DE102020106564A1

DE102020106564A1 - Keilschaltkupplungen für motortrennvorrichtungen von kraftfahrzeugantriebssträngen

Info

Publication number: DE102020106564A1
Application number: DE102020106564.7A
Authority: DE
Inventors: Farzad Samie; Derek F. Lahr; Dmitriy Bruder; Madhusudan Raghavan; Chunhao J. Lee; Dongxu Li
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2020-10-15
Anticipated expiration: 2040-03-12
Also published as: DE102020106564B4; US10760624B1

Abstract

Vorgestellt werden keilförmige Motortrennvorrichtungen, Verfahren zur Herstellung/Verwendung solcher Trennvorrichtungen und Kraftfahrzeuge, die mit solchen Trennvorrichtungen ausgestattet sind. Eine Motortrennvorrichtung umfasst einen Außenring, der am Pumpendeckel eines Drehmomentwandlers befestigt wird. Die Innenfläche des Außenrings (ID) hat in Umfangsrichtung beabstandete Nuten. Ein innerer Laufring ist konzentrisch innerhalb des äußeren Laufrings ausgerichtet und wird an der Abtriebswelle eines Motors befestigt. Die Oberfläche des Innendurchmessers (OD) des Innenrings hat in Umfangsrichtung beabstandete Taschen. Eine zwischen Innen- und Außenring eingefügte Keilplatte hat mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Rampen. Jede Rampe ist in einer Nut und einer Tasche verschiebbar gelagert. Die Keilplatte bewegt sich zwischen einer eingerasteten Position, in der sich die Rampen zwischen den ID- und OD-Flächen verkeilen, um dadurch ein Drehmoment zwischen dem inneren und dem äußeren Laufring zu übertragen, und einer ausgerasteten Position, in der die Rampen sich entkeilen, um dadurch den inneren Laufring für eine Drehung in Bezug auf den äußeren Laufring freizugeben.

Description

EINFÜHRUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf den Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen. Genauer gesagt beziehen sich Aspekte dieser Offenbarung auf Motortrennvorrichtungen mit dazugehöriger Steuerlogik und hydraulischer Hardware für elektrische Hybridantriebe.
Kraftfahrzeuge aus der aktuellen Produktion, wie z.B. das moderne Automobil, sind ursprünglich mit einem Antriebsstrang ausgestattet, der das Fahrzeug antreibt und die Bordelektronik des Fahrzeugs mit Strom versorgt. In Automobilanwendungen wird beispielsweise der Antriebsstrang eines Fahrzeugs im Allgemeinen durch eine Antriebsmaschine charakterisiert, die die Antriebskraft über eine automatische oder manuell geschaltete Kraftübertragung an das Endantriebssystem des Fahrzeugs (z. B. Differential, Achswellen, Straßenräder usw.) liefert. Automobile wurden in der Vergangenheit aufgrund ihrer leichten Verfügbarkeit und der relativ günstigen Kosten, des geringen Gewichts und der Gesamteffizienz mit einer Baugruppe mit Hubkolben-Verbrennungsmotor (ICE) angetrieben. Zu diesen Motoren gehören Zwei- und Viertakt-Dieselmotoren mit Kompressionszündung (CI), Viertakt-Ottomotoren mit Fremdzündung (SI), Sechstakt-Architekturen und Rotationsmotoren, als einige nicht limitierende Beispiele. Hybrid- und vollelektrische Fahrzeuge hingegen nutzen alternative Energiequellen zum Antrieb des Fahrzeugs und minimieren oder eliminieren so die Abhängigkeit von einem auf fossilen Brennstoffen basierenden Motor für die Zugkraft.
Ein vollelektrisches Fahrzeug (FEV) - umgangssprachlich als „Elektroauto“ bezeichnet - ist eine Art von Fahrzeugkonfiguration mit Elektroantrieb, bei der der Verbrennungsmotor und die zugehörigen peripheren Komponenten vollständig aus dem Antriebssystem entfernt sind und sich ausschließlich auf elektrische Fahrmotoren für den Antrieb und die Unterstützung von Zusatzlasten verlassen. Der Motor, das Kraftstoffversorgungssystem und das Abgassystem eines ICE-basierten Fahrzeugs werden durch einen Elektromotor, eine Antriebsbatterie und eine Batteriekühlung und Ladeelektronik in einem FEV ersetzt. Hybridfahrzeug-Antriebsstränge hingegen nutzen mehrere Zugkraftquellen zum Antrieb des Fahrzeugs, wobei meist eine Verbrennungsmotor-Baugruppe in Verbindung mit einem batterie- oder brennstoffzellenbetriebenen Elektromotor betrieben wird. Ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) beispielsweise ist in der Regel mit einer ICE-Baugruppe und einer elektrischen Maschine (E-Maschine), oft in Form einer Motor/Generator-Einheit (MGU), ausgestattet, die einzeln oder kooperativ zur Erzeugung von Zugkraft arbeiten. Da Hybridfahrzeuge in der Lage sind, ihre Leistung aus anderen Quellen als dem Motor zu beziehen, können HEV-Motoren ganz oder teilweise abgeschaltet werden, während das Fahrzeug von dem/den Elektromotor(en) angetrieben wird.
Es gibt drei grundlegende Hybridfahrzeug-Antriebsstrangarchitekturen: Parallel-Hybrid, Serien-Hybrid und seriell-parallele („Power-Split“-) Hybridkonfigurationen. Serien-HybridArchitekturen beispielsweise beziehen die gesamte Zugkraft von Elektromotoren und eliminieren daher jegliche mechanische Verbindung zwischen Motor und Endantriebsgliedern. In diesem Fall fungiert der Motor ausschließlich als regenerative Energiequelle und treibt einen elektrischen Generator an, der die fahrzeugeigene Traktionsbatterie auflädt. In parallelen Hybridarchitekturen haben die Motor- und Motor/Generator-Baugruppen jeweils eine antriebsmechanische Kopplung an die Kraftübertragung und damit an die Straßenräder des Fahrzeugs. Wie der Name schon sagt, kombinieren seriell-parallele Hybridarchitekturen die Eigenschaften sowohl von parallelen als auch von seriellen Hybridantrieben. Bei den Betriebsarten nur Gas und nur Elektro arbeiten Motor und Antrieb unabhängig oder gemeinsam - parallel oder in Reihe - je nach gewünschter Fahrzeuggeschwindigkeit, Gesamtleistungsbedarf des Fahrzeugs und Ladezustand der Batterie.
Fahrzeugantriebsstränge, die ein Automatikgetriebe verwenden, setzen üblicherweise einen hydrodynamischen Drehmomentwandler zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Mehrganggetriebe ein, um die Übertragung der Drehkraft zwischen diesen zu regeln. Drehmomentwandler sind so ausgelegt, dass sie selektiv die Leistung vom Motor auf das Antriebssystem für den Fahrzeugantrieb übertragen und die Kurbelwelle drehen lassen, ohne dass der Motor beim Anhalten der Fahrzeugräder und Getriebezahnräder blockiert. Als Ersatz für die mechanische Kupplung eines Schaltgetriebes dient ein Standard-Drehmomentwandler (TC) als Flüssigkeitskupplung mit einem Flüssigkeitslaufrad, das mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, einer Turbine, die mit der Eingangswelle des Getriebes verbunden ist, und einem Stator, der zwischen dem Laufrad und der Turbine angeordnet ist, um den Flüssigkeitsstrom zwischen den jeweiligen Flüssigkeitsvolumina zu regulieren. Eine Hydraulikpumpe moduliert den Flüssigkeitsdruck innerhalb des Drehmomentwandlergehäuses, um die Übertragung der Rotationsenergie vom Laufrad zur Turbine zu regeln. Eine große Drehzahldifferenz zwischen Laufrad und Turbine führt zu einer Drehmomentvervielfachung des Laufraddrehmoments, wie z.B. beim Beschleunigen des Fahrzeugs aus dem Stillstand bei laufendem Motor.
Einige Drehmomentwandler sind mit einem internen Kupplungsmechanismus ausgestattet, der bei annähernd gleicher Drehzahl die Kurbelwelle des Motors mit der Eingangswelle des Getriebes starr verbindet, um z.B. unerwünschten Schlupf und daraus resultierende Effizienzverluste zu vermeiden. Der „Systemschlupf“ tritt auf, weil die Drehzahlen des Laufrads relativ zur Turbine im Drehmomentwandler von Natur aus unterschiedlich sind. Ein großer Schlupfprozentsatz zwischen Motorausgang und Getriebeeingang beeinflusst den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs; der Einsatz einer Drehmomentwandlerkupplung (TCC) hilft, den Schlupf deutlich zu reduzieren. Die TCC verriegelt das Laufrad am Ausgang des Motors mechanisch mit der Turbine am Eingang des Getriebes, so dass sich der Motorausgang und der Getriebeeingang mit der gleichen Drehzahl drehen. Die Anwendung der TCC kann durch ein Antriebsstrang-Steuermodul (PCM) gesteuert werden, um die Kupplungseinrückkräfte unter bestimmten Betriebsbedingungen zu modifizieren, z.B. während des Schaltens von Kupplung zu Kupplung, um unerwünschte Drehmomentschwankungen und Drehzahländerungen des Motors während der Übergangszeiten, in denen eine Unterbrechung des Drehmomentflusses erwünscht ist, zu vermeiden.
Eine der vielen verfügbaren Arten von parallelen Hybridantriebssträngen ist die parallele Zwei-Kupplungs-Architektur (P2), die durch einen einzelnen Motor, eine automatische Kraftübertragung und eine einzelne Motor/Generator-Einheit, die seitlich an das Getriebe „angehängt“ ist und parallel zum Motor mit dem Kraftfluss kommuniziert, charakterisiert werden kann. Mechanisch zwischen Motor und Motor-/Generatoreinheit ist eine Trennkupplung angeordnet, die im Gegensatz zu der oben diskutierten TCC den Motor sowohl von der MGU als auch vom Getriebe antriebsmäßig abkoppelt, so dass die MGU unabhängig vom Motor zum Antrieb des Fahrzeugs betrieben werden kann. P2-Architekturen tragen dazu bei, die Systemkosten im Vergleich zu den entsprechenden Hybridantriebssträngen zu senken, indem sie den Einsatz zusätzlicher MGUs eliminieren und die Komplexität des Getriebes reduzieren. Die P2-Architektur trägt auch dazu bei, die Motorreibung während des regenerativen Bremsvorgangs zu eliminieren, und ermöglicht es dem Motor/Generator, bei höheren Geschwindigkeiten zu drehen und dabei mehr Energie zurückzugewinnen.
BESCHREIBUNG
Offenbart werden hier Keilschaltkupplungen (SOWC, selectable one-way clutches), Verfahren zur Herstellung und zum Betrieb solcher SOWCs, hybride Antriebsstrangarchitekturen, die solche SOWCs als Motortrennvorrichtungen verwenden, und Kraftfahrzeuge, die mit solchen SOWC-Motortrennvorrichtungen in Keilbauweise ausgestattet sind. Als Beispiel werden P2 parallele Hybridantriebsstränge mit keilförmigen SOWCs zum antriebsmäßigen An- und Abkoppeln eines Verbrennungsmotors an den/von dem Antriebsstrang des Fahrzeugs vorgestellt. In einer repräsentativen Architektur trennt ein SOWC in Keilbauweise selektiv den Motor vom Drehmomentwandler, Fahrmotor und Automatikgetriebe, um die Regenerationsenergie, z.B. aus der Bremsenergierückgewinnung, zu maximieren. Der keilförmige SOWC wird zwischen der Kurbelwelle des Motors und dem Außengehäuse des Drehmomentwandlers verpackt, wobei der innere Laufring des SOWC antriebsmäßig mit der Flexplate und der äußere Laufring des SOWC antriebsmäßig mit dem TC-Pumpendeckel verbunden ist. Eine Keilplatte wird zwischen den Innen- und Außenlaufringen des SOWC eingefügt und überträgt das Drehmoment über diese Laufringe. Die Keilplatte ist in Nuten und Taschen gleitend gelagert, die jeweils in die gegenüberliegenden Flächen des Außen- und Innenrings eingelassen sind. Diese Keilplatte kann aktiv ausgekuppelt werden, z.B. über den internen Ladedruck des Drehmomentwandlers oder einen elektronischen Magneten, so dass der SOWC sowohl in Vorwärts- (positiv) als auch in Rückwärtsrichtung (negativ) freiläuft.
Zu den Vorteilen, die zumindest für einige der offenbarten SOWC-Motorabkopplungskonfigurationen gelten, gehören Antriebsstrangarchitekturen, die dazu beitragen, das Rotationsspiel und die daraus resultierenden Geräusche während des transienten Fahrzeugbetriebs, einschließlich der Übergänge zwischen reinen Motor- und Motorunterstützungs-Betriebsarten, zu mindern. Neben der Verbesserung der Lärm-, Vibrations- und Härteleistung (NVH) tragen die offenbarten Funktionen auch dazu bei, die Reaktionszeit beim Abschalten des Motors bei Hybridfahrzeugen im Leerlauf- und reinen Motorbetrieb zu verbessern. Mit den vorgeschlagenen Architekturen und Steuerungs-Verfahren für den Hybridantrieb werden eine höhere Kraftstoffeinsparung und geringere Emissionen bei minimalen zusätzlichen Kosten und geringem Bauraum für den Antriebsstrang erreicht. Die offenbarten SOWC-Konstruktionen tragen auch zur Minimierung des Bauraums bei, indem sie die axiale Länge der Motortrennvorrichtung verringern.
Aspekte dieser Offenbarung beziehen sich auf keilförmige SOWC-Motortrennvorrichtungen zur Steuerung der Drehmomentübertragung zwischen einer Verbrennungsmotorbaugruppe und einer hydrodynamischen Drehmomentwandlerbaugruppe. In einem Beispiel wird eine Motortrennvorrichtung vorgestellt, um einen Motor von einem Drehmomentwandler operativ zu trennen. Die Motortrennvorrichtung umfasst ringförmige Innen- und Außenringe, wobei der Innenring konzentrisch innerhalb des Außenrings ausgerichtet ist. Der äußere (oder innere) Laufring ist mit dem Drehmomentwandler verzahnt, einstückig mit ihm verschraubt oder anderweitig mit ihm verbunden, z.B. über den Pumpendeckel des TC-Gehäuses, um mit ihm zusammen zu rotieren. Eine Oberfläche des Innendurchmessers (ID) des Außenrings wird mit mehreren ausgesparten Nuten hergestellt, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Zusätzlich ist der innere (oder äußere) Laufring mit der Abtriebswelle des Motors verbunden, z.B. über eine Motornabe und/oder eine Flexplate, um sich im Gleichklang mit dieser zu drehen. Eine Außenfläche (OD) des Innenlaufrings wird mit mehreren ausgesparten Taschen hergestellt, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.
Um mit dem obigen Beispiel fortzufahren, wird eine Keilplatte zwischen den OD- und ID-Flächen des Innen- bzw. Außenrings positioniert. Die Keilplatte kann als einteilige Struktur mit einer (kontinuierlichen oder diskontinuierlichen) Ringform und mehreren in Umfangsrichtung beabstandeten Rampen hergestellt werden. Jede Rampe hat eine radiale Breite, die in Umfangsrichtung in Bezug auf die Keilplatte allmählich abnimmt oder anderweitig variiert. Außerdem ist jede Rampe verschiebbar in einer der Nuten des Außenrings und einer der Taschen des Innenrings montiert. Die Keilplatte ist zwischen einer eingerasteten (ersten) Position und einer ausgerasteten (zweiten) Position beweglich. Wenn sich die Keilplatte in der ersten Position befindet, verkeilen sich die Rampen reibschlüssig zwischen den ID- und OD-Flächen; die verkeilten Rampen übertragen das Drehmoment zwischen dem Innen- und dem Außenring. In der zweiten Position dagegen klappen die Rampen zwischen der ID- und OD-Oberfläche aus; das Auskeilen der Rampen bewirkt, dass der innere Laufring gegenüber dem äußeren Laufring frei rotieren kann. Die Motortrennvorrichtung kann optional eine Wählscheibe enthalten, die wahlweise, z.B. über einen Hydraulikkolben oder ein elektronisches Magnetventil, betätigt werden kann, um zwischen deaktivierten und aktivierten Zuständen zu wechseln und dadurch die Keilplatte zwischen der ersten und zweiten Position zu bewegen.
Weitere Aspekte dieser Offenbarung beziehen sich auf Fahrzeuge mit Elektroantrieb und auf Hybrid-Elektroantriebe, die mit SOWC-Motortrennvorrichtungen ausgestattet sind. Der hier verwendete Begriff „Kraftfahrzeug“ kann jede relevante Fahrzeugplattform einschließen, wie z.B. Personenfahrzeuge (ICE, HEV, BEV, PHEV, etc.), Nutzfahrzeuge, Industriefahrzeuge, Kettenfahrzeuge, Gelände- und Allradfahrzeuge (ATV), Motorräder, landwirtschaftliche Geräte, Wasserfahrzeuge, Flugzeuge, etc. Die offenbarten Funktionen können am effektivsten für P2/P2.5/P3/P4-Hybrid-Elektroarchitekturen sein, sind aber sicherlich nicht auf diese beschränkt (P2 = E-Maschine auf der Getriebeeingangsseite; P2.5 = E-Maschine auf dem Getriebe; P3 = E-Maschine auf der Getriebeausgangsseite; P4 = E-Maschine direkt mit dem Achsantrieb verbunden). In einem Beispiel umfasst ein Kraftfahrzeug eine Fahrzeugkarosserie mit mehreren Straßenrädern und einen Verbrennungsmotor, der an der Fahrzeugkarosserie montiert ist und eine Kurbelwelle zur Abgabe des vom Motor erzeugten Drehmoments umfasst. Ein Mehrganggetriebe empfängt, modifiziert und überträgt das von der ICE-Baugruppe abgegebene Drehmoment auf ein oder mehrere Fahrzeugräder, um das Kraftfahrzeug anzutreiben. Eine Drehmomentwandler-Baugruppe verbindet die ICE-Baugruppe operativ mit dem Getriebe, um die Übertragung des Drehmoments zwischen diesen zu regeln.
Um mit dem obigen Beispiel fortzufahren, ist das Kraftfahrzeug auch mit einer Motortrennvorrichtung ausgestattet, die zwischen Motor und Drehmomentwandler angeordnet ist. Die Motortrennvorrichtung umfasst einen ringförmigen Außenring, der entweder direkt oder indirekt starr an einem Pumpendeckel der TC-Baugruppe befestigt ist und sich mit dieser gemeinsam dreht. Eine ID-Oberfläche des Außenrings enthält mehrere vertiefte Nuten, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Ein ringförmiger Innenring ist konzentrisch innerhalb des Außenrings ausgerichtet und entweder direkt oder indirekt an der Kurbelwelle befestigt, um mit dieser gemeinsam zu rotieren. Eine OD-Oberfläche des Innenrings enthält mehrere vertiefte Taschen, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Eine ringförmige Keilplatte, die zwischen dem inneren und äußeren Laufring angeordnet ist, enthält mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Rampen. Jede Rampe hat eine variable radiale Breite und ist verschiebbar in einer entsprechenden Nut und einer entsprechenden Tasche montiert. Die Keilplatte dreht sich zwischen einer eingerasteten (ersten) Position, in der sich die Rampen reibschlüssig zwischen den ID- und OD-Oberflächen verkeilen, um dadurch ein Drehmoment zwischen dem inneren und dem äußeren Laufring zu übertragen, und einer ausgerasteten (zweiten) Position, in der die Rampen zwischen den ID- und OD-Oberflächen entkeilen, um dadurch den inneren Laufring zur Drehung in Bezug auf den äußeren Laufring freizugeben.
Andere Aspekte der Offenbarung beziehen sich auf Verfahren zur Herstellung und Verwendung der offenbarten Motortrennvorrichtungen, Antriebsstränge und Fahrzeuge. In einem Beispiel wird ein Verfahren zur Montage einer Motortrennvorrichtung vorgestellt. Dieses repräsentative Verfahren umfasst in beliebiger Reihenfolge und in beliebiger Kombination mit den oben und unten angegebenen Optionen und Merkmalen: Anbringen eines Außenrings an der Eingangsstruktur einer Drehmomentwandleranordnung zur gemeinsamen Drehung mit dieser, wobei der Außenring eine ID-Oberfläche mit in Umfangsrichtung beabstandeten, ausgesparten Nuten aufweist; Anbringen eines Innenrings an einer Motorausgangswelle zur gemeinsamen Drehung mit dieser, wobei der Innenring konzentrisch innerhalb des Außenrings ausgerichtet ist und eine OD-Oberfläche mit in Umfangsrichtung beabstandeten, ausgesparten Taschen aufweist; und Positionieren einer Keilplatte zwischen den inneren und äußeren Laufringen, wobei die Keilplatte in Umfangsrichtung beabstandete Rampen aufweist, wobei jede der Rampen eine variable radiale Breite hat und gleitend in jeweils einer der Nuten und einer der Taschen montiert ist, wobei die Keilplatte zwischen einer ersten Position beweglich ist, wobei sich die Rampen reibschlüssig zwischen den ID- und OD-Oberflächen verkeilen und das Drehmoment zwischen dem inneren und äußeren Laufring übertragen, und eine zweite Position, in der die Rampen zwischen den ID- und OD-Oberflächen abkeilen und auf diese Weise den inneren Laufring für eine Drehung in Bezug auf den äußeren Laufring freigeben.
Die obige Zusammenfassung soll nicht jede Ausführungsform oder jeden Aspekt der vorliegenden Offenbarung darstellen. Vielmehr bietet die vorstehende Zusammenfassung lediglich eine Veranschaulichung einiger der hier dargelegten neuartigen Konzepte und Merkmale. Die oben genannten Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und damit verbundene Vorteile dieser Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung illustrierter Beispiele und repräsentativer Modi für die Durchführung der vorliegenden Offenbarung leicht ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Figuren und den beigefügten Ansprüchen genommen werden. Darüber hinaus umfasst diese Offenbarung ausdrücklich alle Kombinationen und Unterkombinationen der oben und unten dargestellten Elemente und Merkmale.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines repräsentativen elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs mit einem Hybrid-Antriebsstrang mit einer Motorbaugruppe, die antriebsmäßig mit einem Mehrganggetriebe und einer Elektromotor/Generator-Einheit durch eine SOWC-Motortrennvorrichtung gemäß den Aspekten dieser Offenbarung verbunden ist.
2 ist eine Explosions-, perspektivische Darstellung ausgewählter Teile einer repräsentativen hydrodynamischen Drehmomentwandler-Baugruppe, einer Back-to-Back SOWC-Motortrennvorrichtung, einer Motor-Flexplate und einer Drehschwingungsdämpfer-Baugruppe in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
3 ist eine seitliche Querschnittsdarstellung ausgewählter Komponenten, die in 2 dargestellt sind.
4 ist eine Frontalansicht der repräsentativen Back-to-Back-Motortrennvorrichtung der SOWC aus 2, gesehen in Richtung der Schnittlinienpfeile 4-4.
5 ist eine Explosions-, perspektivische Darstellung ausgewählter Teile einer repräsentativen hydrodynamischen Drehmomentwandler-Baugruppe, einer SOWC-Motortrennvorrichtung vom Typ Sperrklinke, einer Motor-Flexplate und einer Torsionsdämpfer-Baugruppe in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
6-8 sind schematische Darstellungen der repräsentativen SOWC-Motortrennvorrichtung vom Typ Sperrklinke aus 5, die zeigt, wie die Wählscheibe einen federbelasteten Keil antreibt, um einen in einer Kerbe der Kerbeplatte sitzenden Sperrklinken-Lagerungsplatteneinsatz zu verschieben.
9 ist ein Diagramm des hydraulischen Drucks im Verhältnis zur Zeit für eine repräsentative TC-Innenflüssigkeitskammer, das die Verwendung von Druck für das Aufbringen und Lösen von Drehmomentwandler-Kupplungen (TCC) für die Aktivierung und Deaktivierung einer TCC und einer Motortrennkupplung (EDC) veranschaulicht.
10 ist eine schematische Darstellung eines repräsentativen Hydraulikkreislaufs zur Aktivierung und Deaktivierung eines TCC und EDC unter Verwendung von TCC-Anwendungs- und Ablassdrücken in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
11 ist ein Flussdiagramm, das einen repräsentativen SOWC-Steuerungsalgorithmus zur Aktivierung und Deaktivierung einer Motortrennvorrichtung veranschaulicht, die gespeicherten Befehlen entsprechen kann, die von bordeigenen und/oder ferngesteuerten Logikschaltkreisen, programmierbaren elektronischen Steuereinheiten oder anderen computergestützten Vorrichtungen oder einem Netz von Vorrichtungen in Übereinstimmung mit Aspekten der offenbarten Konzepte ausgeführt werden.
12 ist eine Querschnitts- und Seitenansicht von ausgewählten Teilen einer repräsentativen hydrodynamischen Drehmomentwandler-Baugruppe, einer keilförmigen SOWC-Motortrennvorrichtung, einer Motor-Flexplate und einer Torsionsdämpfer-Baugruppe in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
13 ist eine Querschnitts- und Seitenansicht von ausgewählten Teilen einer repräsentativen hydrodynamischen Drehmomentwandler-Baugruppe, einer weiteren repräsentativen SOWC-Motortrennvorrichtung in Keilbauweise, einer Motor-Flexplate und einer Torsionsdämpfer-Baugruppe in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung.

Die vorliegende Offenbarung ist für verschiedene Modifikationen und alternative Formen offen, und einige repräsentative Ausführungsformen werden in den Figuren beispielhaft gezeigt und hier ausführlich beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die neuartigen Aspekte dieser Offenbarung nicht auf die besonderen Formen beschränkt sind, die in den oben aufgeführten Figuren dargestellt sind. Vielmehr soll die Offenbarung alle Modifikationen, Äquivalente, Kombinationen, Unterkombinationen, Permutationen, Gruppierungen und Alternativen abdecken, die in den Geltungsbereich dieser Offenbarung fallen, wie sie von den beigefügten Ansprüchen erfasst werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung kann in vielen verschiedenen Formen verkörpert werden. Repräsentative Ausführungsformen der Offenbarung sind in den Figuren dargestellt und werden hier im Detail beschrieben, wobei diese Ausführungsformen als Beispiel für die offenbarten Prinzipien und nicht als Einschränkung der allgemeinen Aspekte der Offenbarung dienen. Insofern sollten Elemente und Einschränkungen, die z.B. in den Abschnitten Zusammenfassung, Einleitung, Beschreibung und detaillierte Beschreibung beschrieben, aber nicht explizit in den Ansprüchen aufgeführt sind, weder einzeln noch gemeinsam durch Implikation, Schlussfolgerung oder auf andere Weise in die Ansprüche aufgenommen werden.
Für die Zwecke dieser ausführlichen Beschreibung gilt, sofern nicht ausdrücklich ausgeschlossen: Der Singular schließt den Plural ein und umgekehrt; die Wörter „und“ und „oder“ sind sowohl konjunktivisch als auch disjunktiv; die Wörter „irgendein“ und „alle“ bedeuten „alle“; und die Wörter „einschließen“, „enthalten“, „umfassen“, „haben“ und dergleichen bedeuten jeweils „einschließlich, ohne Einschränkung“. Darüber hinaus können hier Näherungswörter wie „ungefähr“, „fast“, „im Wesentlichen“, „allgemein“, „ungefähr“ und dergleichen jeweils im Sinne von „bei, nahe oder fast bei“ oder „innerhalb von 0-5% von“ oder „innerhalb akzeptabler Fertigungstoleranzen“ oder einer beliebigen logischen Kombination davon verwendet werden. Schließlich können Richtungsadjektive und Adverbien, wie z.B. vorne, hinten, innenbords, außenbords, steuerbords, backbords, vertikal, horizontal, aufwärts, abwärts, vorne, hinten, links, rechts usw., in Bezug auf ein Kraftfahrzeug stehen, wie z.B. eine Vorwärtsfahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs, wenn das Fahrzeug auf einer normalen Fahrfläche betriebsmäßig ausgerichtet ist.
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen sich die Bezugsziffern auf ähnliche Merkmale in den verschiedenen Ansichten beziehen, wird in 1 eine schematische Darstellung eines repräsentativen Automobils gezeigt, das in der Regel mit 10 bezeichnet und hier zu Diskussionszwecken als Personenfahrzeug mit einem parallelen P2-Hybrid-Elektroantrieb dargestellt wird. Insbesondere besteht der abgebildete Antriebsstrang im Allgemeinen aus einem einzelnen Motor 12 und einem einzelnen Motor 14, die einzeln und gemeinsam arbeiten, um die Zugkraft über einen hydrokinetischen Drehmomentwandler (TC) 18 auf eine mehrstufige Kraftübertragung 16 zu übertragen, die ein oder mehrere Straßenräder 20 des Endantriebssystems 11 des Fahrzeugs antreibt. Das abgebildete Automobil 10 - hier auch als „Kraftfahrzeug“ oder kurz „Fahrzeug“ bezeichnet - ist lediglich eine beispielhafte Anwendung, mit der neuartige Aspekte und Merkmale dieser Offenbarung eingeübt werden können. In gleicher Weise sollte die Umsetzung der vorliegenden Konzepte in eine P2-Hybrid-Antriebsstrangarchitektur auch als eine beispielhafte Anwendung der hier vorgestellten neuartigen Konzepte gewürdigt werden. Daher wird davon ausgegangen, dass Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung auf andere Fahrzeugantriebsstrangkonfigurationen angewandt und für jeden logisch relevanten Kraftfahrzeugtyp verwendet werden können. Schließlich wurden nur ausgewählte Komponenten gezeigt und werden hier zusätzlich detailliert beschrieben. Dennoch können die im Folgenden besprochenen Fahrzeuge, Antriebsstränge und Trennvorrichtungen zahlreiche zusätzliche und alternative Merkmale sowie andere verfügbare periphere Komponenten enthalten, z.B. zur Durchführung der verschiedenen Verfahren und Funktionen dieser Offenbarung.
Das repräsentative Fahrzeugantriebsstrangsystem ist in 1 mit einer Antriebsmaschine, wie z.B. einem wiederanlauffähigen Verbrennungsmotor (ICE) Baugruppe 12, dargestellt, der über ein automatisches Mehrganggetriebe 16 mit einer Antriebswelle 15 eines Endantriebsystems 11 antriebsmäßig verbunden ist. Der Motor 12 überträgt die Leistung, vorzugsweise als Drehmoment über eine Motorkurbelwelle 13 (oder „Motorausgangsglied“), auf eine Eingangsseite des Getriebes 16. Nach dem abgebildeten Beispiel dreht die ICE-Baugruppe 12 eine motorgetriebene Torsionsdämpfer-Baugruppe 26 und über die Torsionsdämpfer-Baugruppe 26 eine Motortrennvorrichtung 28, wie im Folgenden näher beschrieben wird. Diese Motortrennvorrichtung 28 überträgt, wenn sie in Betrieb ist, das von der ICE-Baugruppe 12 empfangene Drehmoment über den Dämpfer 26 auf die Eingangsstruktur der TC-Baugruppe 18. Das Getriebe 16 wiederum ist so ausgelegt, dass es die Zugkraft vom Motor 12 auf das Endantriebssystem 11 des Fahrzeugs - hier dargestellt durch eine Antriebswelle 15, ein hinteres Differential 22 und ein Paar hinterer Straßenräder 20 - aufnimmt, selektiv manipuliert und verteilt und dadurch das Hybridfahrzeug 10 antreibt. Die Kraftübertragung 16 und der Drehmomentwandler 18 von 1 können sich eine gemeinsame Getriebeölwanne oder „Ölwanne“ 32 für die Versorgung mit Hydraulikflüssigkeit sowie eine gemeinsame Getriebepumpe 34 für einen ausreichenden Hydraulikdruck zur Aktivierung der Elemente des Getriebes 16, der TC-Baugruppe 18 und der Motortrennvorrichtung 28 teilen.
Die ICE-Baugruppe 12 treibt das Fahrzeug 10 unabhängig vom elektrischen Fahrmotor 14 an, z.B. in einer Betriebsart „nur Motor“ oder in Zusammenarbeit mit dem Motor 14, z.B. in einer Betriebsart „Motor-Boost“. In dem in 1 dargestellten Beispiel kann die ICE-Baugruppe 12 jeder verfügbare oder später entwickelte Motor sein, wie z.B. ein Dieselmotor mit Selbstzündung oder ein Benzin- oder Flex-Fuel-Motor mit Fremdzündung, der leicht angepasst werden kann, um seine verfügbare Leistung typischerweise bei einer Anzahl von Umdrehungen pro Minute (U/min) zu erbringen. Obwohl in 1 nicht explizit dargestellt, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass das Endantriebssystem 11 jede verfügbare Konfiguration annehmen kann, einschließlich Frontantrieb (FWD), Hinterradantrieb (RWD), Allradantrieb (4WD), Allradantrieb (AWD), usw.
1 zeigt auch eine Elektromotor/Generator-Einheit 14 oder einen anderen geeigneten Fahrmotor, der über eine Motorstütznabe 29 (oder „Motorausgangselement“) und einen Drehmomentwandler 18 mit einer Eingangswelle 17 (oder „Getriebeeingangselement“) des Getriebes 16 in Wirkverbindung steht. Die Motor/Generator-Einheit 14 kann direkt an eine TC-Eingangswelle gekoppelt oder starr an einem Gehäuseteil des Drehmomentwandlers 18 montiert werden. Die Elektromotor/Generator-Einheit 14 besteht aus einem ringförmigen Stator 21, der umlaufend und konzentrisch mit einem Rotor 23 angeordnet ist. Die Stromversorgung des Stators 21 erfolgt über elektrische Leiter oder Kabel 27, die in geeigneten Dichtungs- und Isolierdurchführungen durch das Motorgehäuse geführt werden (nicht abgebildet). Umgekehrt kann die elektrische Energie vom MGU 14 an eine bordeigene Traktionsbatterie 30, z.B. durch regeneratives Bremsen, geliefert werden. Der Betrieb jeder der abgebildeten Antriebsstrangkomponenten kann durch ein bordeigenes oder ferngesteuertes FahrzeugSteuergerät, wie z.B. die programmierbare elektronische Steuereinheit (ECU) 25, geregelt werden. Während das Fahrzeug 10 als P2-Hybrid-Elektroarchitektur mit einem einzelnen Motor in paralleler Leistungsflusskommunikation mit einer einzelnen Motorbaugruppe gezeigt wird, kann das Fahrzeug 10 andere Antriebsstrangkonfigurationen verwenden, einschließlich PS-, P1-, P3- und P4-Hybridantriebsstränge, von denen jede für ein HEV, PHEV, Hybridfahrzeug mit erweiterter Reichweite, Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug usw. angepasst werden kann.
Bei der Kraftübertragung 16 kann das Differentialgetriebe 24 verwendet werden, um selektiv variable Drehmoment- und Drehzahlverhältnisse zwischen der Getriebeantriebs- und - ausgangswelle 17 bzw. 19 zu erreichen, während z.B. die gesamte oder ein Teil der Leistung durch die variablen Elemente geleitet wird. Eine Form des Differentialgetriebes ist das Planetenradgetriebe. Das Planetengetriebe bietet den Vorteil der Kompaktheit und der unterschiedlichen Drehmoment- und Drehzahlverhältnisse aller Mitglieder der Untergruppe Planetengetriebe. Traditionell sind hydraulisch betätigte Einrichtungen zur Erzeugung von Drehmomenten, wie Kupplungen und Bremsen (der Begriff „Kupplung“ bezieht sich sowohl auf Kupplungen als auch auf Bremsen), selektiv einrückbar, um die oben genannten Getriebeglieder zu aktivieren, um die gewünschten Vorwärts- und Rückwärtsgänge zwischen den Antriebs- und Abtriebswellen des Getriebes zu erzeugen. Obwohl als 8-Gang-Automatikgetriebe vorgesehen, kann das 16-Gang-Automatikgetriebe optional andere geeignete Konfigurationen annehmen, einschließlich CVT-Architekturen (Continuously Variable Transmission), automatisiert-manuelle Getriebe usw.
Wie oben angegeben, ist die ECU 25 konstruiert und programmiert, um unter anderem den Betrieb von Motor 12, Motor 14, Getriebe 16, TC 18 und Trennvorrichtung 28 zu regeln. Steuermodul, Modul, Regler, Steuereinheit, elektronische Steuereinheit, Prozessor und alle Permutationen davon können austauschbar und synonym verwendet werden, um eine oder mehrere Kombinationen von einer oder mehreren logischen Schaltungen, kombinatorischen logischen Schaltung(en), anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASIC), elektronischen Schaltungen, Zentraleinheit(en) (z.B. Mikroprozessoren)), Ein-/Ausgabeschaltung(en) und - vorrichtungen, geeigneten Signalkonditionierungs- und Pufferschaltungen und anderen Komponenten zur Bereitstellung der beschriebenen Funktionalität usw. zu bezeichnen. Zugehöriger Speicher und Speicherplatz (z.B. nur Lesezugriff, programmierbarer Lesezugriff, wahlfreier Zugriff, Festplatte, greifbar usw.), unabhängig davon, ob es sich um einen residenten, entfernten oder eine Kombination aus beiden handelt, speichert prozessorausführbare Software- und/oder Firmware-Programme oder -Routinen. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Routinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe können austauschbar und synonym verwendet werden, um alle prozessorausführbaren Befehlssätze, einschließlich Kalibrierungen und Nachschlagetabellen, zu bezeichnen. Das Steuergerät 25 kann mit einer Reihe von Steuerroutinen entworfen werden, die ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen. Steuerroutinen werden z.B. von einer zentralen Verarbeitungseinheit ausgeführt und dienen zur Überwachung von Eingängen von Sensorvorrichtungen und anderen vernetzten Steuermodulen sowie zur Ausführung von Steuer- und Diagnoseroutinen zur Steuerung des Betriebs von Geräten und Aktoren. Die Routinen können in Echtzeit, kontinuierlich, systematisch, sporadisch und/oder in regelmäßigen Abständen, z.B. alle 100 Mikrosekunden, 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden usw., während der Nutzung oder des Betriebs des Fahrzeugs ausgeführt werden.
Alternativ können Routinen als Reaktion auf das Eintreten eines Ereignisses während des Betriebs des Fahrzeugs ausgeführt werden 10.
Die hydrokinetische Drehmomentwandler-Baugruppe 18 der und arbeitet als Flüssigkeitskupplung zur funktionellen Verbindung des Motors 12 und des Motors 14 mit dem inneren Planetengetriebe 24 der Kraftübertragung 16. In einer internen Flüssigkeitskammer der Drehmomentwandler-Baugruppe 18 befindet sich ein beschaufeltes Laufrad 36, dem eine beschaufelte Turbine 38 gegenübersteht. Das Laufrad 36 befindet sich in serieller Strömungsverbindung mit der Turbine 38, wobei ein Stator (nicht abgebildet) zwischen Laufrad 36 und Turbine 38 angeordnet ist, um die Strömung dazwischen selektiv zu verändern. Die Übertragung des Motordrehmoments von der Kurbelwelle 13 auf das Getriebe 16 über die TC-Baugruppe 18 erfolgt durch Rühranregung von Hydraulikflüssigkeit, wie z.B. Getriebeöl, innerhalb der internen Flüssigkeitskammer des TCs, die durch die Rotation der Turbinen- und Laufradschaufeln verursacht wird. Zum Schutz dieser Komponenten ist die DrehmomentwandlerBaugruppe 18 mit einem TC-Pumpengehäuse aufgebaut, das im Wesentlichen durch ein getriebeseitiges Pumpengehäuse 40 definiert ist, das z.B. durch Elektronenstrahlschweißen, Mig- oder MAG-Schweißen, Laserschweißen u.ä. fest mit einem motorseitigen Pumpendeckel 42 verbunden ist, so dass dazwischen eine Arbeitshydraulikflüssigkeitskammer gebildet wird.
2 ist eine Explosions-, perspektivische Darstellung ausgewählter Teile des repräsentativen Motors 12, der TC-Baugruppe 18, der Drehschwingungsdämpfer-Baugruppe 26 und der Motortrennvorrichtung 28. Grundsätzlich kann der Verbrennungsmotor 12, wenn er während der transienten Betriebsarten des Antriebsstrangs ein- und ausgeschaltet wird und mit unterschiedlichen Drehzahlen arbeitet, drehmomentbedingte Vibrationen und Schwingungen (umgangssprachlich als „Torsionsschwingungen“ bezeichnet) erzeugen. Wenn z.B. dem Motor 12 Kraftstoff zugeführt wird und dieser unter Leistung steht, z.B. durch Einrücken der Kraftstoffdrosselklappe (hier nicht dargestellt) während des normalen Betriebs, kann der Motor 12 Torsionskräfte erzeugen, die nicht auf das Getriebe 16 übertragen werden sollen. Außerdem können die Motorkolben, wenn dem Motor 12 kein Kraftstoff zugeführt wird oder die Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird, z.B. wenn sich der Motor 12 in einem Start- und/oder Abschaltvorgang befindet, Verdichtungsimpulse erzeugen. Sowohl die Torsions- als auch die Kompressionsimpulse können zu Vibrationen, Geräuschen und Klappern führen, die von den Fahrzeuginsassen wahrgenommen werden können. Um Torsionen, Drehmomentschwankungen und Kompressionsimpulse, die vom Motor 12 erzeugt werden können, zu reduzieren oder anderweitig auszugleichen, ist das Fahrzeug 10 mit einer Torsionsdämpferbaugruppe 26 und einer Motortrennvorrichtung 28 ausgestattet, wie in den 1-3 dargestellt. Wie im Folgenden ausführlich beschrieben wird, tragen die Dämpferbaugruppe 26 und die Trennvorrichtung 28 dazu bei, den Drehmomentwandler 18 und damit das Getriebe 12 von unerwünschten, vom Motor 12 erzeugten Torsionen zu isolieren und auch die Motor/Generator-Baugruppe 14 bei der Unterdrückung von Motorkompressionsimpulsen während des Start- und Abschaltvorgangs selektiv zu unterstützen.
Nach dem in 2 und 3 dargestellten repräsentativen Beispiel besteht die Motortrennvorrichtung 28 im Allgemeinen (von links nach rechts in 2) aus: einer Wählscheibe 50, einem Biegering 52, einem Reaktionsring 54, einem negativen (zweiten) OWC 56 und einem positiven (ersten) OWC 58, die alle eine zentrale Nabe 44 umschreiben, die einstückig mit einer äußeren, motorseitigen Fläche des Pumpendeckels 42 ausgebildet ist und aus dieser herausragt. In gleicher Weise besteht die Dämpferbaugruppe 26 der und im Allgemeinen aus einer Torsionsdämpferplatte 60 mit einem oder mehreren Feder-Masse-Dämpfungssystemen („SDS“) 62, die die Dämpferplatte 60 operativ an einer Flexplate 64 befestigen, die alle auf einer Motornabe 46 gelagert sind, die mit einem Ende der Kurbelwelle 13 des Motors verzahnt ist. Die Wählscheibe 50 sitzt bündig an der motorseitigen Oberfläche des Pumpendeckels 42, wobei der ringförmige Biegering 52 zwischen dem Reaktionsring 54 und der Wählscheibe 50 zusammengedrückt wird. Der Reaktionsring 54 ist mit dem Pumpendeckel 42 verschraubt oder anderweitig starr montiert und dreht sich mit diesem zusammen. Die negativen und positiven OWCs 56, 58 sind zwischen der Wählscheibe 50 und der Dämpferplatte 60 eingeklemmt und beide drehbar auf der zentralen Nabe 44 des Pumpendeckels um ein Drucklager 66 und eine Tellerfeder 68 montiert, um sich um die Achse A-A zu drehen. Wie in 3 am besten zu sehen ist, wird die Motor-Flexplate 64 mit einer getriebeseitigen Aussparung gefertigt, in die die OWCs 56, 58 und die Dämpferplatte 60 eingelassen sind. Die Dämpferbaugruppe 26 wird zwischen der Flexplate 64 und der Motortrennvorrichtung 28 angeordnet, wobei die Flexplate 64 direkt an der Motornabe 46 verschraubt ist, während die Motornabe 46 über ein Hochgeschwindigkeits-Nadellager 70 drehbar auf der zentralen Nabe 44 des Pumpendeckels montiert ist.
In Anlehnung an 2 werden bei der Serie der SDS 62 die Torsionsdämpferplatte 60 und die negativen und positiven OWC 56, 58 mit der Motor-Flexplate 64 so gepaart, dass sich die Dämpferplatte 60 und jeweils ein Laufring der OWC 56, 58 im Gleichklang mit der Flexplate 64 drehen, wobei dazwischen eine begrenzte Drehbewegung möglich ist. In Übereinstimmung mit dem abgebildeten Beispiel wird die Flexplate 64 mit acht (8) halbzylinderförmigen Federaufnahmen 72 hergestellt, die in gleichem Abstand um den Körper der Flexplate am Umfang angeordnet sind. Während vorgesehen ist, dass jede logisch relevante Art von Federelement eingesetzt werden kann, enthält das SDS 62 von 2 jeweils eine Schraubenfeder, die an jedem Ende mit einem Federhalter endet. Jedes SDS 62 sitzt in jeweils einer der Federaufnahmen 72, so dass die freien Längen der Schraubenfedern entlang des Umfangs der Flexplate 64 verlängert werden. Die repräsentative Drehschwingungsdämpferplatte 60 ist einteilig mit acht (8) in Umfangsrichtung beabstandeten, L-förmigen Federzungen 74 ausgebildet, die radial mit den Federaufnahmen 72 in der Flexplate 64 ausgerichtet sind. Jede Federlasche 74 ragt in eine Lücke zwischen benachbarten Aufnahmen 72 und stößt an eine entsprechende SDS 62. Wenn sich die Flexplate 64 unter der Antriebskraft der Motorbaugruppe 12 dreht, werden die Federhalterungen jedes SDS 62 gegen die entsprechenden, in Umfangsrichtung beabstandeten Wände der Federaufnahmen 72 gedrückt, wodurch die Federn des SDS 62 gegen die Federlaschen 74 zusammengedrückt werden. Sobald die SDS 62 ausreichend komprimiert sind, wird das Drehmoment von der Kurbelwelle 13 über die Motornabe 46 und die Flexplate 64 übertragen und durch die SDS 62 auf die Dämpferplatte 60 übertragen. Das durch die SDS 62 geregelte Spiel zwischen der Dämpferplatte 60 und der Flexplate 64 hilft unerwünschte Torsionen, die der Motor 12 während des Starts, bei Übergangs- und Abschaltvorgängen erzeugt, zu absorbieren und zu dämpfen, wie einige nicht limitierende Beispiele zeigen.
Der Antriebsstrang des Fahrzeugs ist mit einer „Back-to-Back“-Motortrennvorrichtung 28 der SOWC ausgestattet, um die ICE-Baugruppe 12 mit der TC-Baugruppe 18 und damit den Fahrmotor 14 und das Automatikgetriebe 16 antriebsmäßig zu verbinden und zu trennen. Wie im Folgenden näher erläutert wird, trägt die Verwendung von zwei konzentrisch ausgerichteten OWCs 56, 58, die in paralleler Kraftflusskommunikation miteinander angeordnet sind, um das (positive) Drehmoment vorwärts und das (negative) Drehmoment rückwärts in entgegengesetzte Richtungen zu übertragen, dazu bei eine „spielfreie“ Motortrennvorrichtung zu schaffen. Zusätzlich kann einer oder beide der OWCs 56, 58 selektiv ausgeschaltet werden, d.h. in beide Richtungen freilaufen, um das Fahren mit ausgeschaltetem Motor zu verbessern. Bei Konfigurationen, in denen die negative OWC 56 selektiv auskuppelbar ist, kann ein positives Motordrehmoment kurzzeitig zur Entlastung der negativen OWC 56 aufgebracht werden, um das Auskuppeln zu erleichtern. Die Back-to-Back-Motortrennvorrichtung 28 der SOWC mildert auch die resultierenden Geräusche während des transienten Fahrzeugbetriebs und trägt dazu bei, die Reaktionszeit der Motorabschaltung während der Betriebsmodi „Ausrollen“ und „Nur Motor“ zu verbessern.
In Bezug auf 2-4 hat die positive (erste) OWC 58 die Funktion, die Kurbelwelle 13 über die Motornabe 46 automatisch mit dem TC-Pumpendeckel 42 zu verbinden (oder zu „sperren“), wenn ein Drehzahlverhältnis dazwischen auf oder über einem voreingestellten Schwellendrehzahlverhältnis liegt (z.B. wird ein positives Drehmoment bei etwa 0,98:1,00 übertragen). Umgekehrt funktioniert der positive OWC 58 so, dass er automatisch die Kurbelwelle 13 vom TC-Pumpendeckel 42 operativ trennt (oder „überholt“), wenn das Drehzahlverhältnis dazwischen unter dem oben genannten voreingestellten Schwellendrehzahlverhältnis liegt und/oder wenn das Drehmoment die Richtung wechselt (z.B. zu einem negativen Drehmoment). In dem abgebildeten Beispiel enthält der positive OWC 58 einen (ersten) ringförmigen Innenring 76, der konzentrisch innerhalb eines (ersten) ringförmigen Außenrings 78 ausgerichtet ist. Der Außenring 78 ist mit der Torsionsdämpferplatte 60 verschraubt, genietet, geschweißt und/oder einstückig mit ihr geformt (gemeinsam „starr befestigt“), um sich mit ihr gemeinsam zu drehen. Umgekehrt ist der Innenring 76 starr mit dem TC-Pumpendeckel 42 verbunden, z.B. über L-förmige Befestigungslaschen 71, um sich mit diesem gemeinsam zu drehen. Diese Befestigungslaschen 71 ragen axial und radial aus dem Innenring 76 heraus und sind um eine TC-Seitenfläche des positiven OWC-Innenrings 76 in Umfangsrichtung voneinander beabstandet. Aufgrund der großen Drehmomentbelastungen beim Vorwärtsfahren kann es wünschenswert sein, dass die positive OWC 58 größer als die negative OWC 56 ist, so dass die erstere die letztere entsprechend dem abgebildeten Beispiel umschreibt. Es ist jedoch vorgesehen, dass die positive OWC 58 zumindest für einige Antriebsstranganwendungen konzentrisch innerhalb der negativen OWC 56 ausgerichtet werden kann.
Zwischen den Innen- und Außenringen 76, 78 des positiven OWC 58 befindet sich eine Reihe von in Umfangsrichtung beabstandeten (ersten) drehmomentübertragenden Elementen 80, die selektiv drehbar gekoppelt sind. Diese drehmomentübertragenden Elemente 80 (oder „Drehmomentelemente“ für die Kürze) werden als sechzehn (16) identisch geformte und bemessene Zylinderrollen dargestellt; alternative Konfigurationen können jede Anzahl, Art und Kombination von Drehmomentelementen enthalten, einschließlich Zylinderrollen, Kegelrollen, Nadelrollen, Klemmstücke usw. Die drehmomentübertragenden Elemente 80 sind in 4 als federbelastete Rollen dargestellt, bei denen einzelne Schraubendruckfedern 82 (4) die abgebildeten Rollen in eine ausgekuppelte Stellung vorspannen. Im ausgekuppelten Zustand befinden sich die drehmomentübertragenden Rollen 80 in einem „unverkeilten“ Zustand, um eine überholende Drehbewegung des Außenrings 78 relativ zum Innenring 76 in einer Richtung zu ermöglichen (z.B. gegen den Uhrzeigersinn in 4). Ein (erster) Rollenkäfig 84, der zwischen der Wählscheibe 50 und OWC 58 angeordnet ist, enthält axiale Vorsprünge 86, die die Drehmomentelemente 80 in eine „verkeilte“ Position und damit in einen eingerasteten Zustand drücken oder anderweitig „vorspannen“. Dabei werden die beiden Laufringe 76, 78 miteinander verriegelt, um das (positive) Drehmoment von der Flexplate 64 und der Torsionsdämpferplatte 60 über den äußeren Laufring 78 und die Rollen 82 und durch den inneren Laufring 76 auf den TC-Pumpendeckel 42 zu übertragen.
Die negative OWC 56 funktioniert so, dass der TC-Pumpendeckel 42 automatisch operativ mit der Motornabe 46 verbunden (oder „verriegelt“) wird, wenn ein Drehmoment in der entgegengesetzten Richtung wie die positive OWC 58 übertragen wird und ein entsprechendes Drehzahlverhältnis zwischen dem Pumpendeckel 42 und der Nabe 46 auf oder über einem voreingestellten Schwellendrehzahlverhältnis liegt. Andererseits funktioniert der negative OWC 56 so, dass der Pumpendeckel 42 automatisch betriebsmäßig von der Nabe 46 getrennt (oder „überfahren“) wird, wenn das Drehzahlverhältnis dazwischen unter dem oben genannten voreingestellten Schwellenwert-Drehzahlverhältnis liegt und/oder wenn das Drehmoment wieder in die positive Richtung wechselt. Ähnlich wie die positive OWC 58 enthält die negative OWC 56 einen (zweiten) ringförmigen Innenring 88, der konzentrisch innerhalb eines (zweiten) ringförmigen Außenrings 90 ausgerichtet ist. Die beiden ringförmigen Ringe 88, 90 der negativen OWC 56 sind radial innen angeordnet und koaxial zu den beiden ringförmigen Ringen 76, 78 der positiven OWC 58. Der negative OWC-Innenring 88 wird mit der Torsionsdämpferplatte 60 verschraubt, genietet, geschweißt und/oder einstückig mit ihr geformt, um sich mit ihr gemeinsam zu drehen. Umgekehrt ist der negative OWC-Außenring 90 operativ, z.B. über eine Verzahnung, mit dem positiven OWC-Innenring 76 verbunden und dreht sich mit diesem im Gleichklang. Durch diese Verbindung mit dem Innenring 76 ist der Außenring 90 fest mit dem TC-Pumpendeckel 42 verbunden und dreht sich im Gleichklang mit diesem.
Eine Reihe von in Umfangsrichtung beabstandeten (zweiten) drehmomentübertragenden Elementen 92 ist zwischen den Innen- und Außenringen 88, 90 des negativen OWC 56 angeordnet und verbindet diese drehbar miteinander. Diese drehmomentübertragenden Elemente 92 (hier der Kürze halber auch als „Drehmomentelemente“ bezeichnet) sind in 2 und 4 als fünf (5) identisch geformte und bemessene Zylinderrollen dargestellt. Zumindest für einige Anwendungen ist es wünschenswert, dass beide OWCs 56, 58 rollenförmige Drehmomentübertragungselemente verwenden. Die Drehmomentelemente 80, 92 können jedoch jede Struktur annehmen, die sich zur Übertragung von Drehmoment zwischen komplementären Laufringen einer Einwegkupplung eignet. Die Drehmomentübertragungselemente 92 sind in 4 als federbelastete Drehmomentelemente dargestellt, bei denen einzelne Schraubendruckfedern 94 (4) die abgebildeten Rollen 92 in eine ausgerückte Stellung vorspannen. Im ausgekuppelten Zustand befinden sich die Rollen 92 in einem „unverkeilten“ Zustand, um eine überholende Drehbewegung des Innenrings 88 relativ zum Außenring 90 in einer Richtung (z.B. im Uhrzeigersinn in 4) zu ermöglichen. Ein (zweiter) Rollenkäfig 96, der zwischen der Wählscheibe 50 und OWC 56 angeordnet ist, enthält axiale Vorsprünge 98, die die Drehmomentelemente 92 in eine „verkeilte“ Position und gleichzeitig in einen drehmomentübertragenden Eingriffszustand drücken oder anderweitig „vorspannen“. Dabei werden die beiden Laufringe 88, 90 miteinander verriegelt, um das (negative) Drehmoment vom Pumpendeckel 42 der TC-Baugruppe 18 über den negativen OWC-Außenring 90 und die Rollen 92 und durch den Innenring 88 auf die Torsionsdämpferplatte 60 zu übertragen.
Die Wählscheibe 50 kann selektiv betätigt werden, z.B. über die ECU 25, die auf einen transienten Fahrzeugbetrieb reagiert, um sich auf einem geradlinigen Weg hin und her zu bewegen, um zwischen deaktivierten und aktivierten Zuständen zu wechseln. Bei Aktivierung schaltet diese Wählscheibe 50 einen oder beide OWCs 56, 58 von einem drehmomentübertragenden (verriegelten) Zustand in einen nicht drehmomentübertragenden (freilaufenden) Zustand. Umgekehrt wird durch die Deaktivierung der Wählscheibe 50 einer oder beide OWCs 56, 58 von einem nicht drehmomentführenden Zustand in einen drehmomentführenden Zustand geschaltet. Entsprechend dem abgebildeten Beispiel gleitet die Wählscheibe 50 axial, z.B. von links nach rechts in 2 und 3 auf einer Bahn parallel zur Achse A-A, von einem deaktivierten in einen aktivierten Zustand. Die deaktivierte Wählscheibe 50 sitzt bündig am TC-Pumpendeckel 42 und kuppelt den Rollenkäfig 96 aus. Durch Aktivierung der Wählscheibe 50 wird diese vom Pumpendeckel 42 weg verschoben, so dass die Platte 50 den negativen OWC-Rollenkäfig 96 aus einem eingerasteten Zustand in einen ausgerasteten Zustand dreht. Durch diese Art der Drehung des Rollenkäfigs 96 werden die axialen Vorsprünge 98 von den drehmomentübertragenden Rollen 92 gelöst und gleichzeitig werden diese Drehmomentelemente 92 freigegeben, um unter den Vorspannkräften der Druckfedern 94 in drehmomentfreie Positionen zu wechseln.
Um die translatorische Bewegung der Wählscheibe 50 in die rotatorische Bewegung des Rollenkäfigs 96 umzuwandeln, ist die repräsentative Wählscheibe 50 einstückig mit einer Reihe von Rampenschäften 100 geformt oder anderweitig hergestellt (siehe Einsatzansicht von 4). Diese Rampenschäfte 100 sind in gleichem Abstand am Umfang angeordnet und ragen axial von der motorseitigen Oberfläche der Wählscheibe ab. Der Rollenkäfig 96 des negativen OWC ist mit einer Reihe von in Umfangsrichtung beabstandeten Fenstern 102 versehen, von denen jedes so geformt, bemessen und angeordnet ist, dass es jeweils einen der Rampenschäfte 100 aufnehmen kann. Durch Verschieben der Wählscheibe 50 von der deaktivierten in die aktivierte Position wird jeder Rampenschaft 100 gleichzeitig gegen den inneren Umfang des entsprechenden Fensters 102 geschoben. Die axial abgewinkelten Kontaktflächen der Schäfte 100 üben über die Fenster 102 eine Momentkraft auf den Rollenkäfig 96 aus, um den Rollenkäfig 96 in den ausgerasteten Zustand zu drehen. Durch Zurückschieben der Wählscheibe 50 in die deaktivierte Position, wie unten beschrieben, werden die Rampenschäfte 100 aus den Fenstern 102 operativ ausgeklinkt, so dass der Rollenkäfig 96 wieder in den eingeklinkten Zustand zurückdrehen kann und somit die Drehmomentelemente 92 in ihre Keilposition gedrückt werden.
Die hintereinander angeordnete SOWC-Motortrennvorrichtung 28 verwendet hydraulisch betätigte, federbelastete Kolben 104 (von denen einer in 3 dargestellt ist), um die Wählscheibe 50 in den aktivierten Zustand zu bringen. Nach dem abgebildeten Beispiel sind fünf (5) federbelastete Kolben 104 in gleichem Abstand um den Pumpendeckel 42 der TC-Baugruppe 18 in Umfangsrichtung angeordnet. Wie gezeigt, ist jeder Kolben 104 in dichtender Weise gleitend an der TC-Baugruppe 18 montiert, wobei er zumindest teilweise durch den Pumpendeckel 42 hindurchgeht. Wenn der hydraulische Druck im inneren Flüssigkeitsraum der TC-Baugruppe 18 die Federkraft der Rückstellfedern 106 übersteigt, hieven die Kolben 104 z.B. in 2 von links nach rechts und schieben die Wählscheibe 50 aus dem deaktivierten in den aktivierten Zustand. Wenn dieser interne hydraulische Druck entlastet wird, spannen Rückholfedern 106 die Kolben in eine deaktivierte Position; gleichzeitig drückt der Ringbiegering 52 gegen die Wählscheibe 50 und drückt sie in den deaktivierten Zustand. Der ringförmige Reaktionsring 54, der die Wählscheibe 50 und den Biegering 52 umschreibt, stellt eine Reaktionsfläche dar, gegen die der Biegering 52 drückt.
Eine weitere repräsentative Motortrennvorrichtung 128 wird in 5 vorgestellt und für die Zwecke der Diskussion als eine SOWC-Baugruppe mit formschlüssiger Sperrklinke dargestellt. Obwohl sie sich im Aussehen unterscheiden, wird davon ausgegangen, dass alle oben genannten Merkmale und Optionen in Bezug auf die Motoren, Drehmomentwandler, Dämpferbaugruppen und Trennvorrichtungen von 1-4 einzeln oder in beliebiger Kombination in die entsprechenden, unten in Bezug auf 5-14 besprochenen Komponenten eingebaut werden können und umgekehrt. Ähnlich wie der Drehmomentwandler 18 aus 1 und 2 ist z.B. die TC-Baugruppe 118 aus 5 eine hydrodynamische Motor-Getriebe-Antriebskupplung, die ein TC-Pumpengehäuse enthält, das im Allgemeinen aus einem getriebeseitigen Pumpengehäuse 140 bestehen kann, das fest mit einem motorseitigen Pumpendeckel 142 verbunden ist, so dass dazwischen eine Arbeitshydraulikflüssigkeitskammer gebildet wird. Ein weiteres Beispiel ist eine Motornabe 146 aus 5, die mit einem Ende einer Motorausgangswelle, wie z.B. der Kurbelwelle 13 aus 1 und 2, verzahnt ist, wobei eine axial flexible Motor-Flexplate 166 direkt mit der Motornabe 146 verschraubt ist.
Die Motortrennvorrichtung 128 von 5 enthält eine ringförmige Taschenplatte 160, die mit einer Folge von in Umfangsrichtung beabstandeten Taschen 163 hergestellt wird (6-8). Diese Taschen 163 können eine längliche, polyedrische Form haben, von denen jede in eine übertragungsseitige Fläche der Taschenplatte 160 eingelassen ist. Jede Tasche 163 ist so geformt und bemessen, dass sie ein entsprechendes drehmomentübertragendes Einrastelement 170A, 170B aufnehmen kann ( ), das dazu dient, eine Tasche 163 der Taschenplatte 160 mit einer Kerbe 192 in einer Kerbenplatte 190 einzurasten. Im abgebildeten Beispiel ist die Kerbenplatte 190 als einteilige Struktur mit dem Pumpendeckel 142 des Drehmomentwandlers 118 einstückig geformt; alternative Ausführungen können eine Kerbenplatte 190 umfassen, die als separates Teil geformt wird, das anschließend auf die TC-Baugruppe 118 montiert und mit dieser antriebsmäßig verbunden wird. Wenn die Einrastelemente 170A, 170B in die Taschen 163 und die Kerben 192 hineinragen und an ihnen anliegen, wie in 8 zu sehen ist, verriegeln sie gemeinsam die Taschenplatte 160 mit der Kerbenplatte 190, so dass sich beide gemeinsam in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung drehen. Wenn umgekehrt ein Satz von Eingriffselementen 170A - hier als negative drehmomentübertragende Sperrklinken dargestellt - in ihre jeweiligen Kerben 192A zurückgezogen wird, wie in 6 zu sehen ist, darf sich die Taschenplatte 160 in Bezug auf die Kerbenplatte 190 in eine Richtung (in 6 nach rechts) drehen.
Nach der repräsentativen Architektur der 5-8 besteht jedes Eingriffselement 170A, 170B aus einer federbelasteten Sperrklinke, die drehbar in einer der vorgenannten Kerben 192A, 192B sitzt. Diese Sperrklinken können ein allgemein rechteckiges Grundprofil mit abgeschrägten Eingriffsenden haben. Es ist auch vorgesehen, dass das Eingriffselement 170A, 170B andere Formen annehmen soll, einschließlich Klemmkörper, Verstrebungen usw. Jede Sperrklinke 170A, 170B ist mit einem speziellen Vorspannglied 172 versehen, bei dem es sich um eine Torsionsfeder, eine Schraubenfeder, eine Konstantkraftfeder oder jedes andere Element handeln kann, das in der Lage ist, ein Ende eines drehmomentübertragenden Eingriffselements zu heben. Während die Darstellung in den Kerben 192 der Kerbenplatte 190 montiert ist, ist vorgesehen, dass das Eingriffselement 170A, 170B in ähnlicher Weise in den Taschen 163 der Taschenplatte 160 verpackt werden kann.
Nochmals in Bezug auf 5: Die Kerbenplatte 190 kann im Allgemeinen aus in Umfangsrichtung beabstandeten Kerben 192 bestehen, die einzeln in die motorseitige Oberfläche des Flanschteils 133 des vorderen Pumpendeckels eingelassen sind. Diese Serie von Kerben 192 ist radial mit den Taschen 163 in der Taschenplatte 160 ausgerichtet, die jeweils so geformt und bemessen sind, dass sie darin eine Sperrklinke 170A, 170B aufnehmen können. Die distalen Enden der Sperrklinken 170A, 170B greifen in die Taschen 163 ein - dadurch wird die Taschenplatte 160 am Pumpendeckel 142 zur gemeinsamen Drehung mit diesem verriegelt - indem sie nach vorne in (z.B. rechts in 5) hineinragen und gegen die Taschen 163 drücken. Umgekehrt können sich ein oder beide Sätze der Sperrklinken 170A, 170B selektiv von der Taschenplatte 160 lösen - wodurch die Taschenplatte 160 vom Pumpendeckel 142 zum Freilauf darauf entriegelt wird -, indem sie in ihre jeweiligen Kerben 192 ohne Kontakt mit den Taschen 163 zurückgehen. Es wird ersichtlich, dass die Anzahl, Anordnung und Geometrie der Eingriffselemente 170A, 170B, einschließlich der entsprechenden Taschen 163 und Kerben 192, von den in den Figuren dargestellten abweichen können, z.B. je nach Konstruktionsanforderungen für die vorgesehene Anwendung.
Um den Betriebszustand der Motortrennvorrichtung 128 und damit die drehmomentübertragende mechanische Kupplung zwischen der Motorbaugruppe 112 und dem Drehmomentwandler 118 zu regeln, ist die Trennvorrichtung 128 mit einer Wählscheibe 162 und einem Wählring 164 versehen, die das Ein- und Ausrücken eines oder beider Sperrklinken-Sätze 170A, 170B gemeinsam steuern. Die Wählscheibe 162 ist ein scheibenförmiger Ring, der an die Taschenplatte 160 angrenzt und koaxial mit dem Drehmomentwandler 118 und der Dämpferbaugruppe 126 ausgerichtet ist, um sich um die Achse A-A von 5 zu drehen. Wie gezeigt, ist die Wählscheibe 162 für eine Drehbewegung relativ zu den Taschen- und Kerbenplatten 160, 190 montiert, um hin und her zwischen eingerasteten und ausgerasteten Positionen zu wechseln. Wenn sich die Wählscheibe 162 in der eingerasteten Position befindet, wie in 8 am besten zu sehen ist, dürfen sich beide Sätze der Einrastelemente 170A, 170B in die Kerben 192 der Kerbscheibe 190 verschieben, z.B. unter der Vorspannkraft der Vorspannglieder 172. Als Beispiel, und nicht als Einschränkung, ist die Wählscheibe 162 mit einer Reihe von in Umfangsrichtung beabstandeten Fenstern 165 versehen, von denen jedes so geformt und bemessen ist, dass es einen Teil einer einzelnen Sperrklinke 170A, 170B aufnehmen kann. Durch Bewegen der Wählscheibe 162 in die eingerastete Position werden die Fenster 165 mit den entsprechenden Kerben 192 so ausgerichtet, dass die darin sitzenden Sperrklinken 170A, 170B durch die Fenster 165 und in die Taschen 163 der Taschenplatte 160 ragen. Andererseits, wenn sich die Wählscheibe 162 dreht (z.B. gegen den Uhrzeigersinn in 5) in ihre ausgerückte Position, wie in 6 am besten zu sehen ist, verschiebt die Scheibe 162 die das negative Drehmoment übertragenden Einrastelemente 170A aus dem Eingriff mit der Taschenplatte 160.
Der Wählring 164 von 5 ist ein scheibenförmiges Bauteil mit einer zentral angeordneten zylindrischen Nabe 167, die so bemessen ist, dass sie die SOWC-Taschenplatte 160 umschreibt und darin Platz findet. Wenn die Motortrennvorrichtung 128 vollständig zusammengebaut ist, liegt eine hintere, getriebeseitige Fläche des Wählrings 164 im Allgemeinen bündig an einer vorderen, motorseitigen Fläche des Wählblechs 162 an, während eine Fläche des Innendurchmessers der zentralen Nabe 167 im Allgemeinen bündig an einer äußeren Umfangsfläche des Taschenblechs 160 anliegt. In Umfangsrichtung beabstandete Laschen 169 ragen von der Wählscheibe 162 in komplementäre Schlitze im Wählring 164, um die beiden Komponenten operativ miteinander zu verbinden, so dass sie sich im Gleichklang miteinander drehen. Ein selektiv zuschaltbarer Bremsmechanismus (nicht abgebildet) wird von einem Fahrzeugsteuergerät, wie z.B. ECU 25 von 1, aktiviert, um die Drehbewegung des Wählrings 164 um die Achse A-A zu begrenzen. Dabei wird der Ring 164 selektiv zwischen deaktivierten und aktivierten Stellungen hin und her bewegt, um dadurch die Wählscheibe 162 zwischen der eingerasteten und der ausgerasteten Stellung zu bewegen.
Unter kontinuierlicher Bezugnahme auf 5 befindet sich das Motor-Flexplate 166 unmittelbar neben und zwischen den Taschen- und Dämpferplatten 160, 168. Flexplate 166 befestigt mechanisch die Dämpferbaugruppe 126 und indirekt die Motortrennvorrichtung 128 an der drehmomentübertragenden Leistung der Motorbaugruppe 112. In die Flexplate 166 ist eine kreisförmige Anordnung von in Umfangsrichtung beabstandeten Befestigungslöchern 171 eingearbeitet. Wie in 5 zu sehen ist, nehmen diese Befestigungslöcher 171 durchgehende Gewindebolzen 178 oder andere geeignete Befestigungselemente auf, die mit komplementären Innengewindebohrungen in der Motornabe 146 verschraubt werden, um dadurch die Flexplate 166 direkt mit der Motornabe 146 starr zu koppeln und sich im Einklang mit der Motorabtriebswelle zu drehen. Flexplate 166 verbindet antriebsmäßig die Dämpferbaugruppe 126, die Trennvorrichtung 128 und, wenn gewünscht, die Drehmomentwandlerbaugruppe 118 über die Motornabe 146 mit dem Motor 112, so dass die Drehkraft dazwischen hin und her übertragen werden kann. Zusätzlich zur Übertragung des vom Motor 112 erzeugten Drehmoments auf das Getriebe (z.B. Getriebe 16 von 1) kann die Flexplate 166 auch zur Aufnahme von Schublasten dienen, die durch die Hubkolben des Motors und/oder die hydrodynamischen Aktivitäten des Drehmomentwandlers erzeugt werden können. Von einem Außendurchmesserrand des Flexplate-Körpers ragt eine Folge von Zahnradzähnen 173 radial nach außen, die zusammen einen „Starterzahnkranz“ definieren und mit den Zähnen eines Motoranlassers in Eingriff stehen.
Eine ringförmige Dämpferplatte 168, die im allgemeinen bündig an einer motorseitigen Fläche der Flexplate 166, die von dem Starterzahnkranz 173 umschrieben wird, anliegt, ist fest, z.B. über Sechskantschrauben 180 oder andere geeignete Befestigungsmittel, an der Taschenplatte 160 zur gemeinsamen Drehung mit dieser befestigt. In jedem der Fälle dieser Offenbarung, in denen Bolzen oder Befestigungselemente mit Gewinde als ein Mechanismus zur Verbindung von zwei oder mehr Komponenten offenbart werden, sollte anerkannt werden, dass andere Verfahren zur Verbindung dieser Komponenten eingesetzt werden können, wie z.B. Nieten, Schweißen, Formen usw. Die Dämpferplatte 168 ist zwischen der Motorbaugruppe 112 und der Flexplate 166 eingelegt und somit zwischen diesen angeordnet. Die Dämpferplatte 168 von 2 und 3 ist ebenfalls mit einem oder mehreren Feder-Masse-Dämpfungssystemen ausgestattet, die hier auch als „SDS“ bezeichnet und in den Figuren mit 182 bezeichnet werden. Diese SDS 182 sind in Umfangsrichtung verteilt und in der Nähe des Außenumfangs der Dämpferplatte 168 positioniert.
Das SDS 182 verbindet die Dämpferplatte 168 und die Taschenplatte 160 mit der Flexplate 166, so dass die Tasche und die Dämpferplatten 160, 168 beweglich an der Flexplate 166 befestigt sind. Entsprechend dem abgebildeten Beispiel wird die Dämpferplatte 168 mit halbzylinderförmigen Federaufnahmen 175 hergestellt, die in gleichem Abstand um den Umfang der Dämpferplatte angeordnet sind. Während vorgesehen ist, dass jede logisch relevante Art von Federelement eingesetzt werden kann, enthält das SDS 182 von 5 jeweils eine Schraubenfeder, die an jedem Ende mit einem Federhalter endet. Jeder SDS 182 sitzt in einer der Federaufnahmen 175, so dass die Länge jeder Schraubenfeder entlang des Umfangs der Platte 168 verlängert wird. Durch den Körper der Flexplate 166 sind in Umfangsrichtung beabstandete Federfenster 177 definiert, durch die jeweils eine der SDS-Schraubenfedern hindurchgeführt wird. Dazu wird die Taschenplatte 160 mit einer entsprechenden Anzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Federkanälen 179 gebildet, die radial mit den Federfenstern 177 in der Flexplate 166 und den Federaufnahmen 175 in der Dämpferplatte 168 ausgerichtet sind. Bei dieser Anordnung nisten sich die Schraubenfedern des SDS 182 in den Kanälen 179 ein, die zwischen den Taschen- und Dämpferplatten 160, 168 eingeklemmt sind. Wenn sich die Flexplate 166 unter der Antriebskraft der Motorbaugruppe 112 dreht, werden die Federhalterungen jedes SDS 182 gegen die entsprechenden, in Umfangsrichtung beabstandeten Wände der Federfenster 177 gedrückt, wodurch die Federn zusammengedrückt werden. Diese Wechselwirkung kann zur Absorption und Dämpfung unerwünschter Torsionen genutzt werden, die vom Motor 112 während des normalen Betriebs, beim Anfahren, bei Übergangs- und Abschaltvorgängen erzeugt werden, wie einige nicht einschränkende Beispiele.
Neben 6 wird die SOWC-Kerbenplatte 190 der Trennvorrichtung 128 mit mehreren „schwimmenden“ Kerbenplatteneinsätzen 120 gezeigt, die in einigen oder allen Kerben 192 verschachtelt sind und darauf einige oder alle Sperrklinken 170A, 170B tragen. In Übereinstimmung mit dem abgebildeten Beispiel kann der Kerbenplatteneinsatz 120 als einteilige, einteilige Struktur mit einer Basis 121 und einer abgeschrägten Wand 123, die von einem Ende der Basis 121 vorsteht, einstückig ausgebildet werden. Eine nach innen gerichtete, getriebeseitige Oberfläche der Basis 121 gleitet gegen eine nach außen gerichtete, motorseitige Oberfläche einer diskreten Kerbe 192A. Umgekehrt bietet eine Außenfläche des Sockels 121 eine darunter liegende Stütze für eine Sperrklinke 170A mit negativem Drehmoment und die entsprechende Vorspannfeder 172. Ein festes, proximales Ende der Sperrklinke 170A liegt als Drehpunkt an der Basis 121 des Kerbenplatteneinsatzes 120 an; die Feder 172 wirkt, um ein bewegliches, distales Ende der Sperrklinke 170A so vorzuspannen, dass es sich von der Basis 121 weg durch die Wählscheibe162 und in die Taschenplatte 160 schwenkt. Bei Ausführungen, bei denen Kerbenplatteneinsätze 120 nur für ausgewählte Eingriffselemente vorgesehen sind (z.B. nur die Sperrklinken 170A mit negativem Drehmoment in ), können die Kerben 192A für diese ausgewählten Sperrklinken 170A in Tiefe, Breite und/oder Länge größer sein als ihre Gegenkerben 192B für die Sperrklinken 170B mit positivem Drehmoment, um zusätzlichen Verpackungsraum für die Kerbenplatteneinsätze 120 zu schaffen. In diesem Zusammenhang können die Sperrklinken 170A etwas kürzer als die Sperrklinken 170B sein, um die Kerbenplatteneinsätze 120 aufzunehmen.
Gegenseitig in jeder der Kerben 192A der , neben den Kerbenplatteneinsätzen 120 und den davon getragenen Sperrklinken 170A, ist ein federbelasteter Keileinsatz 122 montiert. Während eine Auswahl an Formen und Größen vorgesehen ist, werden diese Keil-Einsätze 122 als einheitliche, einteilige Strukturen mit unregelmäßigem, polygonalem Querschnitt dargestellt. Keilfedern 124 sind ebenfalls in den Kerben 192A montiert, die jeweils zwischen der Kerbenplatte 190 und einem einzelnen Keileinsatz 122 eingelegt sind. In einem repräsentativen Beispiel als Schraubendruckfedern dargestellt, spannen diese Keilfedern 124 die Keileinsätze 122 axial aus ihren jeweiligen Kerben 192A vor (z.B. nach oben in 6-8; nach rechts in 5). Jeder Keileinsatz 122 enthält eine abgeschrägte Fläche 125, die an die abgeschrägte Wand 123 des Kerbenplatteneinsatzes 120 anstößt und in der Regel bündig an dieser anliegt. Wie in 6 zu sehen ist, sind sowohl die Rampenwand 123 als auch die Rampenfläche 125 schräg zur nach außen gerichteten Kerbfläche, an der der Kerbeneinsatz 120 sitzt und gleitet, angeordnet. Jeder Keileinsatz 122 wird auch mit einer abgeschrägten, motorseitigen Fläche 127 hergestellt, die an die abgeschrägte Fläche 125 angrenzt und schräg zu dieser geneigt ist. Ergänzend zu den abgeschrägten Flächen 127 der Einsätze 122 sind abgeschrägte Kanten 161 entlang der Hinterseiten der Wählscheibenfenster 165 angeordnet. Wie weiter unten erklärt wird, werden bei der Bewegung der Wählscheibe 162 in die eingerastete (zweite) Position die abgeschrägten Kanten 161 der Wählscheibenfenster 165 gegen die abgeschrägten Flächen 127 der Keileinsätze 122 geschoben. Die Abwinkelung der Berührungspunkte zwischen den Keileinsätzen 122 und der Wählscheibe 162 - die Kanten 161 und die Flächen 127 von 6 sind schräg zur Bewegungsbahn der beweglichen Wählscheibe 162 abgewinkelt - erzeugt einen allgemein axialen Kraftvektor, der nach innen ragt und die Keileinsätze 122 axial in die Kerben 192A drückt.
In der Reihenfolge der Abbildungen in 6-8 setzt die Kerbenplatte den Schieber 120 von links nach rechts und wieder zurück zwischen einer freien Stelle (z.B. einer ersten, ganz rechten Position in 6) und einer Füllstelle (z.B. einer zweiten, ganz linken Position in 8) ein, um einen eventuellen Spielraum innerhalb der Kerben 192 während des Einrastens der Sperrklinken 170A auszufüllen. Wie oben angegeben, dreht sich die Wählscheibe 162 um die Achse A-A hin und her zwischen einer ausgerückten Position - in der die Eingriffselemente 170A aus dem Eingriff mit den Taschen 163 verschoben werden (6) - und einer eingerückten Position - in der die Eingriffselemente 170A in Eingriff zwischen den Taschen 163 und den Kerben 192A verschoben werden können (8). Wenn die Wählscheibe 162 in die eingerastete Position gebracht wird (z.B. nach links in 7), drückt sie gleichzeitig die Keileinsätze 122 (z.B. nach unten in 7) gegen die Kerbenplatteneinsätze 120. Da die von der Wählscheibe 162 auf die Keileinsätze 122 ausgeübte Kraft, z.B. über die abgeschrägten Fensterkanten 161, die gegen die abgeschrägten Einsatzflächen 127 gleiten, die Vorspannkraft der Keilfedern 124 überwindet, bewegen sich die Keileinsätze 122 entlang einer im Allgemeinen geradlinigen Bahn, die orthogonal zur Bahn der Wählscheibe verläuft. Als Ergebnis gleiten die Keileinsätze 122 mit ihren jeweiligen Rampenflächen 125 gegen die Rampenwände 123 ihres entsprechenden Kerbblecheinsatzes 120. Diese Kraft wiederum schiebt die Kerbenplatteneinsätze 120 entlang einer im Allgemeinen geradlinigen, jedoch umlaufenden Bahn in Bezug auf die Kerbenplatte 190 bis zur (zweiten) Position der Rückraumfüllung in BILD 8. Es kann zumindest bei einigen Ausführungsformen wünschenswert sein, dass die Keileinsätze 122 z.B. in den 6-8 auf und ab gegen eine angrenzende Stirnwand der Kerbe 192 gleiten.
10 zeigt einen repräsentativen hydraulischen Steuerkreis 200 zum Aktivieren und Deaktivieren sowohl einer repräsentativen Drehmomentwandler-Kupplungsbaugruppe (TCC) 202 einer TC-Baugruppe 218 als auch einer repräsentativen wählbaren Einweg-Motortrennkupplungsbaugruppe (EDC) 228 unter Verwendung von Druck auf der Anlege- und Ausrückseite der TCC-Baugruppe 202. Der hydraulische Steuerkreis 200 verwendet eine magnetbetätigte Drehmomentwandler- und Übertragungsventilanordnung (TCT) 250, die so ausgelegt ist, dass ein absoluter Anlegedruck eines TCC-Kreises zur Steuerung des selektiven Ein- und Auskuppelns der EDC-Baugruppe 228 verwendet wird, während ein relativer Druck zwischen einem TCC-Anlegedruck und einem TCC-Auskupplungsdruck das selektive Ein- und Auskuppeln der TCC-Baugruppe 202 steuert. Der hydraulische Steuerkreis 200 ermöglicht die Steuerung sowohl der TCC- als auch der EDC-Baugruppe 202, 228 unter Verwendung eines TC-Speisekreises 252 und eines TCC-Speisekreises 254, ohne dass zusätzliche hydraulische Druckkreise und die dazugehörige Hardware zur Steuerung der EDC-Baugruppe 228 verwendet werden müssen.
Als Bezugspunkt während der Diskussion über die Architektur des Hydraulikkreislaufs von 10 zeigt 9 eine Grafik 300 des hydraulischen Drucks (Kilopascal (kPa)) in Abhängigkeit von der Zeit (Millisekunden (ms)) für die interne Flüssigkeitskammer 204 der TC-Baugruppe 218. Ein erstes Diagramm 302 in Grafik 300 zeigt den Druck, den TCC auf die TCC-Baugruppe 202 ausübt, nämlich einen gemessenen hydraulischen Druck auf eine Angriffsfläche 205 einer TCC-Reibungsplatte 206, die einer Turbinenschale 208 der TC-Baugruppe 218 gegenüberliegt. Ebenso zeigt ein zweites Diagramm 304 in Grafik 300 von 9 den TCC-Lösedruck auf die TCC-Baugruppe 202 an, nämlich einen gemessenen hydraulischen Druck auf einer Lösefläche 207 der TCC-Reibungsplatte 206, die dem Pumpendeckel der TC-Baugruppe 218 zugewandt ist. Während die TC-Baugruppe 218 als rein repräsentative Anwendung der in 9-11 vorgestellten Konzepte vorgesehen ist, kann die doppelseitige TCC-Reibungsplatte 206 in der Einsatzansicht von 10 zur Erhöhung der Kupplungsverstärkung wünschenswert sein. Darüber hinaus sollte man sich darüber im Klaren sein, dass die Grafik 300 lediglich der Verdeutlichung dient und daher keinen einschränkenden Charakter hat.
Von einer Einleitungszeitmarke t₀ bis zu einer ersten Zeitmarke t₁ ist eine erste Druckdifferenz P_D1 zwischen dem TCC-Anlege- und dem Auslösedruck 302, 304 ungefähr gleich einer kalibrierten Aktivierungsdruckdifferenz, so dass die TCC-Baugruppe 202 ein Drehmoment trägt, sich aber an oder über einem Schwellenwert des „Schlupfes“ befindet. Für den gleichen Zeitraum kann die EDC-Baugruppe 228 unter positiver Spannung stehen, während das Steuerungssystem der TCC-Baugruppe 202 entgleitet. Die EDC-Baugruppe 228 kann normalerweise zugeschaltet werden, um die Übertragung von Drehmoment in positiver und negativer Richtung zu ermöglichen und so das Starten von motorgestützten Motoren mit einem elektrischen Fahrmotor, wie z.B. MGU 14 von 1, zu erleichtern. Im Anschluss an die zweite Zeitmarke t₂, d.h. während des Übergangs von t₁ zur dritten Zeitmarke t₃, erreicht ein Absolutwert des TCC-Auslösedrucks 304 eine erste kalibrierte Druckschwelle P_T1 (z.B. 700 kPa); bei diesem Druck wird die EDC-Baugruppe 228 ausgerückt oder „geöffnet“, so dass das Drehmoment z.B. nur in einer einzigen (positiven) Richtung übertragen werden kann. Zum Zeitpunkt t₃ bleibt eine ausreichende Druckdifferenz über die TCC-Baugruppe 202 bestehen, so dass diese weiterhin ein Drehmoment trägt.
Der Absolutwert des TCC-Anwendungsdrucks 302 hat zum Zeitpunkt der Zeitmarke t₃ einen zweiten kalibrierten Druckschwellenwert P_T2 (z.B. 900 kPa) erreicht. Zu diesem Zeitpunkt hat die TCC-Baugruppe 202 eine ausreichende Drehmomenttragfähigkeit, um ein vorbestimmtes Mindestdrehmoment (z.B. 150 Newtonmeter (Nm)) zu übertragen, die EDC-Baugruppe 228 bleibt von der Zeitmarke t₃ bis t₄ offen, um z.B. das „EV-Fahren“ nur mit dem Motor zu erleichtern. Eine optionale Zusatzpumpe (nicht abgebildet) kann eingebaut werden, um ein Fahren mit reinem Motor und EV aus der Nullgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu ermöglichen. Bei einer vierten Zeitmarke t₄ fällt der relative Druck zwischen dem TCC und den Freigabedrücken 302, 304 auf Null. Dadurch wird die TCC-Baugruppe 202 verrutscht und öffnet sich so, dass die TC-Baugruppe 218 z.B. in Vorbereitung auf einen Motorwiedereinschaltungsvorgang entriegelt wird. Danach wird der Ladedruck freigegeben, um den absoluten Wert des TCC-Anwendungsdrucks 302 bei einer fünften Zeitmarke t₅ unter den ersten kalibrierten Druckschwellenwert P_T1 zu senken. Dabei wird die EDC-Baugruppe 228 wieder in Eingriff gebracht, um das Drehmoment in entgegengesetzter Vorwärts- und Rückwärtsrichtung zu übertragen.
Um auf den hydraulischen Steuerkreis 200 von 10 zurückzukommen, enthält der TC-Speisekreis 252 ein federbelastetes, hydraulisch betätigtes Leitungsdruckregelventil 256, das über eine TC-Zuleitung 251 mit einem federbelasteten, hydraulisch betätigten TCC-Steuerventil 258 des TCC-Speisekreises 254 fluidisch gekoppelt ist. Das Leitungsdruckregelventil 256 ist strömungstechnisch hinter der TCT-Ventilbaugruppe 250 angeordnet und über die Abblasleitung 253 mit dieser verbunden. Diese Abblasleitung 253 verbindet auch das Leitungsdruckregelventil 256 und die TCT-Ventileinheit 250 mit einem Pumpen-(Leitungsdruck-)Abblas-Kugelhahn 260. In dieser Hinsicht ist das TCC-Steuerventil 258 strömungstechnisch vor dem TCT-Ventil 250 und über die Abluftleitung 255 mit diesem verbunden. Eine TCC-Freigabeleitung 257 verbindet das TCC-Steuerventil 258 fluidisch mit einem TCC-„Abblas“-Kugelhahn 262 und mit der Freigabeseite der TCC-Baugruppe 202. Während des Systembetriebs kann die Ventilbaugruppe 250 zur Zeit t₁ geöffnet und so gesteuert werden, dass der Freigabekreis über die Zeit t₅ mit einem geregelten Druck versorgt wird. Sobald der Drehmomentwandler zum Zeitpunkt t₁ vollständig geöffnet und der Ladedruck auf normale Werte abgesenkt ist, kann das TCC-Steuerventil 258 so geschaltet werden, dass das Ventil 250 überbrückt wird und der Drehmomentwandler in einen „offenen“ Modus übergeht.
Die Aktivierung des Leitungsdruckregelventils 256 wird teilweise über die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit gesteuert, die von einem Drucksteuermagneten (PCS) Leitung 259 und von der Abblasleitung 253 erhalten wird. In diesem Zusammenhang wird die Aktivierung des TCC-Steuerventils 258 teilweise über die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit aus einer TCC-Applikationsleitung 261 und der TC-Zufuhrleitung 251 gesteuert. Die TCC-Applikationsleitung 261 verbindet auch das TCC-Steuerventil 258 fluidisch mit der Applikationsseite der TCC-Baugruppe 202. Der erste und der zweite normalerweise ausgeschaltete Druckregelmagnet 264 bzw. 266 regeln den hydraulischen Druck in einer Stellantriebs-Zufuhrbegrenzungsleitung 263. Das Leitungsdruckregelventil 256 ist auch mit einer Saugleitung 267 und einem Entlüftungsanschluss 269 versehen. Zusätzlich ist das TCC-Steuerventil 258 mit einer Kühlerzuleitung 271 und einem Auslassanschluss 273 versehen.
Unter Bezugnahme auf 10 enthält die TCT-Ventilbaugruppe 250 einen Ventilschaft 268, der gleitend in einem Ventilkörper 270 montiert ist und an einem Ende durch eine Ventilschraubenfeder 272 oder ein ähnlich geeignetes Vorspannglied vorgespannt ist. Am entgegengesetzten Ende des Ventilkörpers 270 zur Ventilfeder 272 befindet sich ein elektronischer Linearkraftmagnet 274, der als direkte elektrische Schaltsteuerung für den Ventilschaft 268 arbeitet. Der Ventilkörper 270 ist außerdem mit drei Auslassöffnungen versehen: eine erste Auslassöffnung 275 am distalen Ende des Ventilkörpers 270 in Reihe mit einer Federkammer, in der die Ventilfeder 272 verpackt ist; eine zweite Auslassöffnung 277, die zwischen der ersten und zweiten Auslassöffnung 281 bzw. 283 des Ventilkörpers 270 angeordnet ist; und eine dritte Auslassöffnung 279 am proximalen Ende des Ventilkörpers 270, gegenüber der ersten Auslassöffnung 275 und in Reihe mit einer Magnetkammer des LFS-Magneten 274. Die erste Auslassöffnung 281 ist zwischen der ersten und zweiten Entlüftungsöffnung 275, 277 in Bezug auf den Ventilkörper 270 angeordnet, während die zweite Auslassöffnung 283 zwischen der zweiten und dritten Entlüftungsöffnung 277, 279 in Bezug auf den Ventilkörper 270 angeordnet ist. Eine Abblasleitung 285 ist in Reihe mit dem zweiten Auslassöffnung 283 und somit zwischen dem zweiten und dritten Entlüftungsanschluss 277, 279 in Bezug auf den Ventilkörper 270 angeordnet.
Die geradlinige Bewegung des Ventilschaftes 268 zwischen den Längsenden des Ventilkörpers 270 regelt den Transfer der vom TCC-Steuerventil 258 erhaltenen Hydraulikflüssigkeit durch die Entlüftungsleitung 255 und in den Ventilkörper 270 über die ersten und zweiten Auslassöffnung 281, 283. Die Bewegung der Ventilspindel 268 steuert auch den Transfer der Hydraulikflüssigkeit vom zweiten Auslassöffnung 283 durch den Ventilkörper 270, aus dem Abblasleitungsanschluss 285 und über die Abblasleitung 253 zum Leitungsdruckregelventil 256. Die TCT-Ventilbaugruppe 250 wird durch das TCC-Modus-Steuerventil 258 aktiviert. Wenn sich der Drehmomentwandler in einer „geschlossenen“ Konfiguration befindet, kann die Ventilbaugruppe 250 aktiviert und selektiv zum Öffnen oder Schließen sowohl des TCC als auch des EDCs verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 11 wird nun ein verbessertes Verfahren oder Regelungsstrategie zur Regelung des Betriebs einer Drehmomentwandlerkupplung, wie z.B. die TCC-Baugruppe 202 der TC-Baugruppe 218 von 10, und einer Motortrennvorrichtung, wie z.B. die EDC-Baugruppe 228 der ICE-Baugruppe 212 von 10, im Allgemeinen bei 400 gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Einige oder alle der in 11 dargestellten und unten näher beschriebenen Operationen können repräsentativ für einen Algorithmus sein, der prozessorausführbaren Anweisungen entspricht, die z.B. im Haupt- oder Hilfs- oder Fernspeicher gespeichert und z.B. von einer residenten oder entfernten Steuerung, Verarbeitungseinheit, Steuerlogikschaltung oder einem anderen Modul, Gerät und/oder Netzwerk von Geräten ausgeführt werden können, um einige oder alle der oben oder unten beschriebenen Funktionen in Verbindung mit den offenbarten Konzepten auszuführen. Es ist zu beachten, dass die Reihenfolge der Ausführung der abgebildeten Operationsblöcke geändert, zusätzliche Blöcke hinzugefügt und einige der beschriebenen Blöcke modifiziert, kombiniert oder eliminiert werden können.
Das Verfahren 400 beginnt an der Klemmenleiste 401 von 11 mit prozessorausführbaren Befehlen für eine speicherprogrammierbare Steuerung oder ein Steuermodul oder einen ähnlich geeigneten Prozessor zum Aufruf einer Initialisierungsprozedur für ein TCC/EDC-Steuerprotokoll. Diese Routine kann in Echtzeit, kontinuierlich, systematisch, sporadisch und/oder in regelmäßigen Abständen während des aktiven Fahrzeugbetriebs ausgeführt werden. Zur Durchführung dieses Protokolls kann ein Fahrzeugsteuersystem oder eine beliebige Kombination aus einem oder mehreren Subsystemen so betrieben werden, dass es einschlägige Informationen und Eingaben empfängt, verarbeitet und synthetisiert und Steuerlogik und -algorithmen zur Regelung verschiedener Antriebsstrangkomponenten ausführt, um die gewünschten Steuerziele zu erreichen. Am Eingangs-/Ausgangsblock 403 beinhaltet das Verfahren 400 den Empfang eines oder mehrerer elektrischer Signale, die einen Sensormesswert für einen TCC-Anlegedruck und einen Sensormesswert für einen TCC-Ablassdruck anzeigen.
Im Entscheidungsblock 405 wird mit dem Verfahren 400 bestimmt, ob eine Echtzeit-Druckdifferenz zwischen dem anliegenden TCC und den Freigabedrücken kleiner als eine kalibrierte Aktivierungsdruckdifferenz ist. Wenn das Fahrzeug-ECU 25 oder das Antriebsstrang-Steuermodul (PCM) nicht feststellt, dass die Druckdifferenz die kalibrierte Aktivierungsdruckdifferenz (Block 405 = NO) überschreitet, fährt das Verfahren 400 mit der Verarbeitung von Block 407 fort und gibt ein oder mehrere Steuerbefehlssignale aus, z.B. an den hydraulischen Steuerkreis 200 von 10, um die TCC durchzuschleifen und die EDC in einem bidirektionalen Eingriffszustand zu halten. Wird jedoch eine positive Bestimmung zurückgegeben (Block 405 = JA), fährt das Verfahren 400 mit der Bearbeitung von Block 409 fort und gibt ein oder mehrere Steuerbefehlssignale, z.B. an den hydraulischen Steuerkreis 200, aus, um den TCC zu schließen und dadurch das TC-Laufrad am Ausgang des Motors zur TC-Turbine am Eingang des Getriebes mechanisch zu blockieren.
Vor, gleichzeitig mit oder nach der Ausführung der Bestimmung und der entsprechenden Operationen der Blöcke 405, 407 und 409 bestimmt das Verfahren 400 im Entscheidungsblock 411, ob der Druck der TCC-Anwendung größer als ein kalibrierter Druckschwellenwert ist oder nicht. Wenn dies der Fall ist (Block 411 = JA), fährt das Verfahren 400 mit der Verarbeitung von Block 413 fort und gibt ein oder mehrere Steuerbefehlssignale aus, z.B. an den hydraulischen Steuerkreis 200 von 10, um das EDC auszuschalten, um in einem unidirektionalen OWC-Zustand zu arbeiten. Das EDC kann abgekoppelt werden, während die TCC in einem gleitenden Zustand gehalten wird. Wenn jedoch festgestellt wird, dass der von der TCC angelegte Druck unter oder unter den kalibrierten Druckschwellenwert (Block 411 = NEIN) fällt, fährt das Verfahren 400 mit der Verarbeitung von Block 415 fort und gibt ein oder mehrere Steuerbefehlssignale aus, z.B. an den hydraulischen Steuerkreis 200, um das EDC einzuschalten oder in einem eingeschalteten Zustand zu halten. Wie oben in Bezug auf die Grafik von 9 beschrieben, kann die TCC nach dem Öffnen der ECD eingeschaltet werden; optional kann die TCC vor dem Wiedereinschalten der ECD geöffnet werden. Das Verfahren 400 geht weiter bis zum Anschlussblock 417 und wird vorübergehend beendet oder kehrt zum Anschlussblock 401 zurück und bleibt in einer Endlosschleife bestehen.
Aspekte dieser Offenbarung können in einigen Ausführungsformen durch ein computerausführbares Befehlsprogramm, wie z.B. Programmmodule, die allgemein als Softwareanwendungen oder Anwendungsprogramme bezeichnet werden, die von einem Controller oder den hier beschriebenen Controller-Varianten ausgeführt werden, umgesetzt werden. Software kann, in nicht einschränkenden Beispielen, Routinen, Programme, Objekte, Komponenten und Datenstrukturen enthalten, die bestimmte Aufgaben ausführen oder bestimmte Datentypen implementieren. Die Software kann eine Schnittstelle bilden, die es einem Computer ermöglicht, entsprechend einer Eingabequelle zu reagieren. Die Software kann auch mit anderen Codesegmenten zusammenarbeiten, um als Reaktion auf die in Verbindung mit der Quelle der empfangenen Daten erhaltenen Daten eine Vielzahl von Aufgaben zu initiieren. Die Software kann auf einer Vielzahl von Speichermedien wie CD-ROM, Magnetplatte, Blasenspeicher und Halbleiterspeicher (z.B. verschiedene Arten von RAM oder ROM) gespeichert werden.
Darüber hinaus können Aspekte der vorliegenden Offenbarung mit einer Vielzahl von Computersystem- und Computernetzwerkkonfigurationen praktiziert werden, einschließlich Multiprozessorsystemen, mikroprozessorbasierter oder programmierbarer Verbraucherelektronik, Minicomputern, Großrechnern und ähnlichem. Darüber hinaus können Aspekte der vorliegenden Offenbarung in Umgebungen mit verteilter Datenverarbeitung praktiziert werden, in denen die Aufgaben von ortsansässigen und fernverarbeitenden Geräten ausgeführt werden, die über ein Kommunikationsnetz miteinander verbunden sind. In einer Umgebung mit verteilter Datenverarbeitung können sich die Programmmodule sowohl auf lokalen als auch auf entfernten Computerspeichermedien, einschließlich Speichergeräten, befinden. Aspekte der vorliegenden Offenbarung können daher in Verbindung mit verschiedener Hardware, Software oder einer Kombination davon in einem Computersystem oder einem anderen Verarbeitungssystem implementiert werden.
Jedes der hier beschriebenen Verfahren kann maschinenlesbare Anweisungen zur Ausführung durch enthalten: (a) einen Prozessor, (b) einen für die Verarbeitung Verantwortlichen und/oder (c) jede andere geeignete Verarbeitungseinrichtung. Jeder Algorithmus, jede Software, Steuerlogik, jedes Protokoll oder Verfahren, die hier offenbart werden, können als Software verkörpert werden, die auf einem greifbaren Medium wie z.B. einem Flash-Speicher, einer CD-ROM, einer Diskette, einer Festplatte, einer Digital Versatile Disk (DVD) oder anderen Speichergeräten gespeichert ist. Der gesamte Algorithmus, die Steuerlogik, das Protokoll oder das Verfahren und/oder Teile davon können alternativ von einem anderen Gerät als einem Controller ausgeführt werden und/oder in Firmware oder dedizierter Hardware in verfügbarer Weise verkörpert sein (z.B. implementiert durch eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein programmierbares Logikbauteil (PLD), ein feldprogrammierbares Logikbauteil (FPLD), diskrete Logik usw.). Darüber hinaus können, obwohl spezifische Algorithmen mit Bezug auf die hier dargestellten Flussdiagramme beschrieben werden, alternativ viele andere Verfahren zur Implementierung der beispielhaften maschinenlesbaren Anweisungen verwendet werden.
12 und 13 der Figuren zeigen zwei weitere repräsentative Motortrennvorrichtungen 528 bzw. 628 zum antriebsmäßigen An- und Abkoppeln eines Verbrennungsmotors an/von einem Fahrzeugantriebsstrang. Wie bereits in der Diskussion über die Motortrennvorrichtung 128 von 5 erwähnt, ist vorgesehen, dass alle oben mit Bezug auf die in 1-11 vorgestellten Konzepte aufgeführten Merkmale und Optionen einzeln oder in beliebiger Kombination in die unten in Bezug auf 12 und 13 diskutierten beispielhaften Architekturen eingebaut werden können und umgekehrt. Ähnlich wie die Drehmomentwandler 18 und 118 aus 2 und 5, sind z.B. die TC-Baugruppen 518 und 618 aus 12 und 13 hydrodynamische Drehmomentübertragungsvorrichtungen, die eine Antriebskupplung zwischen Motor und Getriebe darstellen. Die TC-Baugruppen 518, 618 enthalten beide ein getriebeseitiges Pumpengehäuse 540, 640, das fest mit einem motorseitigen Pumpendeckel 542, 642 verbunden ist, so dass dazwischen eine Arbeitshydraulikflüssigkeitskammer gebildet wird. Ähnlich wie die Motornaben 46 und 146 aus 2 und 5 ist jede Motornabe 546 und 646 aus 12 und 13 mit einer Motorausgangswelle, wie z.B. der Kurbelwelle 13 aus 1, verzahnt, wobei eine axial-flexible Motor-Flexplate 566 und 666 direkt mit der Motornabe 546, 646 verschraubt ist.
Entsprechend den abgebildeten Architekturen der 12 und 13 sind die Motortrennvorrichtungen 528, 628 als keilförmige SOWC-Baugruppen mit radial verschiebbaren Verriegelungselementen dargestellt. Entsprechend der repräsentativen Konstruktion in 12 besteht beispielsweise die Motortrennvorrichtung 528 in der Regel (von links nach rechts) aus: einer Wählscheibe 550, einem Biegering 552, einem Reaktionsring 554 und einem Keilring SOWC 556. Die vorgenannten Elemente umschreiben und stützen sich direkt oder indirekt auf eine zentrale Nabe 544, die einstückig mit einer äußeren, motorseitigen Oberfläche des Pumpendeckels 542 ausgebildet ist und axial aus dieser herausragt. Ähnlich wie die Torsionsdämpferbaugruppe 26 aus 2 besteht eine Torsionsdämpferbaugruppe 526 aus 12 im Allgemeinen aus einer Torsionsdämpferplatte 560 mit einem oder mehreren Feder-Masse-Dämpfersystemen („SDS“) 562, die die Dämpferplatte 560 operativ an der Motor-Flexplate 56 befestigen. Die Dämpferplatte 560, SDS 562 und Flexplate 56 werden alle von der Motornabe 546 getragen, die starr an der Kurbelwelle des Motors 512 befestigt ist, um sich im Gleichklang mit dieser zu drehen.
Das Wählblech 550 von 12 kann strukturell ähnlich wie das Wählblech 50 von 2 sein und kann daher auf analoge Weise funktionieren, um den Betriebszustand der Motorabtrennvorrichtung 528 selektiv zu schalten. Die Wählscheibe 550 kann, wenn sie deaktiviert ist, bündig an der motorseitigen Oberfläche des Pumpendeckels 542 anliegen, wobei der toroidale Biegering 552 zwischen dem Reaktionsring 554 und der Wählscheibe 550 zusammengedrückt wird. Der Reaktionsring 554 ist mit dem Pumpendeckel 542 verschraubt oder anderweitig starr montiert, um sich gemeinsam mit diesem zu drehen. Von einem Außenumfang des Reaktionsrings 554 ragt eine Reihe von integral geformten Hohlradzähnen 573 radial nach außen, die mit den Zähnen einer Motor-Generator-Einheit, wie z.B. des Fahrmotors 14 von 1, in Eingriff stehen. Der SOWC 556 in Keilbauweise, der zwischen der Wählscheibe 550 und der Dämpferplatte 560 angeordnet ist, ist über ein Radiallager 568 drehbar auf der zentralen Nabe 544 des Pumpendeckels montiert, um sich um die Achse A-A zu drehen. Wie in 12 am besten zu sehen ist, wird die Motor-Flexplate 566 mit einem getriebeseitigen Hohlraum hergestellt, in dem die SOWC 556 und die Dämpferplatte 560 untergebracht sind. Die Dämpferbaugruppe 526 wiederum wird zwischen der Flexplate 566 und der Motortrennvorrichtung 528 angeordnet, wobei die Flexplate 566 direkt an der Motornabe 546 verschraubt ist.
Unter Bezugnahme auf 12 paaren die SDS 562 die Torsionsdämpferplatte 560 und die Keilplatte SOWC 556 mit der Motor-Flexplate 566, so dass die Dämpferplatte 560 und die SOWC 556 (im eingekuppelten Zustand) sich zusammen mit der Flexplate 566 mit begrenzter Drehbewegung dazwischen drehen. Wie bei den Dämpferbaugruppen 26 und 126 aus 2 und 5 sitzt jeder SDS 562 aus 12 in einer entsprechenden Federaufnahme 572 der Motor-Flexplate 566, so dass die freien Längen der Schraubenfedern entlang des Umfangs der Flexplate 566 verlängert werden. Wenn sich die Flexplate 566 unter der Antriebskraft der Motorbaugruppe 512 dreht, werden die Federhalterungen jedes SDS 562 gegen die jeweiligen in Umfangsrichtung beabstandeten Wände der Federaufnahmen 572 gedrückt. Dies bewirkt, dass die Federn des SDS 562 gegen integrierte Federzungen 574 zusammengedrückt werden, die axial aus der Dämpferplatte 560 herausragen. Sobald die SDS 562 ausreichend komprimiert sind, wird das Kurbelwellendrehmoment von der Motornabe 546 und der Flexplate 566 über die SDS 562 und die Dämpferplatte 560 auf die keilförmige SOWC 528 übertragen.
Um die Übertragung der Drehkraft und des Drehmoments zwischen Antriebsmaschine und Endantriebssystem zu steuern, kuppelt eine SOWC-Motortrennvorrichtung 528 in Keilbauweise den Motor 512 und die TC-Baugruppe 518 mechanisch an und entkoppelt sie selektiv. Wie die Trennvorrichtungen 28 und 128 kann die Motortrennvorrichtung 528 ein (positives) Drehmoment vorwärts und ein (negatives) Drehmoment rückwärts übertragen, sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung überdrehen und den Freilauf in entgegengesetzter Vorwärts- und Rückwärtsrichtung auslösen. In dem abgebildeten Beispiel enthält der SOWC 558 in Keilform einen ringförmigen Innenring 576, der konzentrisch in einem ringförmigen Außenring 578 ausgerichtet ist. Der Innenring 576 ist mit der Torsionsdämpferplatte 560 verschraubt, genietet, geschweißt, einstückig mit ihr geformt oder anderweitig starr mit ihr verbunden, um sich mit ihr zu drehen. Umgekehrt ist der Außenring 578 starr mit dem TC-Pumpendeckel 542 verbunden, z.B. über eine starre Kupplung mit dem Reaktionsring 554, um sich mit diesem zu drehen. Axial aus dem Reaktionsring 554 ragt eine motorseitige Ringnabe 555 heraus, in der die zentrale Nabe 544 des Pumpendeckels 542 gewölbt ist. Das Radiallager 568 befestigt den Innenring 576 des SOWC drehbar auf der Ringnabe 555 und damit auf der Zentralnabe 544 des Pumpendeckels. Eine distale Stirnfläche der Ringnabe 555 nistet sich in den getriebeseitigen Hohlraum der Flexplate 566 ein und begrenzt die axiale Verschiebung der Flexplate 566 in Richtung der TC-Baugruppe 518 und der Motortrennvorrichtung 528. Es ist vorgesehen, dass der äußere Laufring 578 an der Dämpferplatte 560 und der innere Laufring 576 am Pumpendeckel 542 montiert werden kann, auch wenn dies möglicherweise weniger praktisch ist. Darüber hinaus kann der äußere (oder innere) Laufring 578 neben dem Pumpendeckel 542 auch starr an einer anderen TC-Eingangsstruktur, wie z.B. dem Pumpengehäuse 540 oder einer TC-Eingangswelle, montiert werden.
Zwischen dem Innen- und Außenring 576, 578 des Keiltyps SOWC 556 befindet sich eine radial aus- und einziehbare Keilplatte 580, die selektiv drehbar gekoppelt ist. Entsprechend dem abgebildeten Beispiel kann die Keilplatte 580 als einteilige, einheitliche Struktur mit einer Ringform und mehreren in Umfangsrichtung beabstandeten Rampen 582 hergestellt werden (am besten in der Einfügeansicht von 12 zu sehen). Um während des Betriebs der SOWC 528 eine messbare radiale Dehnung / Rückzug zu ermöglichen, kann die Keilplatte 580 als diskontinuierlicher Ring oder alternativ als durchgehender Ring mit angeformten Blattfederarmen (nicht abgebildet), die die Rampen 582 miteinander verbinden, hergestellt werden. Jede Rampe 582 hat eine (erste) variable radiale Breite W_d1, die durch einen radialen Abstand zur Außenkante der Keilplatte 580 charakterisiert ist, die in der Einfügeansicht von 12 von links nach rechts im Uhrzeigersinn (oder gegen den Uhrzeigersinn) progressiv abnimmt (oder zunimmt). Die Oberfläche des Innendurchmessers (ID) des SOWC-Außenrings 578 ist mit zahlreichen vertieften Nuten 579 versehen, die um den Innenumfang des Rings 578 in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Gegenüber der ID-Oberfläche des äußeren Laufrings 578 befindet sich eine Oberfläche mit Außendurchmesser (OD) des inneren Laufrings 576, der mit mehreren vertieften Taschen 577 hergestellt wird, die um den Außenumfang des Laufrings 576 in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Jede Keilplattenrampe 582 ist verschiebbar in einer diskreten Nut 579 und einer diskreten Tasche 577 montiert; bei dieser Konfiguration gleiten die Rampen 582 auf einer bogenförmigen Bahn hin und her, die drehend auf der Achse A-A zentriert ist.
In Anlehnung an 12 dreht sich die Keilplatte 580 um die Mittelachse A-A vor und zurück von einer eingerasteten (ersten) Position in eine ausgerückte (zweiten) Position. Durch das Bewegen der Keilplatte 580 in die Eingriffsposition werden die Rampen 582 zwischen den ID- und OD-Flächen der SOWC-Rennen 576, 578 kraftschlüssig verkeilt oder „eingeklemmt“, um so das Drehmoment zwischen den inneren und äußeren Ringen 576, 578 zu übertragen. Die Verkeilung der Rampen 582 bewirkt, dass sich die Laufringe 576, 578 und die Keilplatte 580 unisono miteinander drehen. Umgekehrt werden durch das Verschieben der Keilplatte 580 in die ausgerückte Position die Rampen 582 zwischen den ID- und OD-Oberflächen der SOWC-Rennen 576, 578 ausgekeilt oder „entfernt“. Durch die Entfernung der Rampen 582 können sich die inneren und äußeren Rampen 576, 578 gegeneinander drehen. Eine oder mehrere Schraubendruckfedern 584 spannen die Keilplatte 580 in die eingerastete Position, um die Rampen 582 in ihren verkeilten Zustand vorzuspannen und den SOWC in einen Verriegelungsbetriebszustand zu versetzen.
Jede der Nuten 579, die in die ID-Fläche des Außenrings 578 eingelassen sind, hat eine halbelliptische Nockenfläche mit einer (zweiten) variablen radialen Breite W_d2. Durch die Nockenfläche können die vertieften Nuten 579 die gleitende, bogenförmige Bewegung der Rampen 582 in eine lineare Druckkraft umwandeln, die die Keilplatte 580 lösbar an den Laufringen 576, 578 fixiert. Zusätzlich hat jede Tasche 577, die in die Außenfläche des Innenrings 576 eingelassen ist, ein V- oder U-förmiges Querschnittsprofil (z.B. das Profil der Tasche 577 ist am besten in der Anfangsansicht von 12 zu sehen). Ein ID-Umfang der Keilplatte 580 - gegenüber dem OD-Umfang mit Rampen 582 - hat eine abgerundete Kante 581, die sich in die vertieften Taschen 577 des Innenrings 576 einfügt. Wenn die Keilplatte 580 mit einer abgerundeten ID-Kante 581 versehen wird, die das Profil der Taschen 577 ergänzt, wird ein besserer Reibungs- und Druckverschluss zwischen der Keilplatte 580 und dem Innenring 576 erreicht. Es ist zu beachten, dass die Anzahl, Form, Verteilung und/oder Größe der Rampen 582 aus dem abgebildeten Beispiel geändert werden kann, um andere beabsichtigte Anwendungen zu ermöglichen. Darüber hinaus kann die Keilplatte 580, wie gezeigt, als einteilige Struktur hergestellt werden oder in einzelne Keilplatten segmentiert werden, die in einer kreisförmigen Anordnung zwischen den beiden Laufringen 576, 578 angeordnet sind. Außerdem kann eine Keilplatte, während sie mit nach außen vorstehenden, abgeschrägten Kanten am äußeren Umfang der Keilplatte 580 dargestellt ist, eine oder mehrere nach innen vorstehende, abgeschrägte Kanten haben, wie weiter unten im Zusammenhang mit 13 näher erläutert wird.
Analog zur Wählscheibe 50 aus 2 und 3 kann die Wählscheibe 550 selektiv betätigt werden, z.B. über die ECU 25 aus 1 durch Betätigung des hydraulischen Steuerkreises 200 aus 10, um sich auf einem geradlinigen Weg hin und her zu bewegen, um zwischen deaktivierten und aktivierten Zuständen zu wechseln. Bei Aktivierung schaltet diese Wählscheibe 550 den Keiltyp SOWC 556 von einem drehmomentübertragenden (verriegelten) Zustand in einen nicht drehmomentübertragenden (freilaufenden) Zustand. Umgekehrt wird die SOWC 556 durch die Deaktivierung der Wählscheibe 550 von einem nicht drehmomentführenden Zustand in einen drehmomentführenden Zustand geschaltet. Die deaktivierte Wählscheibe 550 liegt im Allgemeinen bündig am TC-Pumpendeckel 542 an und löst die Keilplatte 580. Die Wählscheibe 550 gleitet axial, z.B. in 12 von links nach rechts auf einer Bahn parallel zur Achse A-A, vom deaktivierten in den aktivierten Zustand. Durch Aktivierung der Wählscheibe 550 wird diese vom Pumpendeckel 542 weg verschoben, so dass die Scheibe 550 die Keilplatte 580 - gegen die Vorspannkraft der Feder 584 - aus dem eingerasteten Zustand in den ausgerasteten Zustand dreht. Durch Drehen der Keilplatte 580 auf diese Weise werden die Rampen 582, wie oben beschrieben, entfernt.
Um die translatorische Bewegung der Wählscheibe 550 in die rotatorische Bewegung der Keilplatte 580 umzuwandeln, kann die Wählscheibe 550 aus 12 mit Rampenschäften hergestellt werden (z.B. angeformte Schäfte 100 in der Einsatzansicht von 4). Wie oben erwähnt, können diese Rampenschäfte 100 in gleichem Abstand um den Umfang herum angeordnet sein und axial von der motorseitigen Oberfläche der Wählscheibe vorstehen. Die Keilplatte 580 kann mit einer Reihe von in Umfangsrichtung beabstandeten Fenstern (z.B. Fenster 102 von 4) gebildet werden, die die Rampenschäfte 100 aufnehmen. Durch Verschieben des Wählschalters 550 von der deaktivierten in die aktivierte Position wird jeder Rampenschaft 100 gleichzeitig gegen den inneren Umfang des entsprechenden Fensters 102 geschoben. Axial abgewinkelte Kontaktflächen der Schäfte 100 üben über Fenster 102 eine Momentkraft auf die Keilplatte 580 aus, um die Keilplatte 580 in den ausgerückten Zustand zu drehen. Durch Zurückschieben der Auswahlplatte 550 in die deaktivierte Position werden die Rampenschäfte 100 operativ von den Fenstern 102 gelöst, so dass die Keilplatte 580 in den eingerasteten Zustand zurückdrehen und somit die Rampen 582 in ihre Keilpositionen bringen kann.
Vergleichbar mit der SOWC-Motorabkoppelvorrichtung 28 kann die Motorabkoppelvorrichtung 528 aus 12 hydraulisch betätigte, federbelastete Kolben 104 (z.B. Kolben 104 in 3) verwenden, um die Wählscheibe 550 in den aktivierten Zustand zu bringen. Am Pumpendeckel 542 der TC-Baugruppe 518 kann ein einzelner Kolben oder, falls gewünscht, eine verteilte Anordnung von Kolben montiert werden, z.B. wie oben für Kolben 104 und TC-Baugruppe 18 beschrieben. Durch Erhöhung des Hydraulikdrucks im inneren Flüssigkeitsraum der TC-Baugruppe 518 wird der Kolben z.B. in 12 von links nach rechts geschoben und die Wählscheibe 550 in den aktivierten Zustand gebracht. Die Reduzierung dieses internen hydraulischen Drucks ermöglicht es der Rückholfeder jedes Kolbens (z.B. Schraubenfedern 106), den Kolben wieder in eine unbetätigte Stellung zu bringen. Gleichzeitig drückt der toroidale Biegering 552 gegen die Wählscheibe 550 und drückt sie in den deaktivierten Zustand. Der ringförmige Reaktionsring 554, der die Wählscheibe 550 und den Biegering 552 umschreibt, bietet eine Reaktionsfläche, gegen die der Biegering 552 drückt.
In 13 wird ein weiteres Beispiel für eine keilförmige SOWC-Motortrennvorrichtung 628 zum antriebsmäßigen Ein- und Auskuppeln eines Motors 612 in und aus einer Drehmomentwandlerbaugruppe 618 dargestellt. Sofern nicht anders angegeben, kann die allgemeine Funktionsweise der SOWC 656 von 13 mit der allgemeinen Funktionsweise der SOWC 556 von 12 vergleichbar sein. Im Gegensatz zu der in 12 dargestellten repräsentativen Architektur, bei der die Keilplatte 580 radial nach innen versetzt ist, um sich am inneren Laufring 576 am äußeren Laufring 578 der SOWC 556 zu verriegeln, enthält die Keilplatte 656 von 13 eine Keilplatte 680, die radial nach außen versetzt ist, um sich am inneren Laufring 676 am äußeren Laufring 678 zu verriegeln. Ein weiterer Abgrenzungspunkt liegt darin, dass der Außenring 678 von 13 direkt mit dem TC-Pumpendeckel 642 mechanisch gekoppelt ist, z.B. über Bolzen 606, während der Innenring 676 direkt mit der Motornabe 646 mechanisch gekoppelt ist, z.B. über Nieten 608. Weitere Unterschiede sind Taschen 677, die in die Außenfläche des Innenrings 676 eingelassen sind und mit Nockenflächen hergestellt werden; Nuten 679, die in die ID-Fläche des Außenrings 678 eingelassen sind, werden mit V- oder U-förmigen Querschnittsprofilen hergestellt. Dabei zeigen die Rampen 682 von der Keilplatte 680 radial nach innen, während die abgerundete Kante 681 radial nach außen ragt. Schließlich wird bei der Motortrennvorrichtung 628 von 13 anstelle eines Hydraulikkolbens ein elektronisches Magnetventil 690 verwendet, um die Keilplatte 680 selektiv zwischen einer eingerasteten und einer ausgerasteten Position zu verschieben und dadurch den Betriebszustand der Trennvorrichtung 628 zwischen verriegeltem und unverriegeltem Zustand zu ändern.
Aspekte der vorliegenden Offenbarung wurden unter Bezugnahme auf die illustrierten Ausführungsformen ausführlich beschrieben; diejenigen, die sich in dem Fachgebiet auskennen, werden jedoch erkennen, dass viele Änderungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die vorliegende Offenbarung beschränkt sich nicht auf die genaue Konstruktion und Zusammensetzung, die hier offenbart wird; alle Modifikationen, Änderungen und Abweichungen, die sich aus den vorstehenden Beschreibungen ergeben, fallen in den Geltungsbereich der Offenbarung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert. Darüber hinaus umfassen die vorliegenden Konzepte ausdrücklich alle Kombinationen und Unterkombinationen der vorhergehenden Elemente und Merkmale.

Claims

Eine Motortrennvorrichtung zum betriebsmäßigen Trennen eines Motors von einem Drehmomentwandler, wobei der Motor eine Motorausgangswelle hat und der Drehmomentwandler eine Eingangsstruktur hat, um das über die Motorausgangswelle ausgegebene Drehmoment zu empfangen, wobei die Motortrennvorrichtung umfasst: einen Außenring, der eingerichtet ist, an der Eingangsstruktur des Drehmomentwandlers zur gemeinsamen Drehung mit diesem befestigt zu werden, wobei der Außenring eine Oberfläche mit Innendurchmesser, ID, mit einer Vielzahl von ausgesparten Nuten aufweist, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind; einen inneren Laufring, der konzentrisch innerhalb des äußeren Laufrings ausgerichtet und eingerichtet ist, an der Motorausgangswelle zur gemeinsamen Drehung mit dieser befestigt zu werden, wobei der innere Laufring eine Oberfläche mit Außendurchmesser, OD, mit einer Vielzahl von ausgesparten Taschen aufweist, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, und eine Keilplatte, die zwischen dem inneren und äußeren Laufring angeordnet ist und eine Vielzahl von Rampen aufweist, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, wobei jede der Rampen eine variable radiale Breite hat und gleitend in einer der Nuten und einer der Taschen angebracht ist, wobei die Keilplatte zwischen einer ersten Position, in der die Rampen sich reibschlüssig zwischen den ID- und OD-Flächen verkeilen, um dadurch ein Drehmoment zwischen dem inneren und äußeren Laufring zu übertragen, und einer zweiten Position beweglich ist, in der die Rampen sich zwischen den ID- und OD-Flächen entkeilen, um dadurch den inneren Laufring freizugeben, damit er sich in Bezug auf den äußeren Laufring drehen kann.
Die Motortrennvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede der vertieften Nuten in der ID-Oberfläche des Außenrings eine Nockenfläche mit einer variablen radialen Breite aufweist.
Die Motortrennvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede der ausgesparten Taschen in der Außenfläche des Innenrings ein V- oder U-förmiges Querschnittsprofil aufweist.
Die Motortrennvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Keilplatte ringförmig mit einem ID-Umfang ist, der eine abgerundete Kante hat, die sich in die vertieften Taschen des Innenrings einfügt.
Die Motortrennvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Feder, die die Keilplatte in die erste Position vorspannt.
Die Motortrennvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Wählscheibe neben dem Innen- und Außenring, wobei die Wählscheibe selektiv betätigt werden kann, um sich zwischen einem deaktivierten und einem aktivierten Zustand zu bewegen, um dadurch die Keilplatte zwischen der ersten und der zweiten Position zu bewegen.
Die Motortrennvorrichtung nach Anspruch 6, ferner umfassend einen federbelasteten Kolben, der eingerichtet ist, an einem Drehmomentwandlergehäuse des Drehmomentwandlers so befestigt zu werden, dass der hydraulische Druck innerhalb des Drehmomentwandlergehäuses, der einen vorbestimmten Federkraftwert überschreitet, den federbelasteten Kolben dazu veranlasst, einen Hub auszuführen und die Wählscheibe in den aktivierten Zustand zu drücken.
Die Motortrennvorrichtung nach Anspruch 7, ferner umfassend einen toroidalen Biegering, der gegen die Wählscheibe drückt und diese aus dem aktivierten in den deaktivierten Zustand vorspannt.
Die Motortrennvorrichtung nach Anspruch 8, ferner umfassend einen ringförmigen Reaktionsring, der die Wählscheibe umschließt und eingerichtet ist, starr an der Eingangsstruktur des Drehmomentwandlers befestigt zu werden, wobei der toroidale Biegering zwischen dem Reaktionsring und der Wählscheibe zusammengedrückt wird.
Die Motortrennvorrichtung nach Anspruch 9, ferner umfassend einen Zahnkranz, der am Reaktionsring befestigt und so eingerichtet ist, dass der Außenring an einem Fahrmotor antriebsmäßig befestigt werden kann.