DE102019118071A1

DE102019118071A1 - Drehmomentwandler und Antriebsstrang

Info

Publication number: DE102019118071A1
Application number: DE102019118071.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Kühnle; Thorsten Krause
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-07-04
Filing date: 2019-07-04
Publication date: 2021-01-07

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (15) und einen Antriebsstrang (10) mit solch einem Drehmomentwandler (15), wobei der Drehmomentwandler eine um eine Drehachse (30) drehbare Eingangsseite (35), eine Ausgangsseite (40), ein Pumpenrad (45), ein Turbinenrad (50), ein Leitrad (55) und ein eine Schalteinrichtung (65) zumindest abschnittsweise aufnehmendes Gehäuse (60) aufweist, wobei die Eingangsseite (35) mit einer elektrischen Maschine (20) und die Ausgangsseite (40) mit einem Getriebe (25) drehmomentschlüssig verbindbar sind, wobei das Pumpenrad (45) mit der Eingangsseite (35) wirkverbunden ist, wobei die Schalteinrichtung (65) zwischen einer ersten Schaltposition und einer zweiten Schaltposition schaltbar ist, und in der ersten Schaltposition das Leitrad (55) mit dem Gehäuse (60) und das Turbinenrad (50) mit der Ausgangsseite (40) drehmomentschlüssig verbindet, wobei in der zweiten Schaltposition die Schalteinrichtung (65) das Leitrad (55) mit der Ausgangsseite (40) und das Turbinenrad (50) mit dem Gehäuse (60) drehmomentschlüssig verbindet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehmomentwandler gemäß Patentanspruch 1 und einen Antriebsstrang gemäß Patentanspruch 9.
Es ist ein elektrischer Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug bekannt, wobei der Antriebsstrang eine elektrische Maschine und ein Differenzialgetriebe aufweist, wobei die elektrische Maschine direkt mit dem Differenzialgetriebe verbunden ist. Zur Ansteuerung der elektrischen Maschine ist ein Steuergerät mit Leistungselektronik vorgesehen, wobei jedoch aufgrund des zum Anfahren notwendigen hohen Drehmoments ein hoher elektrischer Strom von der Leistungselektronik für die elektrische Maschine zu steuern ist. Der hohe elektrische Strom bewirkt, dass die Leistungselektronik für diesen Fall ausgelegt sein muss und elektrische Leitungen zur Verbindung der Leistungselektronik mit einem elektrischen Energiespeicher und der Leistungselektronik mit der elektrischen Maschine hohe Leitungsquerschnitte aufweisen. Dadurch weist der Antriebsstrang ein hohes Systemgewicht auf.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Drehmomentwandler und einen verbesserten Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mittels eines Drehmomentwandlers gemäß Patentanspruch 1 und eines Antriebsstrangs gemäß Patentanspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Es wurde erkannt, dass ein verbesserter Drehmomentwandler für einen Antriebsstrang, insbesondere einen (rein)elektrischen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, dadurch bereitgestellt werden kann, dass der Drehmomentwandler eine um eine Drehachse drehbare Eingangsseite, eine Ausgangsseite, ein Pumpenrad, ein Turbinenrad, ein Leitrad und ein eine Schalteinrichtung zumindest abschnittsweise aufnehmendes Gehäuse aufweist. Die Eingangsseite ist mit einer elektrischen Maschine und die Ausgangsseite ist mit einem Getriebe drehmomentschlüssig verbindbar. Das Pumpenrad ist mit der Eingangsseite wirkverbunden. Die Schalteinrichtung ist zwischen einer ersten Schaltposition und einer zweiten Schaltposition schaltbar. In der ersten Schaltposition verbindet die Schalteinrichtung das Leitrad mit dem Gehäuse und das Turbinenrad mit der Ausgangsseite drehmomentschlüssig, vorzugsweise drehfest. In der zweiten Schaltposition verbindet die Schalteinrichtung das Leitrad mit der Ausgangsseite und das Turbinenrad mit dem Gehäuse drehmomentschlüssig, vorzugsweise drehfest.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Wandler in beide Drehrichtungen im Wandlerbetrieb betrieben werden kann und in beide Drehrichtungen jeweils eine Momentenüberhöhung bereitstellen kann, sodass durch die Momentenüberhöhung ein an der Ausgangsseite bereitgestelltes Drehmoment in zumindest einem Teilbereich eines Betriebs des Drehmomentwandlers größer ist als das an der Eingangsseite in den Drehmomentwandler eingeleitete Drehmoment. Dadurch eignet sich der Drehmomentwandler insbesondere zum Betrieb mit einer elektrischen Maschine, die in beide Drehrichtungen das Drehmoment zum Antrieb, beispielsweise des Kraftfahrzeugs, bereitstellen kann.
Insbesondere bei Kombination des Drehmomentwandlers in dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer elektrischen Maschine kann durch die Momentenüberhöhung die elektrische Maschine kleiner und leistungs- und/oder drehmomentschwächer ausgelegt werden, da sie insbesondere zum Anfahren des Kraftfahrzeugs ein geringeres Drehmoment als bei einem Direktantrieb zur Verfügung stellen muss. Dabei benötigt die elektrische Maschine geringere Ströme zum Ansteuern, sodass die Leistungselektronik ebenso mit geringeren elektrischen Maximalströmen und leichter ausgebildet sein kann. Dadurch wird eine Gewichtsersparnis bei der Leistungselektronik, an der elektrischen Maschine und an den elektrischen Leitungen erzielt. Zusätzlich kann eine Kühlung der elektrischen Maschine und/oder der Leistungselektronik und/oder der elektrischen Leitungen schwächer ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Eingangsseite in eine erste Drehrichtung um die Drehachse antreibbar, wobei die Schalteinrichtung bei Drehung der Eingangsseite in die erste Drehrichtung in die erste Schaltposition geschalten ist, wobei die Eingangsseite in eine gegenüber der ersten Drehrichtung umgekehrte zweite Drehrichtung um die Drehachse drehbar ist, wobei die Schalteinrichtung bei Drehung der Eingangsseite in die zweite Drehrichtung in die zweite Schaltposition geschalten ist.
Dadurch wird in beide Drehrichtungen durch den Drehmomentwandler jeweils die Momentenüberhöhung bereitgestellt, sodass mittels der Momentenüberhöhung das Kraftfahrzeug von der elektrischen Maschine auf einfache Art und Weise sowohl zur Vorwärtsfahrt als auch zur Rückwärtsfahrt angefahren und beschleunigt werden kann.
Vorteilhafterweise ist die Schalteinrichtung hydraulisch und/oder elektrisch und/oder magnetisch und/oder elektromagnetisch und/oder mechanisch betätigt.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Schalteinrichtung eine in axialer Richtung verschiebbare Verschiebeeinheit und das Gehäuse einen Leitradstutzen auf, wobei die Verschiebeeinheit zu dem Leitradstutzen in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist, wobei in der ersten Schaltstellung die Verschiebeeinheit den Leitradstutzen mit dem Leitrad drehfest verbindet und in der zweiten Schaltstellung die Verschiebeeinheit axial gegenüber der ersten Schaltstellung verschoben ist und die Ausgangsseite mit dem Leitrad drehfest verbindet.
In einer weiteren Ausführungsform begrenzt die Verschiebeeinheit wenigstens abschnittsweise einen, vorzugsweise gedichteten, Druckraum, wobei der Druckraum mit einer druckbeaufschlagten Druckflüssigkeit füllbar ist, um eine Betätigungskraft zum axialen Verschieben der Verschiebeeinheit zwischen der ersten Schaltposition in und der zweiten Schaltposition bereitzustellen.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Verschiebeeinheit mittels eines ersten Verzahnungseingriffs in der ersten Schaltposition mit dem Leitradstutzen verbunden. Zusätzlich oder alternativ ist die Verschiebeeinheit mittels eines zweiten Verzahnungseingriffs in der zweiten Schaltposition mit der Ausgangsseite verbunden.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Turbinenrad mittels eines dritten Verzahnungseingriffs mit der Verschiebeeinheit in der ersten Schaltposition mit der Ausgangsseite verbunden. Zusätzlich oder alternativ ist das Turbinenrad mittels eines vierten Verzahnungseingriffs mit der Verschiebeeinheit in der zweiten Schaltposition mit dem Leitradstutzen verbunden.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Drehmomentwandler eine Überbrückungskupplung zur schaltbaren Kopplung des Pumpenrads mit dem Turbinenrad auf. In der ersten Schaltposition ist die Überbrückungskupplung zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung schaltbar. In der Geschlossenstellung verbindet die Überbrückungskupplung das Pumpenrad drehmomentschlüssig mit dem Turbinenrad. In der zweiten Schaltposition ist die Überbrückungskupplung in die Offenstellung geschalten. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass sowohl bei Vorwärts- als auch bei Rückwärtsfahrt die Momentenüberhöhung auftreten kann. Ferner ist für die Rückwärtsfahrt keine Überbrückung notwendig, da in einem Lastkollektiv des Antriebsstrangs die Rückwärtsfahrt nur einen geringen Anteil aufweist.
Ein besonders einfacher, kostengünstiger und leichter Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen reinelektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs kann dadurch bereitgestellt werden, dass der Antriebsstrang die elektrische Maschine, ein Getriebe und einen Drehmomentwandler aufweist, wobei der Drehmomentwandler wie oben beschrieben ausgebildet ist. Die elektrische Maschine ist drehmomentschlüssig, vorzugweise drehfest mit der Eingangsseite, und die Ausgangsseite ist drehmomentschlüssig, vorzugsweise drehfest, mit dem Getriebe verbunden. Das Getriebe kann als Differenzialgetriebe oder Achsgetriebe ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform weist die elektrische Maschine einen Betriebszustand zum Antrieb des Kraftfahrzeugs zur Vorwärtsfahrt und einen weiteren Betriebszustand zum Antrieb des Kraftfahrzeugs in Rückwärtsfahrt auf, wobei im Betriebszustand die elektrische Maschine ausgebildet ist, die Eingangsseite mit der ersten Drehrichtung und im weiteren Betriebszustand die Eingangsseite mit der zweiten Drehrichtung anzutreiben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

1 einen schematischen Halblängsschnitt durch einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform in einem ersten Betriebszustand;
2 einen schematischen Halblängsschnitt durch den in 1 gezeigten Antriebsstrang in einem zweiten Betriebszustand;
3 einen Halblängsschnitt durch den in den 1 und 2 gezeigten schematisch dargestellten Antriebsstrang in einem dritten Betriebszustand;
4 einen schematischen Halblängsschnitt durch einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform in dem ersten Betriebszustand;
5 einen schematischen Halblängsschnitt durch den in 4 gezeigten Antriebsstrang in dem zweiten Betriebszustand;
6 einen Halblängsschnitt durch den in den 4 und 5 gezeigten schematisch dargestellten Antriebsstrang in dem dritten Betriebszustand;
7 einen schematischen Halblängsschnitt durch einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform in einem ersten Betriebszustand;
8 einen schematischen Halblängsschnitt durch den in 7 gezeigten Antriebsstrang in dem zweiten Betriebszustand;
9 einen Halblängsschnitt durch den in den 7 und 8 gezeigten schematisch dargestellten Antriebsstrang in einem dritten Betriebszustand;

1 zeigt einen schematischen Halblängsschnitt durch einen Antriebsstrang 10 für ein Kraftfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform in einem ersten Betriebszustand.
Der Antriebsstrang 10 weist einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 15, eine elektrische Maschine 20 und ein Getriebe 25 auf. Von besonderem Vorteil ist, wenn der Antriebsstrang 10 als rein elektrischer Antriebsstrang 10 ausgebildet ist und somit auf einen zusätzlichen weiteren Antriebsmotor, insbesondere auf eine Brennkraftmaschine, verzichtet wird. Alternativ kann der Antriebsstrang 10 auch als Hybridantriebsstrang ausgebildet sein, sodass der Antriebsstrang 10 neben der elektrischen Maschine 20 auch eine Brennkraftmaschine aufweist.
Der Antriebsstrang 10 kann beispielsweise als elektrische Achse für das Kraftfahrzeug ausgebildet sein. Dabei kann beispielsweise das Getriebe 25 als Differenzialgetriebe oder Achsgetriebe ausgebildet sein und/oder beispielsweise zwei Antriebsräder des Kraftfahrzeugs antreiben. Die elektrische Maschine 20 ist ausgebildet, das Kraftfahrzeug ausschließlich anzutreiben. Die elektrische Maschine 20 kann zusätzlich weitere Hilfsaggregate antreiben. Selbstverständlich können auch mehrere elektrische Achsen vorgesehen sein, beispielsweise um ein Allradfahrzeug anzutreiben. In diesem Fall treiben die elektrischen Maschinen 20 gemeinsam das Kraftfahrzeug gemeinsam an.
Der Drehmomentwandler 15 kann dabei beispielsweise als iTC (integrated Torque Converter)-Wandler ausgebildet sein. Der Drehmomentwandler 15 weist eine um eine Drehachse 30 drehbare Eingangsseite 35, eine um die Drehachse 30 drehbare Ausgangsseite 40, ein um die Drehachse 30 drehbares Pumpenrad 45, ein Turbinenrad 50, ein Leitrad 55, ein Gehäuse 60, eine Überbrückungskupplung 200 und eine Schalteinrichtung 65 auf. Das Gehäuse 60 (in 1 nur abschnittsweise dargestellt) begrenzt innenseitig einen Gehäuseinnenraum, wobei in dem Gehäuseinnenraum zumindest das Pumpenrad 45, das Turbinenrad 50, das Leitrad 55 und die Schalteinrichtung 65 angeordnet sind.
Die Eingangsseite 35 ist drehmomentschlüssig, vorzugsweise drehfest, mit einem Rotor 70 der elektrischen Maschine 20 verbunden. Die Eingangsseite 35 ist ihrerseits drehfest mit dem Pumpenrad 45 verbunden.
Die Ausgangsseite 40 ist mit einer Welle 75 des Antriebsstrangs 10 verbunden. Die Welle 75 kann als Abtriebswelle des Drehmomentwandlers 15 und gleichzeitig als Getriebeeingangswelle des Getriebes 25 ausgebildet sein. Dadurch ist die Ausgangsseite 40 drehmomentschlüssig, vorzugsweise drehfest, mit dem Getriebe 25 verbunden.
Axial zwischen dem Pumpenrad 45 und dem Turbinenrad 50 ist das Leitrad 55 angeordnet. Das Leitrad 55 ist mittels einer ersten Lageranordnung 80 radial und axial gegenüber dem Pumpenrad 45 und dem Turbinenrad 50 gelagert. Das Leitrad 55, das Pumpenrad 45 und das Turbinenrad 50 begrenzen zusammen einen Wandlerraum 76. Der Wandlerraum 76 ist mit einer Wandlerflüssigkeit 77, vorzugsweise einem Wandleröl, gefüllt. Die Überbrückungskupplung 200 verbindet in einem geschlossenen Zustand das Pumpenrad 45 mit dem Turbinenrad 50. Im ersten Betriebszustand ist die Überbrückungskupplung 200 geöffnet, sodass das Turbinenrad 50 gegenüber dem Pumpenrad 45 verdrehbar ist. In einem zweiten Betriebszustand des Antriebsstrangs 10 ist die Überbrückungskupplung 200 geschlossen.
Ferner ist axial zwischen dem Pumpenrad 45 und dem Turbinenrad 50 sowie radial innenseitig zum Leitrad 55 die Schalteinrichtung 65 angeordnet. Die Schalteinrichtung 65 weist eine in axialer Richtung verschiebbare Verschiebeeinheit 85, eine zweite Lageranordnung 90 und eine erste Spanneinheit 95 auf.
Die Verschiebeeinheit 85 weist ein erstes Verschiebeelement 100 und ein axial versetzt zu dem ersten Verschiebeelement 100 angeordnetes zweites Verschiebeelement 105 auf. Axial zwischen dem ersten Verschiebeelement 100 und dem zweiten Verschiebeelement 105 ist die zweite Lageranordnung 90 angeordnet, sodass das erste Verschiebeelement 100 gegenüber dem zweiten Verschiebeelement 105 mit einer Differenzdrehzahl betrieben werden kann.
Axial, in 1 beispielhaft gegenüberliegend zur Eingangsseite 35, ist die erste Spanneinheit 95 angeordnet. Die erste Spanneinheit 95 stützt sich an einer ersten Seite an dem zweiten Verschiebeelement 105 und an einer zur ersten Seite axial gegenüberliegenden zweiten Seite an einem Turbinenflansch 110 des Turbinenrads 50 ab. Die erste Spanneinheit 95 kann in Axialrichtung vorgespannt sein.
Das Gehäuse 60 ist drehfest im Kraftfahrzeug angeordnet und weist einen Leitradstutzen 115 auf. Der Leitradstutzen 115 ist beispielhaft in Radialrichtung zwischen der Verschiebeeinheit 85 und der Welle 75 angeordnet. Der Leitradstutzen 115 kann hohlzylindrisch ausgebildet sein.
Zur Führung der Verschiebeeinheit 85 kann das Pumpenrad 45 ein Eingriffselement 120 aufweisen, das beispielsweise hohlzylindrisch ausgebildet ist und in eine korrespondierend ausgebildete Ausnehmung 125 des ersten Verschiebeelements 100 eingreift. Das Eingriffselement 120 kann an einem in einer Drehebene verlaufenden Radialflanschbereich 121 eines Pumpenflanschs 122 des Pumpenrads 45 angeordnet sein. Das Eingriffselement 120 kann dabei radial außenseitig zu dem Leitradstutzen 115 am Pumpenrad 45 angeordnet sein und zusammen mit dem Leitradstutzen 115 einen Ringspalt begrenzen.
Die Schalteinrichtung 65 weist eine erste Schaltstellung und eine zweite Schaltstellung auf. In der ersten Schaltstellung, wie sie in 1 gezeigt ist, ist die Verschiebeeinheit 85 auf der zum Pumpenrads 45 und somit auf der zur Eingangsseite 35 zugewandten Seite angeordnet. Dabei greift das Eingriffselement 120 überwiegend, nahezu vollständig, in die Ausnehmung 125 ein.
Das Leitrad 55 weist radial innenseitig eine erste Innenverzahnung 130 auf. Das erste Verschiebeelement 100 weist radial außenseitig eine korrespondierend zur ersten Innenverzahnung 130 ausgebildete erste Außenverzahnung 135 auf, wobei in montiertem Zustand des Drehmomentwandlers 15 und in beiden Schaltpositionen die erste Außenverzahnung 135 in die erste Innenverzahnung 130 derart eingreift, dass das erste Verschiebeelement 100 drehmomentschlüssig, vorzugsweise drehfest, mit dem Leitrad 55 verbunden ist, wobei jedoch in Axialrichtung das erste Verschiebeelement 100 gegenüber dem Leitrad 55 durch den Eingriff der ersten Innenverzahnung 130 und der ersten Außenverzahnung 135 ineinander axial verschiebbar ist. Durch die erste Lageranordnung 80 ist eine Axialposition des Leitrads 55 festgelegt.
Radial innenseitig weist das erste Verschiebeelement 100 eine zweite Innenverzahnung 140 auf. Das zweite Verschiebeelement 105 weist radial innenseitig eine dritte Innenverzahnung 145 auf. Die zweite Innenverzahnung 140 und die dritte Innenverzahnung 145 sind vorzugsweise identisch zueinander ausgebildet.
Ferner weist die Welle 75 eine zweite Außenverzahnung 150 und der Leitradstutzen 115 eine dritte Außenverzahnung 155 auf. Mit der zweiten Außenverzahnung 150 durchgreift die Welle einen Axialspalt 160 des Leitradstutzens 115.
Beidseitig des Axialspalts 160 ist die dritte Außenverzahnung 155 an dem Leitradstutzen 115 angeordnet. Die zweite Außenverzahnung 150 und die dritte Außenverzahnung 155 sind korrespondierend zur zweiten Innenverzahnung 140 und zur dritten Innenverzahnung 145 ausgebildet. Somit sind die zweite Außenverzahnung 150 und die dritte Außenverzahnung 155 identisch zueinander ausgebildet.
Zusätzlich weist das Turbinenrad 50 an dem Turbinenflansch 110 eine vierte Innenverzahnung 185 auf. Das zweite Verschiebeelement 105 weist eine vierte Außenverzahnung 190 auf, wobei die vierte Außenverzahnung 190 korrespondierend zur vierten Innenverzahnung 185 ausgebildet ist und in die vierte Innenverzahnung 185 in beiden Schaltpositionen eingreift. Dadurch ist das zweite Verschiebeelement 105 drehfest, aber axial verschiebbar mit dem Turbinenrad 50 verbunden.
Das erste Verschiebeelement 100 begrenzt mit einer Druckfläche 165, die beispielsweise in einer Drehebene verlaufen kann, zusammen mit dem Radialflanschbereich 121 des Pumpenrads 45 und dem Eingriffselement 120 einen Druckraum 170.
Der Druckraum 170 kann mit einer Druckflüssigkeit, vorzugsweise einem Drucköl 175, befüllt werden. Die Druckflüssigkeit kann identisch zu der Wandlerflüssigkeit 77 sein. Zusätzlich kann zum Abströmen der Druckflüssigkeit 175 aus dem Druckraum 170 und um somit eine Umströmung des Eingriffselements 120 in der Ausnehmung 125 zu vermeiden, ein Dichtmittel 178 in der Ausnehmung 125 angeordnet sein.
Um ein gezieltes Abströmen der Druckflüssigkeit aus dem Druckraum 170 zu ermöglichen, kann ferner zwischen dem Dichtmittel 178 und dem Radialteilbereich 121 in dem Eingriffselement 120 eine erste Blende 205 angeordnet sein, die ein Durchströmen des Eingriffselements 120 radial nach außen hin in Richtung des Wandlerraums 76 erlaubt.
Die Druckflüssigkeit 175 kann beispielsweise von dem Getriebe 25 über einen ersten Druckkanal 177, der radial außenseitig durch den Pumpenflansch 122 und radial innenseitig durch den Leitradstutzen 115 begrenzt wird, in den Druckraum 170 geführt werden. Dabei ist im ersten Betriebszustand und in der ersten Schaltposition die Druckflüssigkeit 175 in dem Druckraum 170 mit einem ersten Druck p₁ beaufschlagt.
Zur Positionierung und zum Halten der Verschiebeeinheit 85 in der ersten Schaltposition ist von besonderem Vorteil, wenn die erste Spanneinheit 95 vorgespannt ist und eine in Axialrichtung wirkende erste Spannkraft F_S1 bereitstellt. Die erste Spannkraft F_S1 wirkt in axialer Richtung gegen das zweite Verschiebeelement 105 in Richtung der Eingangsseite 35. Die erste Spannkraft F_S1 wirkt gegen eine über die Druckfläche 165 in das erste Verschiebeelement 100 eingeleitete erste Betätigungskraft F_B1 und ist größer als die erste Betätigungskraft F_B1 im ersten Betriebszustand.
In der ersten Schaltposition greift die zweite Innenverzahnung 140 in die dritte Außenverzahnung 155 ein. In der ersten Schaltstellung der Schalteinrichtung 65 verbindet somit das erste Verschiebeelement 100 das Leitrad 55 mit dem Leitradstutzen 115 drehfest.
Ferner greift in der ersten Schaltposition die vierte Außenverzahnung 190 in die vierte Innenverzahnung 185 ein. Radial innenseitig greift die dritte Innenverzahnung 145 in der ersten Schaltposition in die zweite Außenverzahnung 150 ein, sodass das zweite Verschiebeelement 105 mit der Ausgangsseite 40, vorzugsweise mit der Welle 75, drehfest verbunden ist.
Die elektrische Maschine 20 kann in dem ersten Betriebszustand derart angesteuert werden, dass der Rotor 70 in eine erste Drehrichtung rotiert. Die erste Drehrichtung dient dazu, das Kraftfahrzeug in Vorwärtsfahrt zu bewegen. Ferner kann die elektrische Maschine derart angesteuert und bestromt werden, dass der Rotor 70 in einem dritten Betriebszustand des Antriebsstrangs 10 in eine zweite Drehrichtung rotiert, die in umgekehrter Richtung zu der ersten Drehrichtung ist. In der zweiten Drehrichtung kann die elektrische Maschine 20 das Kraftfahrzeug beispielsweise für eine Rückwärtsfahrt antreiben. Üblicherweise wird das Kraftfahrzeug mehr in Vorwärtsfahrt als in Rückwärtsfahrt bewegt.
Im ersten Betriebszustand und in der ersten Schaltposition wird der Drehmomentwandler 15 wie ein konventioneller (iTC-)Drehmomentwandler betrieben. Dabei treibt die elektrische Maschine 20 über die Eingangsseite 35 das Pumpenrad 45 an und das Pumpenrad 45 fördert die Wandlerflüssigkeit 77 im Wandlerraum 76. Das Turbinenrad 50 ist über die im Wandlerraum 76 zirkulierende Wandlerflüssigkeit 77 hydrodynamisch mit dem Pumpenrad 45 gekoppelt.
Das Turbinenrad 50 leitet über die drehfeste Kopplung mittels des zweiten Verschiebeelements 105 mit der Welle 75 die von der elektrischen Maschine 20 bereitgestellte Leistung zumindest teilweise an das Getriebe 25 weiter. Dabei ist eine Drehzahl der Eingangsseite 20 unterschiedlich zu einer Drehzahl der Ausgangsseite. Durch die Festlegung des Leitrads 55 auf dem Leitradstutzen 115 tritt die für hydrodynamische Drehmomentwandler 15 typische Momentenüberhöhung (insbesondere beim Anfahren des Kraftfahrzeugs) auf. Dabei wird unter einer Momentenüberhöhung verstanden, dass das an der Eingangsseite 35 in den Drehmomentwandler 15 eingeleitete Drehmoment (der elektrischen Maschine 20) geringer ist als das an der Ausgangsseite 40 in die Welle 75 geleitete (Abtriebs-)Drehmoment.
Durch die Momentenüberhöhung kann elektrischer Strom, insbesondere ein Anfahrstrom, zum Betrieb bzw. zum Anfahren der elektrischen Maschine 20 reduziert sein, sodass eine zur Ansteuerung der elektrischen Maschine 20 notwendige Leistungselektronik eines Steuergeräts für geringere Stromstärken ausgelegt sein kann. Dadurch kann die Leistungselektronik zur Ansteuerung der elektrischen Maschine 20 besonders einfach und leicht ausgebildet sein. Ferner können Leitungsquerschnitte von elektrischen Leitungen zur Verbindung der Leistungselektronik des Steuergeräts mit der elektrischen Maschine 20 gering gewählt sein, sodass der Antriebsstrang 10 besonders leicht ausgebildet ist. Des Weiteren wird eine Überhitzung der elektrischen Maschine 20 durch den geringen Anfahrstrom vermieden, sodass auch eine Kühlung der elektrischen Maschine 20 klein dimensioniert sein kann, und/oder auf eine aktive Kühlung verzichtet werden kann.
Während des Anfahrens im ersten Betriebszustands des Antriebsstrangs nimmt eine Differenzdrehzahl zwischen dem Pumpenrad 45 und dem Turbinenrad 50 ab.
2 zeigt einen schematischen Halblängsschnitt durch den in 1 gezeigten Antriebsstrang 10 in dem zweiten Betriebszustand.
Bei Unterschreiten einer vordefinierten Differenzdrehzahl durch die Differenzdrehzahl zwischen dem Pumpenrad 45 und dem Turbinenrad 50 kann die Überbrückungskupplung 200 geschlossen werden, um das Pumpenrad 45 drehmomentschlüssig mit dem Turbinenrad 50 zu verbinden. Dazu kann, wie in 2 gezeigt, von dem Getriebe 25 zur Steuerung der Überbrückungskupplung 200 über einen zweiten Druckkanal 201 mit umgekehrter Flussrichtung gegenüber 1 die Druckflüssigkeit 175 in einen weiteren Druckraum 202 (rückseitig des Turbinenrads 50 angeordnet) geleitet werden. Die Druckflüssigkeit 175 ist mit Druck beaufschlagt und wird durch das Getriebe 25 über den zweiten Druckkanal 201 in den Drehmomentwandler 15 geleitet. Der zweite Druckkanal 201 verläuft dabei zwischen der Welle 75 und dem Leitradstutzen 115 auf der zur Eingangsseite 35 gegenüberliegenden Seite. Der zweite Druckkanal 201 ist rückseitig des Turbinenrads 50 (bezogen auf die Eingangsseite 30) radial nach außen zu dem weiteren Druckraum 202 der Überbrückungskupplung 200 geführt.
Mittels der Druckflüssigkeit 175 wird in 2 nach Unterschreiten der vordefinierten Differenzdrehzahl zwischen Pumpenrad 45 und Turbinenrad 50 die Überbrückungskupplung 200 mittels einer im weiteren Druckraum 202 mit der druckbeaufschlagten Druckflüssigkeit 175 erzeugten zweiten Betätigungskraft F_B2 geschlossen. Dabei wird die aus dem weiteren Druckraum 202 über die Überbrückungskupplung 200 abströmende Druckflüssigkeit 175 über den Wandlerraum 76 und über den Druckraum 170 zum Getriebe 25 (rück-) geführt. Dabei weist im Druckraum 170 die Druckflüssigkeit 175 einen zweiten Druck p₂ auf, der geringer ist als der erste Druck p₁, wenn die Differenzdrehzahl zwischen Pumpenrad 45 und Turbinenrad 50 oberhalb der vordefinierten Differenzdrehzahl ist und die Überbrückungskupplung 200 geöffnet ist. Die Schalteinrichtung 65 befindet sich in geschlossenem Zustand der Überbrückungskupplung 200 in der ersten Schaltposition.
Der zweite Betriebszustand eignet sich besonders gut zur Vorwärtsfahrt nach Überschreiten einer vordefinierten Fahrgeschwindigkeit.
3 zeigt einen schematischen Halblängsschnitt durch den in den 1 und 2 gezeigten Antriebsstrang 10 in dem dritten Betriebszustand.
Dabei ist die Schalteinrichtung 65 in die zweite Schaltposition geschalten. Dies erfolgt dadurch, dass die Druckflüssigkeit 175 einen dritten Druck p₃ aufweist, wobei der dritte Druck p₃ größer als der erste und der zweite Druck p₁, p₂ ist. Die Druckflüssigkeit 177 wird über den ersten Druckkanal 177 in den Druckraum 170 von dem Getriebe 25 geleitet.
Der dritte Druck p₃ liegt in dem Druckraum 170 an dem ersten Verschiebeelement 100 an und wirkt auf das erste Verschiebeelement 100 in Axialrichtung gegen die erste Spannkraft F_S1, wobei die über das erste Verschiebeelement 100 und die Druckflüssigkeit 175 erzeugte erste Betätigungskraft F_B1 größer als die erste Spannkraft F_S1 ist, sodass die Spanneinheit 95 gestaucht wird und die Verschiebeeinheit 85 gegenüber der in den 1 und 2 gezeigten ersten Schaltposition in die zweite Schaltposition geschalten ist.
Dabei greifen die erste Innenverzahnung 130 und die erste Außenverzahnung 135 ineinander ein, sodass das erste Verschiebeelement 100 drehfest mit dem Leitrad 55 verbunden ist. In der zweiten Schaltposition greift jedoch die zweite Innenverzahnung 140 des ersten Verschiebeelements 100 in die zweite Außenverzahnung 150 ein, sodass über das erste Verschiebeelement 100 das Leitrad 55 mit der Welle 75 drehfest gekoppelt ist. Dadurch ist nun gegenüber der in den 1 und 2 gezeigten Ausgestaltung das Leitrad 55 um die Drehachse 30 drehbar gelagert.
Ferner greift die vierte Außenverzahnung 190 in die vierte Innenverzahnung 185 ein, jedoch ist durch die erste Betätigungskraft F_B1 das zweite Verschiebeelement 105 axial gegenüber der ersten Schaltposition (vgl. 1 und 2) in Richtung der Ausgangsseite 40 verschoben und verspannt die Spanneinheit 95.
Die dritte Innenverzahnung 145 greift in die dritte Außenverzahnung 155 ein, sodass das zweite Verschiebeelement 105 das Turbinenrad 50 drehfest mit dem Leitradstutzen 115 verbindet und somit das Turbinenrad 50 ortsfest und nicht rotierend um die Drehachse 30 angeordnet ist. Die zweite Lageranordnung 90 erlaubt dabei die Übertragung der ersten Betätigungskraft F_B1 zwischen dem ersten Verschiebeelement 100 und dem zweiten Verschiebeelement 105 an die Spanneinheit 95 und gleichzeitig eine Relativverdrehung des ersten Verschiebeelements 100 um die Drehachse 30 gegenüber dem zweiten Verschiebeelement 105.
In der zweiten Schaltposition und dem dritten Betriebszustand wird die elektrische Maschine 20 derart gesteuert, dass der Rotor 75 mit der zweiten Drehrichtung um die Drehachse 30 rotiert, wobei die zweite Drehrichtung zur Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs genutzt wird. In der zweiten Schaltstellung wirkt das Pumpenrad 45 weiterhin als Pumpenrad und fördert die Wandlerflüssigkeit 177. Durch die Festlegung des Turbinenrads 50 übernimmt das Turbinenrad 50 die Funktion der Umlenkung der Wanderflüssigkeit 177 und übernimmt die Funktion des Leitrads 55 in einem konventionel betriebenen Drehmomentwandler und/oder wie in 1 erläutert. Das Leitrad 55 übernimmt in dem dritten Betriebszustand nun die Funktion des Turbinenrads 50 in dem in 1 gezeigten ersten Betriebszustand, wobei durch die Festlegung des Turbinenrads 50 sich eine Drehmomentüberhöhung an dem Leitrad 55 einstellt, sodass auch bei Rückwärtsfahrt der Drehmomentwandler 15 das von der elektrischen Maschine 20 bereitgestellte Drehmoment zum Antrieb des Getriebes 25 wandelt. Das Drehmoment wird über das Leitrad 55 und das erste Verschiebeelement 100 an die Ausgangsseite 40 und die Welle 75 an das Getriebe 25 zum Antrieb des Kraftfahrzeugs übertragen. Im dritten Betriebszustand verbleibt die Überbrückungskupplung 200 in geöffnetem Zustand, auch wenn die vordefinierte Differenzdrehzahl durch die Differenzdrehzahl zwischen dem Pumpenrad 45 und dem Leitrad 55 unterschritten wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass je nach Ausgestaltung des Drehmomentwandlers 15 das Leitrad 55 zusätzlich einen Freilauf aufweisen kann. Auch kann auf den Freilauf des Leitrads 55 verzichtet werden. Anstatt des Verzahnungseingriffes und somit der formschlüssigen Verbindung der Verschiebeeinheit 85 mit dem Leitrad 55, dem Turbinenrad 50, der Ausgangsseite 40 und den Leitradstutzen 115 wäre auch denkbar, dass ein Reibschluss, beispielsweise mittels eines Reibmittels, insbesondere einer Reibkupplung, erzielt wird, um die beiden Schaltzustände der Schalteinrichtung 65 zu realisieren. Zusätzlich können auch Synchronisierungselemente, beispielsweise Synchronringe, vorgesehen sein, um das Schalten der Schalteinrichtung 65 zwischen der ersten Schaltposition und der zweiten Schaltposition zuverlässig sicherzustellen.
In einer alternativen Ausgestaltung wird beispielsweise anstatt der fluidischen Betätigung der Verschiebeeinheit 85 die Verschiebeeinheit 85 elektrisch und/oder mechanisch und/oder elektromagnetisch betätigt.
4 zeigt einen Halblängsschnitt durch einen Antriebsstrang 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform in dem ersten Betriebszustand.
Der Antriebsstrang 10 ist im Wesentlichen identisch zu dem in den 1 bis 3 gezeigten Antriebsstrang 10 ausgebildet. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede des in 4 gezeigten Antriebsstrangs 10 gegenüber dem in 1 bis 3 gezeigten Antriebsstrang 10 eingegangen.
Zusätzlich weist der Drehmomentwandler 15 eine zweite Spanneinheit 206 und eine dritte Lageranordnung 210 auf. Die zweite Spanneinheit 206 kann beispielsweise wenigstens eine Druckfeder aufweisen. Die zweite Spanneinheit 206 kann vorgespannt sein. Die zweite Spanneinheit 206 stützt sich an einer Seite an dem Turbinenflansch 110 und an einer anderen Seite an der dritten Lageranordnung 210 ab. Die zweite Spanneinheit 206 drückt in vorgespanntem Zustand das Turbinenrad 50 in Richtung des Pumpenrads 45, sodass die Überbrückungskupplung 200 im Normalbetrieb (zweiter Betriebszustand) des Antriebsstrangs 10 durch die zweite Spanneinheit 206 geschlossen ist und somit die Reibbeläge der Überbrückungskupplung 200 aneinander anliegen.
Um den Antriebsstrang 10 im ersten Betriebszustand zu betreiben, wird, wie in 1, die Druckflüssigkeit 175 über den ersten Druckkanal 177 bereitgestellt. Die Druckflüssigkeit 175 weist einen vierten Druck p₄ auf, wobei der vierte Druck p₄ höher ist als der in den 1 bis 3 beschriebene erste bis dritte Druck p₁ bis p₃. Die Druckflüssigkeit 175 wird von der Eingangsseite 35 her über den ersten Druckkanal 177 in den Druckraum 170 eingeleitet. Die erste Spanneinheit 95 ist dabei derart zu der zweiten Spanneinheit 206 ausgebildet, dass beim vierten Druck p₄ die durch das erste Verschiebeelement 100 erzeugte erste Betätigungskraft F_B1 kleiner ist als die erste Spannkraft F_S1, sodass beim Anlegen des vierten Drucks p₄ die Verschiebeeinheit 85 nicht von dem ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand geschalten wird.
Die Druckflüssigkeit 175 strömt über die erste Blende 205 hin radial nach außen durch den Wandlerraum 76 zu der Überbrückungskupplung 200, wobei die zweite Spanneinheit 206 und/oder die erste Blende 205 so dimensioniert ist, dass die Druckflüssigkeit 175 die Überbrückungskupplung 200 mit einem nach der ersten Blende 205 anliegenden weiteren Druck eine zweite in axialer Richtung wirkende Betätigungskraft F_B2 erzeugt. Die erste und zweite Betätigungskraft F_B1, F_B2 wirken gegen die durch die zweite Spanneinheit 206 erzeugte zweite Spannkraft F_S2 zum Öffnen der Überbrückungskupplung 200 und verpressen die zweite Spanneinheit 206. Die erste Spanneinheit 95 wird dabei nicht verpresst.
Dadurch kann in der Vorwärtsfahrt, also wenn die elektrische Maschine 20 derart gesteuert wird, dass der Rotor 70 mit der ersten Drehrichtung rotiert, der Drehmomentwandler 15 im Wandlerbetrieb betrieben werden und eine Momentenüberhöhung an dem Turbinenrad 50 erzeugt werden, sodass insbesondere beim Anfahren des Kraftfahrzeugs das von der elektrischen Maschine 20 erzeugte Drehmoment geringer sein kann als wenn die elektrische Maschine direkt (ohne Drehmomentwandler) mit dem Getriebe 25 verbunden ist.
5 zeigt einen Halblängsschnitt durch den in 4 gezeigten Antriebsstrang 10 in dem zweiten Betriebszustand.
Bei Unterschreiten der vordefinierten Differenzdrehzahl durch die Differenzdrehzahl zwischen dem Pumpenrad 45 und dem Turbinenrad 50 wird der Druck der Druckflüssigkeit 175 vom Getriebe 25 vom vierten Druck p₄ auf einen fünften Druck p₅ im Druckraum 170 reduziert. Dadurch ist die auf die zweite Spanneinheit 206 wirkende erste und zweite Betätigungskraft F_S1, F_B2 geringer als in 4 erläutert, sodass die zweite Spanneinheit 206 die Überbrückungskupplung 200 schließt und die Eingangsseite 35 direkt mit der Ausgangsseite 40 reibschlüssig verbunden ist. Beim fünften Druck p₅ ist ferner die Verschiebeeinheit 85 in der ersten Schaltposition, sodass bei Vorliegen des fünften Drucks p₅ der Drehmomentwandler nicht zum Anfahren für Rückwärtsfahrt mit Momentenüberhöhung geeignet ist.
6 zeigt einen Halblängsschnitt durch den in den 4 und 5 gezeigten Antriebsstrang 10 im dritten Betriebszustand.
Die Druckflüssigkeit 175 wird zum Schalten der Schalteinrichtung 65 mit einem sechsten Druck p₆ in den Druckraum 170 eingeleitet, wobei der sechste Druck p₆ größer als der vierte und fünfte Druck p₄, p₅ ist. Die Druckflüssigkeit 175 wirkt mit dem sechsten Druck p₆ auf das erste Verschiebeelement 100 und erzeugt die erste Betätigungskraft F_B1 und verschiebt die Verschiebeeinheit 85 aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung.
Gleichzeitig wird durch die Druckflüssigkeit 175 nach der ersten Blende 205 die zweite Betätigungskraft F_B2 bereitgestellt und die Überbrückungskupplung 200 geöffnet, sodass der Drehmomentwandler 15 durch die Überbrückungskupplung 200 nicht überbrückt ist und somit der Antriebsstrang 10 in den Wandlerbetrieb geschalten ist.
Durch die in den 4 bis 6 beschriebene Ausgestaltung und Verschaltung des Leitrads 55 mit der Welle 75 und der Festlegung des Turbinenrads 50 mittels der Kopplung mit den Leitradstutzen 115 wird auch für die Rückwärtsfahrt, also wenn die elektrische Maschine 20 derart gesteuert wird, dass der Rotor 70 in die zweite Drehrichtung rotiert, die Momentenüberhöhung erzielt, sodass auch zum Anfahren für Rückwärtsfahrt das von der elektrischen Maschine 20 bereitzustellende Drehmoment reduziert ist im Vergleich dazu, wenn die elektrische Maschine 20 direkt mit dem Getriebe 25 verbunden wäre.
7 zeigt einen Halblängsschnitt durch einen Antriebsstrang 10 gemäß einer dritten Ausführungsform in dem ersten Betriebszustand.
Der Antriebsstrang 10 ist im Wesentlichen identisch zu den in den 1 bis 6 gezeigten Antriebssträngen 10 ausgebildet. Abweichend dazu ist der Drehmomentwandler 15 nicht als iTC-Wandler, sondern als konventioneller Drehmomentwandler ausgebildet, bei dem die Überbrückungskupplung 200 axial versetzt zu dem Pumpenrad 45 und dem Turbinenrad 50 angeordnet ist. Auch eine andere Anordnung wäre denkbar.
Zusätzlich kann der Antriebsstrang 10 noch eine Dämpfereinrichtung 215 aufweisen, wobei die Dämpfereinrichtung 215 beispielsweise ein Fliehkraftpendel 220 und/oder einen Torsionsschwingungsdämpfer 225 aufweisen kann. Die Dämpfereinrichtung 215 kann im Drehmomentfluss zwischen der Eingangsseite 35 und der Ausgangsseite 40 dem Turbinenrad 50 nachgeschaltet sein. Dies hat zur Folge, dass bei Rückwärtsfahrt, also wenn die Schalteinrichtung 65 sich in der zweiten Schaltposition befindet, die Dämpfereinrichtung 215 deaktiviert ist.
Zum Betrieb des Antriebsstrangs 10 im ersten Betriebszustand mit geöffneter Überbrückungskupplung 200 wird wie in 1 erläutert über den ersten Druckkanal 177 die Druckflüssigkeit 175 mit dem ersten Druck p₁ vom Getriebe 25 in den Druckraum 170 eingeleitet. Die Druckflüssigkeit 175 strömt über die erste Blende 205 aus dem Druckraum 170 ab und durchströmt den Wandlerraum 76 radial nach außen hin. Die Druckflüssigkeit 175 strömt aus dem Wandlerraum 76 über das Turbinenrad 50 in Richtung des weiteren Druckraums 202. Beim Einströmen in den weiteren Druckraum 202 passiert die Druckflüssigkeit 175 eine zweite Blende 235, die beispielhaft radial innenseitig zu der Überbrückungskupplung 200 angeordnet ist. Aus dem weiteren Druckraum 230 strömt die Druckflüssigkeit 175 radial innenseitig durch eine Ablauföffnung 240 in den zweiten Druckkanal 201 zum Getriebe 25 ab.
Bei Anlegen des ersten Drucks p₁ ist die erste Betätigungskraft F_B1 kleiner als die erste Spannkraft F_S1, sodass die erste Spanneinheit 95 die Verschiebeeinheit 85 in der ersten Schaltposition hält. Die zweite Betätigungskraft F_B2 der Druckflüssigkeit im weiteren Druckraum 202 reicht nicht aus, um die Überbrückungskupplung 200 zu schließen. Dadurch wird der Drehmomentwandler 15 konventionell betrieben und mittels der Wandlerflüssigkeit 76 und des festgelegten Leitrads 55 wird die Momentenüberhöhung am Turbinenrad 50 erzielt.
8 zeigt einen Halblängsschnitt durch den in 7 gezeigten Antriebsstrang 10 im zweiten Betriebszustand.
Abweichend dazu ist die Strömungsrichtung der Druckflüssigkeit 175 gegenüber 7 in umgekehrter Richtung, sodass die Druckflüssigkeit 175 über den zweiten Druckkanal 201 in den weiteren Druckraum 202 eingeleitet wird. Aus dem weiteren Druckraum 202 strömt die Druckflüssigkeit 175 an der Dämpfereinrichtung 215 vorbei in den Wandlerraum 76. Nach Durchströmen der ersten Blende 205 weist die Druckflüssigkeit im Druckraum 170 den zweiten Druck p₂ auf, wobei der zweite Druck p₂ geringer als der erste Druck p₁ ist. Aus dem Druckraum 170 strömt die Druckflüssigkeit 175 über den ersten Druckkanal 177 zu dem Getriebe 25 ab.
Mittels der umgekehrten Strömungsrichtung wird im weiteren Druckraum 230 mittels der Druckflüssigkeit 175 die zweite Betätigungskraft F_B2 zum Schließen der Überbrückungskupplung 200 erzeugt. Dadurch wird das Pumpenrad 45 drehmomentschlüssig mit dem Turbinenrad 50 reibschlüssig verbunden. In den zweiten Betriebszustand schaltet das Getriebe 25 den Drehmomentwandler 15, wenn die Differenzdrehzahl zwischen dem Pumpenrad 45 und dem Turbinenrad 50 die vordefinierte Differenzdrehzahl unterschreitet. Die Schalteinrichtung 65 befindet sich in der ersten Schaltposition.
9 zeigt einen Halblängsschnitt durch den in den 7 und 8 gezeigten Antriebsstrang 10 im dritten Betriebszustand.
In 9 wird die Druckflüssigkeit 175 mit dem dritten Druck p₃ über den ersten Druckkanal 177 in den Druckraum 170 eingeleitet. Der dritte Druck p₃ ist größer als der erste und zweite Druck p₁, p₂. Mit dem dritten Druck p₃ wird, wie in 3 erläutert, die erste Betätigungskraft F_B1 erzeugt, die größer ist als die erste Spannkraft F_S1, sodass die Verschiebeeinheit 85 in die zweite Schaltposition axial geschoben ist und die Spanneinheit 95 verpresst ist. Dadurch wird das Turbinenrad 50 mit dem Leitradstutzen 115 und das Leitrad 55 auf die Welle 75 geschalten. Gleichzeitig ist die Überbrückungskupplung 200 durch die erste und zweite Betätigungskraft F_B1, F_B2 der Druckflüssigkeit 175 geöffnet. Dadurch tritt im Betrieb des Drehmomentwandlers 15 die Momentenüberhöhung auch für die Rückwärtsfahrt, also wenn die elektrische Maschine 20 mit der zweiten Drehrichtung betrieben wird, auf, sodass die elektrische Maschine 20 nur ein geringes Drehmoment zum Anfahren auch bei Rückwärtsfahrt bereitstellen muss. Die Druckflüssigkeit 175 strömt aus dem Druckraum 170 wie in 7 beschrieben weiter zum Getriebe 25 ab.
In einer Weiterbildung der in 1 bis 9 gezeigten Ausgestaltungen des Antriebsstrangs 10 ist auch denkbar, dass beispielsweise der Drehmomentwandler 15 statt der in den 1 bis 9 gezeigten Ausgestaltung als Zweikanalwandler als Dreikanalwandler ausgebildet ist, wobei zum Schalten der Überbrückungskupplung 200 entsprechend ein separater Kanal vorgesehen ist.
Ferner können weitere Blenden vorgesehen sein, um gegebenenfalls die Druckverhältnisse für die jeweilige entsprechende Verschaltung der Überbrückungskupplung 200 und/oder der Schalteinrichtung 65 einzustellen.
Zusätzlich zu der in den Figuren gezeigten Spanneinheiten 95, 206 können weitere Spanneinheiten vorgesehen sein, die je nach Betriebseinstellung des Antriebsstrangs 10 vorgespannt ausgebildet sein können.
Die in den 1 bis 9 gezeigte Spanneinheit 95, 206 kann eine oder mehrere Druckfedern, Tellerfedern oder Zugfedern aufweisen. Auch eine andere Ausgestaltung der Spanneinheit 95, 206 wäre denkbar.
Um den weiteren Druckraum 202 und die Druckkanäle 177, 201 in den Figuren zu begrenzen, können verschiedene weitere Dichtmittel vorgesehen sein.
Um ein einfaches Einspuren der Innen- und Außenverzahnungen 130, 135, 140, 145, 150, 155, 185, 190 sicherstellen zu können, können die Innen- und/oder Außenverzahnungen 130, 135, 140, 145, 150, 155, 185, 190 jeweils angeschrägt und/oder mit abgeschrägten Zahnflanken versehen sein. Auch sind beispielsweise einzelne, versetzte oder angefederte Zähne der Innen- und Außenverzahnungen 130, 135, 140, 145, 150, 155, 185, 190 denkbar.
Alternativ könnte statt des Verzahnungseingriffs auch ein Reibschluss beispielsweise mittels schaltbarer Reibkupplung gegebenenfalls auch auf einem größeren Wirkdurchmesser oder mehrflächig verwendet werden.
Auch kann statt der in den Figuren gezeigten hydraulischen Betätigung der Verschiebeeinheit 85 die Verschiebeeinheit 85 auch elektrisch und/oder magnetisch und/oder elektromagnetisch und/oder mechanisch betätigt sein.
Es wird auch darauf hingewiesen, dass die in den 1 bis 9 gezeigten Konfigurationen auch anders ausgebildet sein können. Insbesondere kann eine geänderte Führung der Druckflüssigkeit und/oder des Druckniveaus eine andere Schaltreihenfolge oder eine axial-radial geschachtelte Bauweise vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste

10: Antriebsstrang
15: Drehmomentwandler
20: elektrische Maschine
25: Getriebe
30: Drehachse
35: Eingangsseite
40: Ausgangsseite
45: Pumpenrad
50: Turbinenrad
55: Leitrad
60: Gehäuse
65: Schalteinrichtung
70: Rotor
75: Welle
76: Wandlerraum
77: Wandlerflüssigkeit
80: erste Lageranordnung
85: Verschiebeeinheit
90: zweite Lageranordnung
95: erste Spanneinheit
100: erstes Verschiebeelement
105: zweites Verschiebeelement
110: Turbinenflansch
115: Leitradstutzen
120: Eingriffselement
121: Radialflanschbereich
122: Pumpenflansch
125: Ausnehmung
130: erste Innenverzahnung
135: erste Außenverzahnung
140: zweite Innenverzahnung
145: dritte Innenverzahnung
150: zweite Außenverzahnung
155: dritte Außenverzahnung
160: Spalt
165: Druckfläche
170: Druckraum
175: Druckflüssigkeit
177: erster Druckkanal
178: Dichtmittel
185: vierte Innenverzahnung
190: vierte Außenverzahnung
200: Überbrückungskupplung
201: zweiter Druckkanal
202: weiterer Druckraum
205: erste Blende
206: weitere Spanneinheit
210: dritte Lageranordnung
215: Dämpfereinrichtung
220: Fliehkraftpendel
225: Torsionsschwingungsdämpfer
235: zweite Blende
240: Ablauföffnung

Claims

Drehmomentwandler (15) für einen elektrischen Antriebsstrang (10), insbesondere einen reinelektrischen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, - wobei der Drehmomentwandler (15) eine um eine Drehachse (30) drehbare Eingangsseite (35), eine Ausgangsseite (40), ein Pumpenrad (45), ein Turbinenrad (50), ein Leitrad (55) und ein eine Schalteinrichtung (65) zumindest abschnittsweise aufnehmendes Gehäuse (60) aufweist, - wobei die Eingangsseite (35) mit einer elektrischen Maschine (20) und die Ausgangsseite (40) mit einem Getriebe (25) drehmomentschlüssig verbindbar sind, - wobei das Pumpenrad (45) mit der Eingangsseite (35) wirkverbunden ist, - wobei die Schalteinrichtung (65) zwischen einer ersten Schaltposition und einer zweiten Schaltposition schaltbar ist, und in der ersten Schaltposition das Leitrad (55) mit dem Gehäuse (60) und das Turbinenrad (50) mit der Ausgangsseite (40) drehmomentschlüssig verbindet, - wobei in der zweiten Schaltposition die Schalteinrichtung (65) das Leitrad (55) mit der Ausgangsseite (40) und das Turbinenrad (50) mit dem Gehäuse (60) drehmomentschlüssig verbindet.
Drehmomentwandler (15) nach Anspruch 1, - wobei die Eingangsseite (35) in eine erste Drehrichtung um die Drehachse (30) antreibbar ist, - wobei die Schalteinrichtung (65) bei Drehung der Eingangsseite (35) in die erste Drehrichtung in die erste Schaltposition geschalten ist, - wobei die Eingangsseite (35) in eine gegenüber der ersten Drehrichtung umgekehrte zweite Drehrichtung um die Drehachse (30) drehbar ist, - wobei die Schalteinrichtung (65) bei Drehung der Eingangsseite (35) in die zweite Drehrichtung in die zweite Schaltposition geschalten ist.
Drehmomentwandler (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Schalteinrichtung (65) hydraulisch und/oder elektrisch und/oder magnetisch und/oder elektromagnetisch und/oder mechanisch betätigt ist.
Drehmomentwandler (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Schalteinrichtung (65) eine in axialer Richtung verschiebbare Verschiebeeinheit (85) und das Gehäuse einen Leitradstutzen (115) aufweist, - wobei die Verschiebeeinheit (85) zu dem Leitradstutzen (115) in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist, - wobei in der ersten Schaltstellung die Verschiebeeinheit (85) den Leitradstutzen (115) mit dem Leitrad (55) drehfest verbindet, - wobei in der zweiten Schaltstellung die Verschiebeeinheit (85) axial gegenüber der ersten Schaltstellung verschoben ist und die Ausgangsseite (40) mit dem Leitrad (55) drehfest verbindet.
Drehmomentwandler (15) nach Anspruch 4, - wobei die Verschiebeeinheit (85) wenigstens abschnittsweise einen Druckraum (170) begrenzt, - wobei der Druckraum (170) mit einer druckbeaufschlagten Druckflüssigkeit (175) füllbar ist, um eine Betätigungskraft (F_B1) zum axialen Verschieben der Verschiebeeinheit (85) zwischen der ersten Schaltposition und der Schaltposition bereitzustellen.
Drehmomentwandler nach Anspruch 4 oder 5, - wobei die Verschiebeeinheit (85) mittels eines ersten Verzahnungseingriffs in der ersten Schaltposition mit dem Leitradstutzen (115) verbunden ist, - und/oder - wobei die Verschiebeeinheit (85) mittels eines zweiten Verzahnungseingriffs in der zweiten Schaltposition mit der Ausgangsseite (35) verbunden ist.
Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 4 bis 6, - wobei das Turbinenrad (50) mittels eines dritten Verzahnungseingriffs mit der Verschiebeeinheit (85) in der ersten Schaltposition mit der Ausgangsseite (40) verbunden ist, - und/oder - wobei das Turbinenrad (50) mittels eines vierten Verzahnungseingriffs mit der Verschiebeeinheit (85) in der zweiten Schaltposition mit dem Leitradstutzen (115) verbunden ist.
Drehmomentwandler (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - aufweisend eine Überbrückungskupplung (200) zur schaltbaren Kopplung des Pumpenrads (45) mit dem Turbinenrad (50), - wobei in der ersten Schaltposition die Überbrückungskupplung (200) zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung schaltbar ist, - wobei in der Geschlossenstellung die Überbrückungskupplung (200) das Pumpenrad (45) drehmomentschlüssig mit dem Turbinenrad (50) verbindet, - wobei in der zweiten Schaltposition die Überbrückungskupplung (200) in die Offenstellung geschalten ist.
Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise zum reinelektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs, - aufweisend eine elektrische Maschine (20), ein Getriebe (25) und einen Drehmomentwandler (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die elektrische Maschine (20) mit der Eingangsseite (35) drehmomentschlüssig, vorzugweise drehfest, und die Ausgangsseite (40) drehmomentschlüssig, vorzugsweise drehfest, mit dem Getriebe (25) verbunden ist.
Antriebsstrang (10) nach Anspruch 9 und Anspruch 2, - wobei die elektrische Maschine (20) einen Betriebszustand zum Antrieb des Kraftfahrzeugs zur Vorwärtsfahrt und einen weiteren Betriebszustand zum Antrieb des Kraftfahrzeugs in Rückwärtsfahrt aufweist, - wobei im Betriebszustand die elektrische Maschine (20) ausgebildet ist, die Eingangsseite (35) mit der ersten Drehrichtung und im weiteren Betriebszustand die Eingangsseite (35) mit der zweiten Drehrichtung anzutreiben.