige Erörterung der TC-Durchführungsaktivierung der KO-Kupplung wird die Kraftmaschinentrennkupplung 28 von 2 durch die ECU 25 (oder eine andere ähnlich geeignete Fahrzeugsteuervorrichtung, ein Steuermodul oder eine Logikschaltung) selektiv aktiviert, um ein Befehlssignal an die Getriebepumpe 34 zu übertragen, um Öl vom Getriebesumpf 32 zu den Komponenten, die im Glockengehäuse 37 des Getriebes gelagert sind, unter Druck zu setzen und es ihnen zuzuführen. Getriebeöl wird aus dem Sumpf 32 und aus dem Nassgehäuse 61 durch die Innenbohrung 87 in der Statorwelle 60 gesaugt. Dieses Öl geht von der Innenbohrung 87 der Statorwelle, durch die Fluidöffnung 89, die sich durch die zylindrische Wand der Turbinenwelle 62 erstreckt, und in die in Längsrichtung länglichen Kanäle 83. Öl tritt aus Öffnungen an einem distalen Ende der Turbinenwelle 62 aus, fließt durch den Pumpendeckel 48 über die Fluidöffnung 81 in der vorderen Kappe 79 des TC-Pumpengehäuses und in den Füllraum 85 in der Kupplungsnabe 31. Unter Druck stehendes Getriebeöl tritt aus dem Füllhohlraum 85 durch die Fluidöffnung 95 der Kupplungsnabe und Trägernabenleitungen 93 aus und tritt in die Kolbenkammer 75 ein. Sobald sich diese Kammer 75 füllt, wird der Kolben 66 in Richtung Kupplungsflansch 33 in die aktivierte Position des Kolbens gedrückt (nach rechts in 2). Der Kolben 66 kommt dann in Eingriff und drückt gegen das Kupplungspaket 64, was bewirkt, dass die Reaktionsplatten 63 und die Reibungsplatten 65 reibschlüssig miteinander in Eingriff gelangen. Wenn die KO-Kupplung 28 vollständig in Eingriff steht (d. h. wenn kein Schlupf zwischen den Reaktions- und Reibungsplatten 63, 65 vorhanden ist), ist der Kupplungsflansch 33 reibschlüssig mit dem Landeabschnitt 69 der Motorträgernabe 29 gekoppelt, sodass sich die beiden Komponenten gemeinsam drehen.
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Die Kraftmaschinentrennkupplung 28 von 2 wird mindestens teilweise selektiv deaktiviert, indem Getriebeöl zurück durch den gleichen Fluidpfad, durch den es ursprünglich eingeführt wurde, abgelassen wird (z. B. werden die in dem vorhergehenden Absatz erörterten Fluidbewegungen in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt). Wenn Öl aus der Kolbenkammer 75 entleert wird, spannt die Rückstellfeder 70 den Kolben 66 vom Kolbendamm 68 weg in Richtung der deaktivierten Position des Kolbens vor (nach links in 2). Ferner kann das Getriebeöl aus dem Ölsumpf 32 durch einen zweiten Durchgang 99 und eine oder mehrere (zweite) Fluidleitungen 97 in der Motorträgernabe 29 und in die Dammkammer 77 gesaugt werden. Die Kraftmaschinentrennkupplung 28 wird selektiv deaktiviert, um die Kraftmaschine 12 vom Motor 14, TC 18 und Getriebe 16 durch Leiten von Öl in die Dammkammer 77 zu trennen. Das Füllen der Dammkammer 77 erzeugt ausreichend hydraulischen Druck, um den Kolben 66 vom Kupplungsflansch 33 weg zu schieben und dadurch den Kolben 66 aus dem Kupplungspaket 64 außer Eingriff zu bringen.
