DE102020203410A1

DE102020203410A1 - Integrierte multi mode-anlassergeneratorvorrichtung mit magnetischer nockenbaugruppe

Info

Publication number: DE102020203410A1
Application number: DE102020203410.9A
Authority: DE
Inventors: Steven R. Fliearman; Lisa R. Lloyd
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2020-10-22
Also published as: BR102020004720A2; US10933731B2; US20200331337A1; CN111828499A

Abstract

Es wird eine kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung für ein Arbeitsfahrzeug mit einem Motor bereitgestellt. Die Anlassergeneratorvorrichtung beinhaltet eine elektrische Maschine und einen Zahnradsatz, der konfiguriert ist, um eine Dreheingabe von der elektrischen Maschine und von dem Motor zu empfangen und die elektrische Maschine und den Motor in einer ersten Kraftflussrichtung und einer zweiten Kraftflussrichtung zu koppeln. Der Zahnradsatz ist konfiguriert, um ein erstes, ein zweites oder ein drittes Übersetzungsverhältnis in der ersten Kraftflussrichtung und ein viertes Übersetzungsverhältnis in der zweiten Kraftflussrichtung zu betreiben. Mindestens eine Kupplung ist selektiv an den Zahnradsatz gekoppelt, um das erste, das zweite und das dritte Übersetzungsverhältnis in der ersten Kraftflussrichtung und das vierte Übersetzungsverhältnis in der zweiten Kraftflussrichtung zu bewirken. Eine magnetische Nockenbaugruppe ist konfiguriert, um die mindestens eine Kupplung von einer ausgerückten Position in eine eingerückte Position zu schalten.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Nicht zutreffend.
ANGABE ÜBER STAATLICH GEFÖRDERTE FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
Nicht zutreffend.
GEBIET DER OFFENBARUNG
Diese Offenbarung bezieht sich auf Antriebssysteme für Arbeitsfahrzeuge, einschließlich Anordnungen zum Starten mechanischer Antriebsausrüstung und zum Erzeugen elektrischer Leistung daraus.
HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
Arbeitsfahrzeuge, wie sie beispielsweise in der Land-, Bau- und Forstwirtschaft eingesetzt werden, und andere konventionelle Fahrzeuge können von einem Verbrennungsmotor (z. B. einem Dieselmotor) angetrieben werden, obwohl es immer häufiger vorkommt, dass gemischte Energiequellen (z. B. Motoren und Elektromotoren) eingesetzt werden. In jedem Fall bleiben Motoren die primären Leistungsquellen von Arbeitsfahrzeugen und erfordern mechanische Eingaben von einem Anlasser, um eine Drehung der Kurbelwelle und eine Hin- und Herbewegung der Kolben in den Zylindern einzuleiten. Die Drehmomentanforderungen zum Starten eines Motors sind hoch, insbesondere bei großen Dieselmotoren, wie sie in Schwerlastmaschinen üblich sind.
Arbeitsfahrzeuge beinhalten zusätzlich Teilsysteme, die elektrische Energie benötigen. Um diese Teilsysteme des Arbeitsfahrzeugs mit Strom zu versorgen, kann ein Teil der Motorleistung mithilfe einer Lichtmaschine oder eines Generators genutzt werden, um Gleich- oder Wechselstrom zu erzeugen. Die Batterie des Arbeitsfahrzeugs wird dann durch Invertieren des Stroms aus der Lichtmaschine geladen. Üblicherweise koppelt ein Riemen, direkt oder gewunden, eine Abtriebswelle des Motors an die Lichtmaschine, um den Wechselstrom zu erzeugen. Drehmomentanforderungen zur Stromerzeugung aus dem laufenden Motor sind wesentlich geringer als beim Start des Motors. Um Leistung zwischen dem Motor und der Batterie angemessen zu übertragen, um sowohl den Motor zu starten als auch elektrische Energie zu erzeugen, sind typischerweise eine Reihe von verschiedenen Komponenten und Vorrichtungen erforderlich, wodurch Probleme in Bezug auf Größe, Kosten und Komplexität entstehen.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Diese Offenbarung stellt eine kombinierte Motoranlasser- und elektrische Stromgeneratorvorrichtung mit einem integrierten Getriebe bereit, wie es in Arbeitsfahrzeugen zum Motorkaltstart und zum Erzeugen von elektrischer Energie verwendet werden kann, wodurch in beiden Fällen der Zweck eines Motoranlassers und einer Lichtmaschine mit robusterer Kraftübertragung zu und von dem Motor erfüllt wird.
In einem Aspekt stellt die Offenbarung eine kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung für ein Arbeitsfahrzeug mit einem Motor bereit. Die Anlassergeneratorvorrichtung beinhaltet eine elektrische Maschine und einen Zahnradsatz, der konfiguriert ist, um eine Dreheingabe von der elektrischen Maschine und von dem Motor zu empfangen und die elektrische Maschine und den Motor in einer ersten Kraftflussrichtung und einer zweiten Kraftflussrichtung zu koppeln. Der Zahnradsatz ist konfiguriert, um in einem von mindestens einem ersten Übersetzungsverhältnis, einem zweiten Übersetzungsverhältnis oder einem dritten Übersetzungsverhältnis in der ersten Kraftflussrichtung und mindestens einem vierten Übersetzungsverhältnis in der zweiten Kraftflussrichtung zu arbeiten. Die Anlassergeneratorvorrichtung umfasst ferner mindestens eine Kupplung, die selektiv mit dem Zahnradsatz gekoppelt ist, um das erste, das zweite und das dritte Übersetzungsverhältnis in der ersten Kraftflussrichtung und das vierte Übersetzungsverhältnis in der zweiten Kraftflussrichtung zu bewirken. Die Anlassergeneratorvorrichtung beinhaltet ferner eine magnetische Nockenbaugruppe, die konfiguriert ist, um die mindestens eine Kupplung von einer ausgerückten Position, in der die mindestens eine Kupplung von dem Zahnradsatz entkoppelt ist, in eine eingerückte Position zu schalten, in der die mindestens eine Kupplung mit dem Zahnradsatz gekoppelt ist.
In einem weiteren Aspekt stellt die Offenbarung eine Antriebsstrangbaugruppe für ein Arbeitsfahrzeug bereit. Die Antriebsstrangbaugruppe beinhaltet einen Motor; eine elektrische Maschine; und einen Zahnradsatz, der konfiguriert ist, eine Dreheingabe von der elektrischen Maschine und von dem Motor zu empfangen und die elektrische Maschine und den Motor in einer ersten Kraftflussrichtung und einer zweiten Kraftflussrichtung zu koppeln. Der Zahnradsatz ist konfiguriert, um in einem von mindestens einem ersten Übersetzungsverhältnis, einem zweiten Übersetzungsverhältnis oder einem dritten Übersetzungsverhältnis in der ersten Kraftflussrichtung und mindestens dem dritten Übersetzungsverhältnis in der zweiten Kraftflussrichtung zu arbeiten. Der Antriebsstrang beinhaltet ferner mindestens eine Kupplung, die selektiv mit dem Zahnradsatz gekoppelt ist, um das erste, das zweite und das dritte Übersetzungsverhältnis in der ersten Kraftflussrichtung und das vierte Übersetzungsverhältnis in der zweiten Kraftflussrichtung zu bewirken. Der Antriebsstrang beinhaltet ferner eine magnetische Nockenbaugruppe, die konfiguriert ist, um die mindestens eine Kupplung aus einer ausgerückten Position, in der die mindestens eine Kupplung von dem Zahnradsatz entkoppelt ist, in eine eingerückte Position zu schalten, in der die mindestens eine Kupplung mit dem Zahnradsatz gekoppelt ist.
Die Details einer oder mehrerer Ausführungsformen werden in den beigefügten Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt. Andere Eigenschaften und Vorteile werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen ersichtlich.
Figurenliste

1 ist eine schematische Seitenansicht eines beispielhaften Arbeitsfahrzeugs in Form eines landwirtschaftlichen Traktors, in dem die offenbarte integrierte Anlassergeneratorvorrichtung verwendet werden kann;
2 ist eine vereinfachte isometrische Teilansicht eines Motors des Arbeitsfahrzeugs von 1, die eine beispielhafte Montagestelle für eine beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung zeigt;
3 ist eine schematische Darstellung eines Teils einer Kraftübertragungsbaugruppe des Arbeitsfahrzeugs von 1 mit einer beispielhaften Anlassergeneratorvorrichtung;
4 ist eine Querschnittsansicht einer Kraftübertragungsbaugruppe der beispielhaften Anlassergeneratorvorrichtung, die in dem Arbeitsfahrzeug von 1 implementiert sein kann;
5 ist eine isometrische Ansicht einer Kupplungsanordnung, die in die Kraftübertragungsbaugruppe von 4 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung integriert sein kann;
6 ist eine weitere isometrische Ansicht von Teilen der Kupplungsanordnung aus 5 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung;
7 ist eine weitere isometrische Ansicht von Teilen der Kupplungsanordnung aus 5 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung;
8 ist eine isometrische Ansicht einer Stellgliedbaugruppen-Nockenplatte der Kupplungsanordnung von 5 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung;
9 ist ein Stellgliedbaugruppenabstandsring der Kupplungsanordnung aus 5 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung;
Die 10A-10C sind Ansichten der Kraftübertragungsbaugruppe von 4 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung während eines Kaltstartmodus;
Die 11A-11C sind Ansichten der Kraftübertragungsbaugruppe von 4 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung während eines Warmstartmodus;
Die 12A-12C sind Ansichten der Kraftübertragungsbaugruppe von 4 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung während eines Motor-Boost-Modus; und
13 ist eine Querschnittsansicht der Kraftübertragungsbaugruppe von 4 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung während eines Erzeugungsmodus.

Gleiche Bezugssymbole in den unterschiedlichen Zeichnungen bezeichnen gleiche Elemente.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nachfolgend werden eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen der offenbarten Anlassergeneratorvorrichtung beschrieben, wie in den begleitenden Figuren der vorstehend kurz beschriebenen Zeichnungen gezeigt. Verschiedene Abwandlungen der beispielhaften Ausführungsformen können von Fachleuten auf dem Gebiet in Betracht gezogen werden.
Wie hierin verwendet, bezeichnen Listen mit Elementen, die durch konjunktive Ausdrücke (z. B. „und“) getrennt sind und denen auch der Ausdruck „eines oder mehrere von“ oder „mindestens eines von“ vorangestellt ist, Konfigurationen oder Anordnungen, die möglicherweise einzelne Elemente der Liste oder eine Kombination davon beinhalten. Zum Beispiel zeigt „mindestens eines von A, B und C“ oder „eines oder mehrere von A, B und C“ die Möglichkeiten von nur A, nur B, nur C oder einer beliebigen Kombination von zwei oder mehr von A, B und C (z. B. A und B; B und C; A und C; oder A, B, und C) an.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „axial“ auf eine Abmessung, die prinzipiell parallel zu einer Drehachse, einer Symmetrieachse oder einer Mittellinie einer Komponente oder mehrerer Komponenten verläuft. So kann sich beispielsweise in einem Zylinder oder einer Scheibe mit Mittellinie und gegenüberliegenden, im Allgemeinen runden Enden oder Flächen die „axiale“ Abmessung auf die Abmessung beziehen, die sich prinzipiell parallel zur Mittellinie zwischen den gegenüberliegenden Enden oder Flächen erstreckt. In bestimmten Fällen kann der Begriff „axial“ in Bezug auf Komponenten verwendet werden, die nicht zylindrisch (oder anderweitig radialsymmetrisch) sind. So kann beispielsweise die „axiale“ Abmessung für ein rechteckiges Gehäuse mit einer rotierenden Welle als eine Abmessung betrachtet werden, die prinzipiell parallel zur Drehachse der Welle verläuft. Darüber hinaus kann sich der hierin verwendete Begriff „radial“ auf eine Dimension oder eine Beziehung von Komponenten hinsichtlich einer Linie beziehen, die sich nach außen von einer gemeinsamen Mittellinie, Achse oder einer ähnlichen Bezugnahme erstreckt, zum Beispiel in einer Ebene eines Zylinders oder einer Scheibe, die senkrecht zu der Mittellinie oder Achse ist. In bestimmten Fällen können Komponenten als „radial“ ausgerichtet angesehen werden, obwohl eine oder beide Komponenten nicht zylindrisch (oder anderweitig radial symmetrisch) sind. Ferner können die Begriffe „axial“ und „radial“ (und beliebige Ableitungen) Richtungsbeziehungen umfassen, die nicht genau auf die wahren axialen und radialen Abmessungen ausgerichtet sind (z. B. schräg dazu), vorausgesetzt, dass die Beziehung vorwiegend in der jeweiligen nominalen axialen oder radialen Abmessung ist. Zusätzlich kann sich der Begriff „umlaufend“ auf eine kollektive tangentiale Abmessung beziehen, die sich senkrecht zu den radialen und axialen Abmessungen um eine Achse befindet.
Viele herkömmliche Fahrzeugantriebssysteme beinhalten einen Verbrennungsmotor und/oder eine oder mehrere Batterien (oder eine andere chemische Leistungsquelle), die verschiedene Komponenten und Teilsysteme des Fahrzeugs mit Strom versorgen. In bestimmten Elektrofahrzeugen treibt eine Gruppe von Batterien das gesamte Fahrzeug einschließlich der Antriebsräder an, um Bewegung auf das Fahrzeug zu übertragen. Bei Hybrid-Gas- und Elektrofahrzeugen kann die Antriebskraft zwischen Motor- und Elektromotorleistung wechseln oder die Motorleistung kann durch Elektromotorleistung ergänzt werden. In noch anderen herkömmlichen Fahrzeugen wird das elektrische Antriebssystem verwendet, um das Anlassen des Motors einzuleiten und die nicht angetriebenen elektrischen Systeme des Fahrzeugs zu betreiben. In letzterem Fall weist das Fahrzeug typischerweise einen Anlassermotor auf, der von der Fahrzeugbatterie angetrieben wird, um die Motorkurbelwelle zu drehen und somit die Kolben innerhalb der Zylinder zu bewegen. In weiteren Szenarien kann das elektrische Energiesystem einem in Betrieb befindlichen Verbrennungsmotor eine Verstärkung (Boost) bereitstellen.
Einige Motoren (z. B. Dieselmotoren) lösen die Verbrennung durch Verdichtung des Kraftstoffs aus, während andere Motoren auf einen Funkengenerator (z. B. eine Zündkerze) angewiesen sind, der von der Batterie angetrieben wird. Sobald der Motor mit einer ausreichenden Drehzahl betrieben wird, kann das Energiesystem die Motorleistung gewinnen, um das elektrische System mit Leistung zu versorgen und die Batterie aufzuladen. Typischerweise wird diese Energiegewinnung mit einer Lichtmaschine oder einer anderen Art von Stromgenerator durchgeführt. Die Lichtmaschine wandelt Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) um, der von der Batterie und den elektrischen Fahrzeugkomponenten verwendet werden kann, indem der Wechselstrom durch einen Wechselrichter (z. B. Diodengleichrichter) geleitet wird. Herkömmliche Lichtmaschinen nutzen Leistung vom Motor, indem sie einen Rotor der Lichtmaschine mit einer Abtriebswelle des Motors (oder einer damit gekoppelten Komponente) koppeln. Historisch wurde dies durch die Verwendung eines speziellen Riemens erreicht, aber in einigen moderneren Fahrzeugen ist die Lichtmaschine eine von mehreren Vorrichtungen, die über einen einzigen „gewundenen“ Riemen an den Motor gekoppelt sind (und somit von diesem angetrieben werden).
Bei bestimmten Anwendungen, wie beispielsweise bei bestimmten Schwerlastmaschinen und Arbeitsfahrzeugen, kann es nachteilig sein, einen konventionellen Aufbau mit separaten Anlasser- und Generatorkomponenten zu haben. Solche separaten Komponenten erfordern separate Gehäuse, die eine separate Abdichtung oder Abschirmung gegenüber der Arbeitsumgebung erfordern und/oder separate Positionen innerhalb des begrenzten Raums des Motorraums einnehmen können. Es können auch andere Komplexitäten bei der Auslegung des Motorraums auftreten.
Im Folgenden werden eine oder mehrere beispielhafte Implementierungen eines verbesserten Fahrzeugantriebssystems beschrieben, die eine oder mehrere dieser (oder andere) Belange mit herkömmlichen Systemen ansprechen. In einem Aspekt beinhaltet das offenbarte System eine Kombination oder integrierte Vorrichtung, welche die Motoranlassfunktion eines Anlassermotors und die Stromerzeugungsfunktion eines Generators ausführt. Die Vorrichtung wird im Folgenden als integrierte Anlassergeneratorvorrichtung („ISG“ oder „Anlassergenerator“) bezeichnet. Diese Terminologie wird hier zumindest in einigen Implementierungen des Systems verwendet, um für die Art von Strom (d. h. Wechsel- oder Gleichstrom), der durch die Vorrichtung erzeugt wird, diagnostisch zu sein. In einigen Implementierungen kann die Anlassergeneratorvorrichtung dazu dienen, Elektrizität in einer Weise zu erzeugen, die Fachleute auf dem Gebiet als eine „Generator“-Vorrichtung betrachten können, die Gleichstrom direkt erzeugt. Wie jedoch hierin verwendet, soll der Begriff „Generator“ das Erzeugen elektrischen Stroms mit statischer oder wechselnder Polarität (d. h. AC oder DC) bedeuten. Die Stromerzeugungsfunktion ähnelt somit in einem speziellen Fall der Anlassergeneratorvorrichtung der einer herkömmlichen Lichtmaschine und erzeugt Wechselstrom, der anschließend intern oder extern zur Anlassergeneratorvorrichtung zu Gleichstrom gleichgerichtet wird.
In bestimmten Ausführungsformen kann die Anlassergeneratorvorrichtung eine direkte mechanische Energiekopplung an den Motor beinhalten, welche die Verwendung von Riemen zwischen dem Motor und der Anlassergeneratorvorrichtung vermeidet. Beispielsweise kann die Anlassergeneratorvorrichtung in ihrem Gehäuse eine Kraftübertragungsbaugruppe mit einem Zahnradsatz beinhalten, die direkt an eine Abtriebswelle des Motors gekoppelt ist. Der Zahnradsatz kann eine beliebige von verschiedenen Formen annehmen, einschließlich Anordnungen mit ineinandergreifenden Stirnrädern oder anderen Zahnrädern sowie Anordnungen mit einem oder mehreren Planetengetrieben. Große Untersetzungsverhältnisse können durch die Getriebebaugruppe erreicht werden, so dass eine einzelne elektrische Maschine (d. h. Motor oder Generator) verwendet und bei geeigneten Drehzahlen für eine oder mehrere Arten des Motorstarts sowie für die elektrische Stromerzeugung betrieben werden kann. Die direkte Leistungskopplung zwischen der Anlassergeneratorvorrichtung und dem Motor kann die Systemzuverlässigkeit, die Kaltstartleistung und die elektrische Stromerzeugung des Systems erhöhen.
Ferner kann die Anlassergeneratorvorrichtung in bestimmten Ausführungsformen eine Kraftübertragungsbaugruppe aufweisen, die automatisch und/oder selektiv Übersetzungsverhältnisse schaltet (d. h. zwischen Kraftflusspfaden mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen schaltet). Beispielsweise kann die Getriebebaugruppe eine oder mehrere passive oder aktive Eingriffskomponenten beinhalten, die ein- oder ausrücken, um Kraftübertragung über einen Kraftflusspfad zu bewirken. Auf diese Weise können bidirektionale oder andere Kupplungs- (oder andere) Konfigurationen verwendet werden, um die Anlass- und Erzeugungsfunktionen mit der entsprechenden Steuerhardware auszuführen. Aufgrund des bidirektionalen Charakters der Kraftübertragungsbaugruppe kann die Kraftübertragungsriemenanordnung mit nur einem einzigen Riemenspanner realisiert werden, wodurch eine relativ kompakte und einfache Montage bereitgestellt wird. Neben dem Bereitstellen von Drehmoment in zwei verschiedenen Kraftflussrichtungen kann der Zahnradsatz auch konfiguriert und angeordnet sein, um Kraftübertragung von der elektrischen Maschine zu dem Motor in einer von zwei verschiedenen Drehzahlen bereitzustellen, z. B. gemäß unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen. Die Auswahl der Drehzahl kann zusätzliche Funktionalität und Flexibilität für die Kraftübertragungsbaugruppe bereitstellen.
In einem Beispiel kann der kombinierte Anlassergenerator ferner eine Kupplungsanordnung mit einer ersten, zweiten und dritten Kupplung beinhalten, die mit einer Nockenstellgliedbaugruppe betätigt werden. In einem Beispiel können eine oder mehrere der Kupplungen Magnete aufweisen, die auf Grundlage der Winkelposition der Nockenplatte mit entsprechenden Magneten auf einer Nockenplatte der Nockenstellgliedbaugruppe zusammenwirken. Auf diese Weise werden die Kupplungen axial zwischen eingerückten und ausgerückten Positionen verschoben, um den Kraftfluss innerhalb der Kraftübertragungsbaugruppe zu modifizieren.
Jede Implementierung wird im Folgenden näher erörtert.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird ein beispielhaftes Arbeitsfahrzeugantriebssystem als eine Antriebsstrangbaugruppe detailliert beschrieben. Wie aus der Erörterung hierin ersichtlich wird, kann das offenbarte System vorteilhaft in einer Vielzahl von Einstellungen und mit einer Vielzahl von Maschinen verwendet werden. Beispielsweise kann unter Bezugnahme auf 1 das Antriebssystem (oder die Antriebsstrangbaugruppe) 110 in einem Arbeitsfahrzeug 100, das als landwirtschaftlicher Traktor dargestellt ist, enthalten sein. Es versteht sich jedoch, dass andere Konfigurationen möglich sein können, einschließlich Konfigurationen des Arbeitsfahrzeugs 100 als eine andere Art von Traktor oder als ein Arbeitsfahrzeug, das für andere Aspekte der Agrarindustrie oder für die Bau- und Forstwirtschaftsindustrie verwendet wird (z. B. eine Erntemaschine, ein Holzschlepper, ein Motor-Grader und so weiter). Es versteht sich ferner, dass Aspekte des Energiesystems 110 auch bei Nicht-Arbeitsfahrzeugen und Nicht-Fahrzeuganwendungen (z. B. Installationen an einem festen Standort) verwendet werden können.
Kurz gesagt weist das Arbeitsfahrzeug 100 einen Hauptrahmen oder Fahrgestell 102 auf, der von Bodeneingriffsrädern 104 getragen wird, von denen zumindest die Vorderräder lenkbar sind. Das Fahrgestell 102 trägt das Energiesystem (oder die Anlage) 110 und eine Bedienerkabine 108, in der Bedienerschnittstelle und Steuerungen (z. B. verschiedene Joysticks, Schalthebel, Tasten, Touchscreens, Tastaturen, Lautsprecher und Mikrofone, die einem Spracherkennungssystem zugeordnet sind) bereitgestellt werden.
Wie schematisch gezeigt, beinhaltet das Energiesystem 110 einen Motor 120, eine integrierte Anlassergeneratorvorrichtung 130, eine Batterie 140 und eine Steuerung 150. Der Motor 120 kann ein Verbrennungsmotor oder eine andere geeignete Leistungsquelle sein, die angemessen gekoppelt ist, um das Arbeitsfahrzeug 100 über die Räder 104 entweder autonom oder auf Befehle von einem Bediener anzutreiben. Die Batterie 140 kann eine oder mehrere geeignete Energiespeichervorrichtungen darstellen, die verwendet werden können, um verschiedenen Systemen des Arbeitsfahrzeugs 100 elektrische Energie bereitzustellen.
Die Anlassergeneratorvorrichtung 130 koppelt den Motor 120 an die Batterie 140, so dass der Motor 120 und die Batterie 140 selektiv in mindestens vier Modi interagieren können. In einem ersten (oder Kaltstart-) Modus wandelt die Anlassergeneratorvorrichtung 130 elektrische Energie von der Batterie 140 in mechanische Energie um, um den Motor 120 mit einem ersten Übersetzungsverhältnis anzutreiben, das einer relativ hohen Drehzahl entspricht, z. B. während eines relativ kalten Motorstarts. In einem zweiten (oder Warmstart-) Modus wandelt die Anlassergeneratorvorrichtung 130 elektrische Energie von der Batterie 140 in mechanische Energie um, um den Motor 120 mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis anzutreiben, das einer relativ niedrigen Drehzahl entspricht, z. B. während eines relativ warmen Motorstarts. In einem dritten (oder Boost-) Modus wandelt die Anlassergeneratorvorrichtung 130 elektrische Energie von der Batterie 140 in mechanische Energie in einem dritten Übersetzungsverhältnis um, das einer relativ niedrigen Drehzahl entspricht, um den Motor 120 für einen Motor-Boost anzutreiben. In einem vierten (oder Erzeugungs-) Modus wandelt die Anlassergeneratorvorrichtung 130 mechanische Energie in einem vierten (oder dem dritten) Übersetzungsverhältnis vom Motor 120 in elektrische Energie um, um die Batterie 140 aufzuladen. Weitere Details bezüglich des Betriebs der Anlassergeneratorvorrichtung 130 während der Motorstartmodi, des Boost-Modus und des Erzeugungsmodus werden nachfolgend bereitgestellt.
Wie oben vorgestellt kann die Steuerung 150 als Teil des Energiesystems 110 betrachtet werden, um verschiedene Aspekte des Arbeitsfahrzeugs 100, insbesondere Eigenschaften des Energiesystems 110, zu steuern. Die Steuerung 150 kann eine elektronische Steuereinheit (ECU) des Arbeitsfahrzeugs oder eine dedizierte Steuerung sein. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 150 konfiguriert sein, um Eingabebefehle zu empfangen und eine Schnittstelle mit einem Bediener über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle oder Bedienerschnittstelle (nicht gezeigt) und von verschiedenen Sensoren, Einheiten und Systemen an Bord oder entfernt von dem Arbeitsfahrzeug 100 herzustellen; und als Reaktion erzeugt die Steuerung 150 eine oder mehrere Arten von Befehlen zur Implementierung durch das Energiesystem 110 und/oder verschiedene Systeme des Arbeitsfahrzeugs 100.
Im Allgemeinen kann die Steuerung 150 als Rechenvorrichtung mit zugehörigen Prozessorvorrichtungen und Speicherarchitekturen, als hydraulische, elektrische oder elektrohydraulische Steuerungen oder anderweitig konfiguriert werden. Somit kann die Steuerung 150 konfiguriert sein, um verschiedene Rechen- und Steuerfunktionen in Bezug auf das Energiesystem 110 (und andere Maschinen) auszuführen. Die Steuerung 150 kann in elektronischer, hydraulischer oder sonstiger Kommunikation mit verschiedenen anderen Systemen oder Vorrichtungen des Arbeitsfahrzeugs 100 stehen. So kann beispielsweise die Steuerung 150 in elektronischer oder hydraulischer Kommunikation mit verschiedenen Stellgliedern, Sensoren und anderen Vorrichtungen innerhalb (oder außerhalb) des Arbeitsfahrzeugs 100 stehen, einschließlich verschiedener Vorrichtungen, die dem Energiesystem 110 zugeordnet sind. Im Allgemeinen erzeugt die Steuerung 150 die Befehlssignale auf Grundlage von Bedienereingaben, Betriebsbedingungen und Routinen und/oder Zeitplänen, die in dem Speicher gespeichert sind. Beispielsweise kann der Bediener der Steuerung 150 Eingaben über eine Bedienereingabevorrichtung bereitstellen, die den geeigneten Modus vorgibt oder die zumindest teilweise die Betriebsbedingungen definiert, unter denen der geeignete Modus durch die Steuerung 150 ausgewählt wird. In einigen Beispielen kann die Steuerung 150 zusätzlich oder alternativ autonom ohne Eingabe eines menschlichen Bedieners betrieben werden. Die Steuerung 150 kann mit anderen Systemen oder Vorrichtungen (einschließlich anderer Steuerungen) auf verschiedene bekannte Arten kommunizieren, einschließlich über einen CAN-Bus (nicht gezeigt), über drahtlose oder hydraulische Kommunikationsmittel oder auf andere Weise.
Zusätzlich kann das Energiesystem 110 und/oder das Arbeitsfahrzeug 100 ein Hydrauliksystem 152 mit einem oder mehreren elektrohydraulischen Steuerventilen (z. B. Magnetventilen) beinhalten, welche die hydraulische Steuerung verschiedener Fahrzeugsysteme, insbesondere Aspekte der Anlassergeneratorvorrichtung 130, erleichtern. Das Hydrauliksystem 152 kann ferner verschiedene Pumpen, Leitungen, Schläuche, Rohre, Tanks und dergleichen beinhalten. Das Hydrauliksystem 152 kann gemäß Signalen von der Steuerung 150 elektrisch aktiviert und gesteuert werden. In einem Beispiel und wie im Folgenden ausführlicher erörtert, kann das Hydrauliksystem 152 verwendet werden, um Kupplungen innerhalb der Anlassergeneratorvorrichtung 130 einzurücken und/oder auszurücken, z. B. durch Anlegen und Freigeben von Hydraulikdruck auf Grundlage von Signalen von der Steuerung 150 für ein oder mehrere Kupplungsstellglieder. Es können auch andere Mechanismen zur Steuerung solcher Kupplungen vorgesehen sein.
In einem Beispiel beinhaltet die Anlassergeneratorvorrichtung 130 eine Kraftübertragungsbaugruppe (oder ein Getriebe) 132, eine elektrische Maschine oder einen Elektromotor 134 und eine Wechselrichter-/Gleichrichter-Vorrichtung 136, von denen jede gemäß Befehlssignalen von der Steuerung 150 betrieben werden kann. Die Kraftübertragungsbaugruppe 132 ermöglicht es der Anlassergeneratorvorrichtung 130, sich mit dem Motor 120 zu verbinden, insbesondere über eine Kurbelwelle 122 oder ein anderes Kraftübertragungselement des Motors 120, wie etwa eine Hilfsantriebswelle. Die Kraftübertragungsbaugruppe 132 kann einen oder mehrere Zahnradsätze in verschiedenen Konfigurationen beinhalten, um geeignete Leistungsflüsse und Untersetzungen bereitzustellen, wie nachstehend beschrieben. Die Kraftübertragungsbaugruppe 132 verbindet sich variabel mit der elektrischen Maschine 134 in zwei verschiedenen Kraftflussrichtungen, so dass die elektrische Maschine 134 während des Motorstart- und Boost-Modus als ein Elektromotor und während des Erzeugungsmodus als ein Generator arbeitet. In einem Beispiel, das nachstehend erörtert wird, ist die Kraftübertragungsbaugruppe 132 über eine Kraftübertragungsriemenanordnung mit der elektrischen Maschine 134 gekoppelt. Diese Anordnung, zusammen mit den mehreren Übersetzungsverhältnissen, die von der Kraftübertragungsbaugruppe 132 bereitgestellt werden, ermöglicht es der elektrischen Maschine 134, innerhalb optimaler Drehzahl- und Drehmomentbereiche in beiden Kraftflussrichtungen zu arbeiten. Die Wechselrichter-/Gleichrichtervorrichtung 136 ermöglicht es der Anlassergeneratorvorrichtung 130, sich mit der Batterie 140 zu verbinden, wie etwa über eine direkte Festverdrahtung oder einen Fahrzeugstrombus 142. In einem Beispiel invertiert die Wechselrichter-/Gleichrichtervorrichtung 136 Gleichstrom von der Batterie 140 in Wechselstrom während der Motorstartmodi und wandelt Wechselstrom in Gleichstrom im Erzeugungsmodus um. In einigen Ausführungsformen kann die Wechselrichter-/Gleichrichtervorrichtung 136 eine separate Komponente sein, anstatt in die Anlassergeneratorvorrichtung 130 integriert zu sein. Obwohl nicht gezeigt, kann das Energiesystem 110 auch einen geeigneten Spannungsregler beinhalten, der entweder in die Anlassergeneratorvorrichtung 130 integriert oder eine separate Komponente ist.
Es wird kurz auf 2 Bezug genommen, die eine vereinfachte teilweise isometrische Ansicht einer beispielhaften Montageposition der Anlassergeneratorvorrichtung 130 relativ zum Motor 120 darstellt. In diesem Beispiel ist die integrierte Anlassergeneratorvorrichtung 130 direkt und kompakt an dem Motor 120 montiert, um nicht wesentlich von dem Motor 120 vorzustehen (und dadurch den Motorraum zu vergrößern) oder verschiedene Rohrleitungen und Zugangspunkte (z. B. Ölschläuche und Einfüllöffnung und dergleichen) zu beeinträchtigen. Insbesondere kann die Anlassergeneratorvorrichtung 130 im Allgemeinen an oder nahe dem Motor 120 an einer Stelle angebracht sein, die zur Kopplung an ein Motorkraftübertragungselement (z. B. Kurbelwelle 122, wie in 1 vorgestellt) geeignet ist.
Bezug wird zusätzlich auf 3 genommen, die ein vereinfachtes schematische Diagramm einer Kraftübertragungsriemenanordnung 200 zwischen der Kraftübertragungsbaugruppe 132 und der elektrischen Maschine 134 der Anlassergeneratorvorrichtung 130 ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die 2 und 3 eine beispielhafte physikalische Integration oder Auslegungskonfiguration der Anlassergeneratorvorrichtung 130 zeigen. Andere Anordnungen können vorgesehen sein.
Die Kraftübertragungsbaugruppe 132 ist an dem Motor 120 montiert und kann von einer Reaktionsplatte 124 getragen werden. Wie gezeigt beinhaltet die Kraftübertragungsbaugruppe 132 ein erstes Kraftübertragungselement 133, das drehbar mit einem geeigneten Antriebselement des Motors 120 gekoppelt ist (z. B. Kurbelwelle 122 aus 1) und ein zweites Kraftübertragungselement 135 in der Form einer Welle, die sich auf einer dem ersten Kraftübertragungselement 133 gegenüberliegenden Seite der Kraftübertragungsbaugruppe 132 erstreckt. Ebenso ist die elektrische Maschine 134 am Motor 120 montiert und beinhaltet ein weiteres Kraftübertragungselement 137.
Die Kraftübertragungsriemenanordnung 200 beinhaltet eine erste Riemenscheibe 210, die an dem zweiten Kraftübertragungselement 135 der Kraftübertragungsbaugruppe 132 angeordnet ist, eine zweite Riemenscheibe 220, die an dem Kraftübertragungselement 137 der elektrischen Maschine 134 angeordnet ist, und einen Riemen 230, der die erste Riemenscheibe 210 zur gemeinsamen Drehung drehbar mit der zweiten Riemenscheibe 220 koppelt. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, zieht die elektrische Maschine 134 während der Motorstartmodi den Riemen 230, um die Riemenscheiben 210, 220 in einer ersten Taktrichtung D1 zu drehen und somit die Kraftübertragungsbaugruppe 132 (und damit den Motor 120) anzutreiben; und während des Boost-Modus zieht die elektrische Maschine 134 den Riemen 230, um die Riemenscheiben 210, 220 in einer zweiten Taktrichtung D2 zu drehen und somit die Kraftübertragungsbaugruppe 132 (und damit den Motor 120) anzutreiben; und während des Erzeugungsmodus ermöglicht die Kraftübertragungsbaugruppe 132 dem Motor 120, den Riemen 230 zu ziehen und die Riemenscheiben 210, 220 in der zweiten Taktrichtung D2 zu drehen, um die elektrische Maschine 134 anzutreiben.
Infolge der bidirektionalen Konfiguration kann die Kraftübertragungsriemenanordnung 200 nur einen einzelnen Riemenspanner 240 beinhalten, um Spannung auf eine einzelne Seite des Riemens 230 in beiden Richtungen D1, D2 auszuüben. Die Verwendung eines einzelnen Riemenspanners 240 zum Spannen des Riemens 230 hat den Vorteil, dass dies Teile und Komplexität im Vergleich zu einer Konstruktion reduziert, die mehrere Riemenspanner erfordert. Wie nachfolgend beschrieben, werden die bidirektionale Konfiguration und die zugehörige vereinfachte Kraftübertragungsriemenanordnung 200 durch die bidirektionale Natur des Zahnradsatzes in der Kraftübertragungsbaugruppe 132 ermöglicht. Zusätzlich stellt ein Unterschied in den Umfängen der ersten und zweiten Riemenscheibe 210, 220 eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Kraftübertragungsbaugruppe 132 und der elektrischen Maschine 134 bereit. In einem Beispiel kann die Kraftübertragungsriemenanordnung 200 ein Übersetzungsverhältnis zwischen 3:1 - 5:1, insbesondere ein 4:1-Verhältnis, bereitstellen.
In einem Beispiel stellt 4 eine Querschnittsansicht der Kraftübertragungsbaugruppe 132 dar, die in der Anlassergeneratorvorrichtung 130 implementiert sein kann. Wie gezeigt, beinhaltet die Kraftübertragungsbaugruppe 132 ein Gehäuse 302 mit einem drehbaren Gehäuseabschnitt 304, der in diesem Beispiel als Kraftübertragungselement der Baugruppe 132 dient und ein entsprechendes Kraftübertragungselement (z. B. Kurbelwelle 122) des Motors 120 in Eingriff bringt. Das Gehäuse 302 beinhaltet ferner einen stationären Gehäuseabschnitt 306, der das Gehäuse 302, insbesondere den drehbaren Gehäuseabschnitt 304, an dem Motor 120 stützt. Obwohl nicht gezeigt, kann der stationäre Gehäuseabschnitt 306 ein oder mehrere (z. B. drei) Stützbeine mit ersten Enden, die sich von der Seite des Gehäuses 302 gegenüber dem Motor 120 erstrecken, und zweiten Enden, die an dem Motor 120 angebracht sind, beinhalten (in 4 nicht gezeigt).
Wie gezeigt, kann die Kraftübertragungsbaugruppe 132 als eine Einheit betrachtet werden, wobei das ringförmige Gehäuse 302 konfiguriert ist, um verschiedene Komponenten der Kraftübertragungsbaugruppe 132 aufzunehmen. In der Ansicht von 4 ist eine erste Seite 308 der Kraftübertragungsbaugruppe 132 in Richtung der elektrischen Maschine 134 ausgerichtet, und eine zweite Seite 311 der Kraftübertragungsbaugruppe 132 ist in Richtung des Motors 120 ausgerichtet. In einem Beispiel ist der stationäre Gehäuseabschnitt 306 relativ zu dem drehbaren Gehäuseabschnitt 304 auf Lagern 307 positioniert, die die relative Drehung während des Betriebs ermöglichen.
An der ersten Seite 308 beinhaltet die Kraftübertragungsbaugruppe 132 eine Eingangswelle 310, die drehbar mit der elektrischen Maschine 134 gekoppelt ist. In einigen Beispielen und wie gezeigt, kann die Eingangswelle 310 mit Schrauben oder anderen Mechanismen direkt mit dem Kraftübertragungselement 135 verbunden sein, das vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben ist; und in weiteren Beispielen kann die Eingangswelle 310 durch Zwischenkomponenten, wie etwa einen Flansch oder eine Nabe, gekoppelt sein. Es sollte beachtet werden, dass die Welle 310, obwohl sie als eine „Eingangswelle“ beschrieben wird, Leistung sowohl in die Kraftübertragungsbaugruppe 132 als auch aus ihr heraus übertragen kann, abhängig von dem Modus, wie unten beschrieben. Die Eingangswelle 310 erstreckt sich im Allgemeinen durch die Kraftübertragungsbaugruppe 132, um eine primäre Drehachse 300 zu definieren.
Die Kraftübertragungsbaugruppe 132 beinhaltet im Allgemeinen ein Planetengetriebe 320.. Wie nachfolgend beschrieben, ist das Planetengetriebe 320 ein zweistufiges Planetengetriebe und ermöglicht es der Kraftübertragungsbaugruppe 132 im Allgemeinen, sich mit der elektrischen Maschine 134 (z. B. über die Kraftübertragungsriemenanordnung 200) und den Motor 120 (z. B. über eine direkte Kopplung mit der Kurbelwelle 122 des Motors 120) zu verbinden. In einigen Ausführungsformen kann die Eingangswelle 310 als Teil des Planetengetriebes 320 betrachtet werden. Obwohl eine beispielhafte Konfiguration des Planetengetriebes 320 im Folgenden beschrieben wird, können andere Ausführungsformen andere Konfigurationen aufweisen.
Das Planetengetriebe 320 beinhaltet ein Sonnenrad der ersten Stufe 322, das zur Drehung auf der Eingangswelle 310 montiert ist. Das Sonnenrad der ersten Stufe 322 beinhaltet eine Vielzahl von Zähnen oder Kerbverzahnungen, die mit einem Satz von Planetenrädern 324 der ersten Stufe verzahnt sind, die das Sonnenrad der ersten Stufe 322 abgrenzen. In einem Beispiel beinhalten die Planetenräder der ersten Stufe 324 eine einzelne Umfangsreihe von einem oder mehreren Planetenrädern, obwohl andere Ausführungsformen radial gestapelte Reihen mit jeweils einer ungeraden Anzahl von Planetenrädern in der radialen Richtung beinhalten können.
Die Planetenräder der ersten Stufe 324 werden von einem Planetenträger der ersten Stufe 326 getragen, der das Sonnenrad der ersten Stufe 322 sowie die Eingangswelle 310 umgibt und zumindest teilweise durch erste und zweite, sich radial erstreckende, axial zugewandte Trägerplatten 328, 330 gebildet wird. Die Trägerplatten der ersten Stufe 328, 330 beinhalten eine Reihe von Montagepositionen zum Aufnehmen von Achsen, die sich durch die Planetenräder der ersten Stufe 324 erstrecken und diese zur Drehung lagern. Somit bildet jede der Planetenachsen in dieser Anordnung jeweils eine individuelle Drehachse für jedes der Planetenräder der ersten Stufe 324, und der Planetenträger der ersten Stufe 326 ermöglicht es dem Satz von Planetenrädern der ersten Stufe 324, sich gemeinsam um das Sonnenrad der ersten Stufe 322 zu drehen.
Der Zahnradsatz 320 beinhaltet ferner ein Hohlrad 332, welches das Sonnenrad der ersten Stufe 322 und die Planetenräder der ersten Stufe 324 umgibt. Das Hohlrad 332 beinhaltet radial innere Zähne, die in die Zähne der Planetenräder der ersten Stufe 324 eingreifen. Somit erstrecken sich die Planetenräder der ersten Stufe 324 zwischen dem Sonnenrad der ersten Stufe 322 und dem Hohlrad 332 und greifen in diese ein. In einigen Ausführungsformen kann eine Hohlradabdeckung 333 im Inneren des Hohlrads 332 angebracht sein. Die Hohlradabdeckung 333 dient dazu, den Radsatz 320 zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses 302 zu umschließen.
Wie gezeigt ist das Hohlrad 332 fest im Inneren des drehbaren Gehäuseabschnitts 304 angeordnet, der, wie oben angemerkt, auf Lagern 307 positioniert ist, um sich relativ zu dem stationären Gehäuseabschnitt 306 zu drehen. In Bezug auf das Planetengetriebe 320 können der drehbare Gehäuseabschnitt 304 und/oder das Hohlrad 332 als das Kraftübertragungselement 133 relativ zum Motor 120 dienen. In diesem Beispiel beinhaltet der drehbare Gehäuseabschnitt 304 eine Anzahl von Zacken (nicht gezeigt), die sich axial um den Umfang der axialen Fläche erstrecken, die dem Motor 120 zugewandt ist. Die Zacken greifen in das Hohlrad 332 ein und fixieren es drehbar an der Kurbelwelle 122 des Motors 120. Das Hohlrad 332 und/oder der drehbare Gehäuseabschnitt 304 können als Ausgangs- und/oder Eingangselemente der Kraftübertragungsbaugruppe 132 betrachtet werden, um Dreheingabe in beiden Kraftflussrichtungen zu empfangen.
Der Zahnradsatz 320 beinhaltet ferner ein Sonnenrad der zweiten Stufe 340, das im Allgemeinen hohl und zylindrisch ist, sich zwischen dem ersten und zweiten Ende 342,344 erstreckt und die Eingangswelle 310 umgibt. Der Planetenträger der ersten Stufe 326 weist eine Kerbverzahnung mit dem Sonnenrad der zweiten Stufe 340 in der Nähe des zweiten Endes 344 auf oder ist anderweitig daran befestigt. Zusätzlich kann das Sonnenrad der zweiten Stufe 340 eine Reihe von Kerbverzahnungen beinhalten, die mit einem Satz Planetenräder der zweiten Stufe 346 verzahnt sind. Die Planetenräder der zweiten Stufe 346 werden von einem Planetenträger der zweiten Stufe 348 getragen, der durch eine erste und eine zweite Planetenträgerplatte 350, 352 gebildet wird. Die Planetenräder der zweiten Stufe 346 sind positioniert, um zusätzlich mit dem Hohlrad 332 in Eingriff zu kommen. Die Planetenräder der zweiten Stufe 346 weisen jeweils eine Achse auf, die sich zwischen den zwei Trägerplatten 350, 352 erstreckt, die es jedem Planetenrad 346 ermöglichen, sich relativ zum Planetenträger 348 um die jeweilige Achse zu drehen. Somit sind die Planetenräder der zweiten Stufe 346 zwischen dem Sonnenrad der zweiten Stufe 340 und dem Hohlrad 332 positioniert und stehen mit jedem von diesen in Eingriff. Jedes Planetenrad der zweiten Stufe 346 weist die gleiche oder eine andere Anzahl von Zähnen relativ zu einem entsprechenden Planetenrad der ersten Stufe 324 auf.
Wie nun ausführlicher beschrieben wird, beinhaltet die Kraftübertragungsbaugruppe 132 zusätzlich eine Kupplungsanordnung 360 , die konfiguriert ist, um verschiedene Komponenten des Planetengetriebes 320 selektiv einzurücken und auszurücken, um den Kraftfluss durch die Kraftübertragungsbaugruppe 132 zu modifizieren, z. B. gemäß den oben vorgestellten Modi.
Im Allgemeinen beinhaltet die Kupplungsanordnung 360 eine Stellglied- (oder Nocken-) Baugruppe 380, eine erste (oder Nieder-) Kupplung 410, eine zweite (oder Mittel-) Kupplung 430 und eine dritte (oder Hoch-) Kupplung 450. Wie nachfolgend beschrieben, kann jede Kupplung 410, 430, 450 durch die Stellgliedbaugruppe 380 selektiv zwischen einer eingerückten Position und einer ausgerückten Position geschaltet werden. Somit können die Kupplungen 410, 430, 450 als „schaltende“ Kupplungen betrachtet werden, die aktiv betätigt werden, um den Kraftfluss innerhalb der Kraftübertragungsbaugruppe 132 zu modifizieren. In der Ansicht von 4 ist keine der Kupplungen 410, 430, 450 eingerückt.
Wie schematisch gezeigt, beinhaltet der Zahnradsatz 320 eine Anzahl von Eingriffselementen 470, 472, 474, die eine Interaktion zwischen verschiedenen Komponenten des Zahnradsatzes 320 und den Kupplungen 410, 430, 450 ermöglichen. Im Allgemeinen sind die Eingriffselemente 470, 472, 474 als Schlitze, Verriegelungen oder Taschen konfiguriert, die mit den Kupplungen 410, 430, 450 zusammenwirken, wie nachfolgend beschrieben. In einigen Beispielen können eines oder mehrere der Eingriffselemente 470, 472, 474 bidirektional mit zwei abgewinkelten Wänden oder zwei senkrechten Wänden sein, oder eines oder mehrere der Eingriffselemente 470, 472, 474 können mit einer einzigen Ausrichtung ausgelegt sein, z. B. mit einer abgewinkelten Wand gegenüber einer senkrechten Wand.
Die ersten Eingriffselemente 470 können in Form eines oder mehrerer Schlitze oder Verriegelungen am Planetenträger der zweiten Stufe 348 vorliegen. Die ersten Eingriffselemente 470 dienen dazu, einen Abschnitt der Niederkupplung 410 aufzunehmen, wie nachfolgend erörtert, um den Planetenträger der zweiten Stufe 348 mit einem stationären Gehäuseabschnitt 306 zu verriegeln, d. h. den Planetenträger der zweiten Stufe 348 zu erden und eine Drehung zu verhindern.
Die zweiten Eingriffselemente 472 können in Form eines oder mehrerer Schlitze oder Verriegelungen am Sonnenrad der zweiten Stufe 340 vorliegen. Die zweiten Eingriffselemente 472 dienen dazu, einen Abschnitt der Mittelkupplung 430 aufzunehmen, wie nachfolgend erörtert, um das Sonnenrad der zweiten Stufe 340 mit dem stationären Gehäuseabschnitt 306 zu verriegeln, d. h. das Sonnenrad der zweiten Stufe 340 zu erden und eine Drehung zu verhindern.
Die dritten Eingriffselemente 474 sind konfiguriert, um den Planetenträger der zweiten Stufe 348 selektiv an das Hohlrad 332 zu koppeln und zu entkoppeln. In einem Beispiel beinhalten die dritten Eingriffselemente 474 ein oder mehrere Schalt- oder Gleitelemente, die zwischen einer ersten Position, die eine unabhängige Drehung des Planetenradträgers 348 relativ zum Hohlrad 332 ermöglicht (und dem drehbaren Gehäuseabschnitt 304), und einer zweiten Position, die den Planetenradträger 348 zur gegenseitigen Drehung mit dem Hohlrad 332 (und dem drehbaren Gehäuseabschnitt 304) verbindet, neu positionierbar sind. Wie im Folgenden ausführlicher erörtert, verschiebt die Betätigung der Hochkupplung 450 in die eingerückte Position die dritten Einrückelemente 474 in die zweite Position, so dass der Planetenträger der zweiten Stufe 348 mit dem Hohlrad 332 verriegelt ist. Wenn die Hochkupplung 450 in die ausgerückte Position zurückgeführt wird, werden die dritten Eingriffselemente 474 in die erste Position (z. B. mit einer Feder) zurückgeführt, so dass der Planetenträger der zweiten Stufe 348 von dem Hohlrad 332 und dem drehbaren Gehäuseabschnitt 304 entkoppelt ist.
Es wird nun auf die 5-9 Bezug genommen, die isometrische Ansichten verschiedener Aspekte der Kupplungsanordnung 360 sind, die von der Kraftübertragungsbaugruppe 132 entfernt sind. Insbesondere zeigt 5 eine motorseitige isometrische Ansicht der Kupplungsanordnung 360, die besonders die Niederkupplung 410, die Mittelkupplung 430 und die Hochkupplung 450 darstellt; 6 ist eine motorseitige isometrische Ansicht der Hochkupplung 450 und der Stellgliedbaugruppe 380; 7 ist eine elektromaschinenseitige isometrische Ansicht der Mittelkupplung 430 und der Niederkupplung 410; 8 ist eine elektromaschinenseitige isometrische Seitenansicht einer Nockenplatte 382 der Stellgliedbaugruppe 380; und 9 ist eine elektromaschinenseitige isometrische Ansicht eines Abstandsrings 400 der Stellgliedbaugruppe 380. Das Zusammenwirken und der Betrieb der Kupplungsanordnung 360 wird im Folgenden nach einer Vorstellung jedes Strukturelements ausführlicher beschrieben.
Wie am besten in den 5 und 7 gezeigt, ist die Niederkupplung 410 im Allgemeinen eine scheiben- oder ringartige Struktur, die durch eine Innenumfangsfläche 412, eine Außenumfangsfläche 414, eine erste (oder elektromaschinenseitige) Fläche 416 und eine zweite (oder motorseitige) Fläche 418 definiert ist. Die Innenumfangsfläche 412 beinhaltet eine Reihe von Kerbverzahnungen 413, um eine Öffnung 415 zu definieren, die dazu dient, die Eingangswelle 310 aufzunehmen, wie oben erörtert, und die Niederkupplung 410 an einer Spindel oder einem Flansch 309 (10B) des stationären Gehäuseabschnitts 306 zu montieren. Wie nachfolgend beschrieben, ist die Niederkupplung 410 konfiguriert, um sich axial zwischen den eingerückten und ausgerückten Positionen zu bewegen und in der Umfangs- (oder Schwenk-) und Radialausrichtung stationär zu bleiben. Die Außenumfangsfläche 414 kann ferner einen Spalt 417 beinhalten, der einen Abschnitt des Abstandsrings 400 aufnimmt, wie nachfolgend beschrieben. In einem Beispiel ist die Niederkupplung 410 mit einem eisenhaltigen, ferromagnetischen oder anderen Material gebildet, das mit Magnetfeldern interagiert, wie im Folgenden ausführlicher erörtert.
Die Niederkupplung 410 beinhaltet ferner einen oder mehrere Zähne 420, die auf der zweiten Fläche 418 angeordnet sind. In einem Beispiel beinhaltet die Niederkupplung 410 vier Niederkupplungszähne 420, die sich in einer axialen Richtung an konstruierten Umfangs- und Radialpositionen erstrecken. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, sind die Niederkupplungszähne 420 konfiguriert, um in der eingerückten Position mit den Eingriffselementen 470 auf dem Planetenträger der zweiten Stufe 348 zusammenzuwirken. Die Niederkupplungszähne 420 können konische oder abgewinkelte Seitenwände aufweisen, um das Einrücken und Ausrücken mit den Eingriffselementen 470 zu erleichtern. Tatsächlich ermöglichen die Niederkupplungszähne 420 den Betrieb der Niederkupplung 410 als eine „Klauenkupplung“.
Die Niederkupplung 410 beinhaltet ferner einen oder mehrere Magnete 422, die auf der ersten Fläche 416 angeordnet sind. In einem Beispiel beinhalten die Niederkupplungsmagnete 422 vier Niederkupplungsmagnete 422 an konstruierten Umfangs- und Radialpositionen. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, wirken die Niederkupplungsmagnete 422 mit der Stellgliedbaugruppe 380 zusammen, um die Niederkupplung 410 zwischen den eingerückten und ausgerückten Positionen neu zu positionieren. Die Niederkupplungsmagnete 422 können jede Art von Permanentmagnet sein und eine beliebige geeignete Anordnung aufweisen.
Wie am besten in den 5 und 7 gezeigt, ist die Mittelkupplung 430 im Allgemeinen eine scheiben- oder ringartige Struktur, die durch eine Innenumfangsfläche 432, eine Außenumfangsfläche 434, eine erste (oder elektromaschinenseitige) Fläche 436 und eine zweite (oder motorseitige) Fläche 438 definiert ist. In einem Beispiel ist die Mittelkupplung 430 aus einem eisenhaltigen, ferromagnetischen oder anderen Material gebildet, das mit Magnetfeldern interagiert, wie im Folgenden ausführlicher erörtert. Die Innenumfangsfläche 432 definiert eine Öffnung 433, welche die Eingangswelle 310 aufnimmt, wie oben erörtert. Eine oder mehrere Laschen 435 erstrecken sich von der Außenumfangsfläche 434. Im Allgemeinen ist die Mittelkupplung 430 radial innerhalb der Öffnung 415 der Niederkupplung 410 positioniert, und die Laschen 435 stellen Elemente zum Montieren der Mittelkupplung 430 an der Spindel 309 des stationären Gehäuseabschnitts 306 bereit. Wie nachfolgend beschrieben ist die Mittelkupplung 430 konfiguriert, um sich axial zwischen der eingerückten und ausgerückten Position zu bewegen und in der Umfangs- (oder Schwenk-) und Radialausrichtung stationär zu bleiben.
Die Mittelkupplung 430 beinhaltet ferner einen oder mehrere Zähne 440, die auf der zweiten Fläche 438 angeordnet sind. In einem Beispiel beinhalten die Mittelkupplungszähne 440 drei Mittelkupplungszähne 440, die sich in einer axialen Richtung an konstruierten Umfangs- und Radialpositionen erstrecken. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, sind die Mittelkupplungszähne 440 konfiguriert, um in der eingerückten Position mit den Eingriffselementen 472 am Sonnenrad der zweiten Stufe 340 zusammenzuwirken. Die Mittelkupplungszähne 440 können konische oder abgewinkelte Seitenwände aufweisen, um das Einrücken und Ausrücken mit den Eingriffselementen 472 zu erleichtern. Tatsächlich ermöglichen die Mittelkupplungszähne 440 den Betrieb der Mittelkupplung 430 als eine „Klauenkupplung“.
Die Mittelkupplung 430 beinhaltet ferner einen oder mehrere Magnete 442, die auf der ersten Fläche 436 angeordnet sind. In einem Beispiel beinhalten die Mittelkupplungsmagnete 442 vier Mittelkupplungsmagnete 442 an konstruierten Umfangs- und Radialpositionen. In einem Beispiel sind die Mittelkupplungsmagnete 442 in den ausgerückten Positionen radial mit den Niederkupplungsmagneten 422 ausgerichtet, obwohl die Magnete 422, 442 in anderen Beispielen fehlausgerichtet sein können. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, wirken die Mittenkupplungsmagnete 442 mit der Stellgliedbaugruppe 380 zusammen, um die Mittenkupplung 430 zwischen den eingerückten und ausgerückten Positionen neu zu positionieren. Die Mittelkupplungsmagnete 442 können jede Art von Permanentmagnet sein und eine beliebige geeignete Anordnung aufweisen.
Wie am besten in 6 gezeigt, wird die Hochkupplung 450 im Allgemeinen durch eine ringartige Struktur gebildet, die durch eine Innenumfangswand 452, eine Außenumfangswand 454, eine erste (oder elektromaschinenseitige) Fläche 456 und eine zweite (oder motorseitige) Fläche 458 definiert. Die Hochkupplung 450 beinhaltet eine Reihe von Zähnen 460, die sich in einer axialen Richtung um den Umfang der zweiten Fläche 458 erstrecken. Wie oben angemerkt, sind die Hochkupplungszähne 460 konfiguriert, um in die Eingriffselemente 474 einzugreifen, wenn sich die Hochkupplung 450 in der eingerückten Position befindet. Die Hochkupplungszähne 460 können konische oder abgewinkelte Seitenwände aufweisen, um das Einrücken und Ausrücken mit den Einrückelementen 474 zu erleichtern. Tatsächlich ermöglichen die Zähne 460 der Hochkupplung den Betrieb der Hochkupplung 450 als eine „Klauenkupplung“.
Die Hochkupplung 450 ist ringförmig und bemessen, um mindestens Teile der Niederkupplung 410, der Mittelkupplung 430 und der Stellgliedbaugruppe 380 aufzunehmen. Wie am besten durch 4 gezeigt, beinhaltet die Hochkupplung 450 ferner einen Innenflansch 462, der sich radial um die Innenumfangswand 452 an einer Position in der Nähe der ersten Fläche 456 erstreckt, und einen Außenflansch 464, der sich radial um die Außenumfangswand 454 in der Nähe der zweiten Fläche 458 erstreckt. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, dienen die Flansche 462, 464 dazu, mit der Stellgliedbaugruppe 380 zusammenzuwirken, um die Hochkupplung 450 zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position neu zu positionieren.
Wie oben vorgestellt, dient die Stellgliedbaugruppe 380 dazu, die Kupplungen 410, 430, 450 zwischen den eingerückten und ausgerückten Positionen zu betätigen, um den Kraftfluss innerhalb des Zahnradsatzes 320 gemäß den Modi zu modifizieren, um die verschiedenen Übersetzungsverhältnisse und Flussrichtungen zu definieren. In einem Beispiel beinhaltet die Stellgliedbaugruppe 380 eine Nockenplatte 382 und einen Abstandsrings 400.
Wie am besten in den 6 und 8 gezeigt, ist die Nockenplatte 382 im Allgemeinen scheibenförmig und durch eine Innenumfangswand 384, eine Außenumfangswand 385, eine erste (oder elektromaschinenseitige) Fläche 386 und eine zweite (oder motorseitige) Fläche 387 definiert. Die Innenumfangswand 384 definiert eine Öffnung 388, die die Eingangswelle 310 aufnimmt. Die Nockenplatte 382 definiert ferner ein Paar Montagebögen 389, die verwendet werden, um die Nockenplatte 382 an der Spindel oder dem Flansch 309 des stationären Gehäuseabschnitts 306 zu montieren. Die Nockenplatte 382 definiert auch eine Öffnung 383 entlang der Außenumfangswand 385.
Die Nockenplatte 382 beinhaltet ferner einen oder mehrere Zähne 390, die auf der zweiten Fläche 387 angeordnet sind. In einem Beispiel beinhaltet die Nockenplatte 382 drei Nockenzähne 390, die sich in einer axialen Richtung an konstruierten Umfangs- und Radialpositionen von der zweiten Fläche 387 erstrecken. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, sind die Nockenzähne 390 konfiguriert, um mit dem Abstandsring 400 zusammenzuwirken. Die Nockenzähne 390 können konische oder abgewinkelte Seitenwände aufweisen, um das Einrücken und Ausrücken mit dem Abstandsring 400 zu erleichtern, wie nachfolgend beschrieben.
Die Nockenplatte 382 beinhaltet ferner einen oder mehrere Nockenbetätigungsflansche 391, die an der ersten Fläche 386 angeordnet sind. In einem Beispiel beinhalten die Nockenbetätigungsflansche 391 zwei Nockenbetätigungsflansche 391, die sich in einer axialen Richtung an konstruierten Umfangs- und Radialpositionen von der zweiten Fläche 387 erstrecken. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben sind die beiden Nockenbetätigungsflansche 391 konfiguriert, um einen Abschnitt eines Nockenstellglieds 392 zu bilden, das dazu dient, mit der Nockenplatte 382 neu positioniert zu werden.
Wie am besten in 4 gezeigt, erstrecken sich einer oder mehrere der Nockenbetätigungsflansche 391 von der ersten Fläche 386 und enden mit einem Kolben 393 in einem Kanal 394, der in dem stationären Gehäuseabschnitt 306 definiert ist. Der Kolben 393 kann innerhalb des Kanals 394 durch einen beliebigen geeigneten Mechanismus, einschließlich eines Hydrauliksystems, elektrischen Systems oder mechanischen Systems, auf Grundlage von Befehlen von der Steuerung 150 neu positioniert werden. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, kann die Nockenplatte 382 über einen Bereich von Positionen, z. B. etwa 30°, geschwenkt werden, um die Nockenplatte 382 neu zu positionieren und somit die Kupplungen 410, 430, 450 neu zu positionieren, wodurch der Kraftfluss innerhalb des Zahnradsatzes 320 modifiziert wird.
Unter Bezugnahme insbesondere auf 6 beinhaltet die Nockenplatte 382 ferner einen oder mehrere erste Nockenmagnete 396 und einen oder mehrere zweite Nockenmagnete 398, die auf der zweiten Fläche 387 angeordnet sind. In einem Beispiel beinhalten die ersten Nockenmagnete 396 vier erste Nockenmagnete 396 an konstruierten Umfangs- und Radialpositionen. Die ersten Nockenmagnete 396 der Nockenplatte 382 weisen radiale Positionen und Umfangsabstände auf, die den Niederkupplungsmagneten 422 der Niederkupplung 410 entsprechen. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, wirken die ersten Nockenmagnete 396 zusammen, um die Niederkupplung 410 zwischen den eingerückten und ausgerückten Positionen neu zu positionieren. In einem Beispiel beinhalten die zweiten Magnete 398 vier zweite Magnete 398 an konstruierten Umfangs- und Radialpositionen. Die zweiten Nockenmagnete 398 der Nockenplatte 382 weisen radiale Positionen und Umfangsabstände auf, die den Mittelkupplungsmagneten 442 der Mittelkupplung 430 entsprechen. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, wirken die zweiten Magnete 398 zusammen, um die Mittelkupplung 430 zwischen den eingerückten und ausgerückten Positionen neu zu positionieren.
Wie oben angemerkt, beinhaltet die Stellgliedbaugruppe 380 ferner den Abstandsring 400, der mit der Nockenplatte 382 zusammenwirkt, um das Neupositionieren der Kupplungen 410, 430,450 zu erleichtern. Der Abstandsring 400 ist am deutlichsten in 9 dargestellt und beinhaltet eine Innenumfangsfläche 402, eine Außenumfangsfläche 403, eine erste (oder elektromaschinenseitige) Fläche 404 und eine zweite (oder motorseitige) Fläche 405. Der Abstandsring 400 beinhaltet ferner einen oder mehrere Hohlräume 406, die entlang des Umfangs der zweiten Fläche 405 beabstandet sind, und mindestens einen Flansch 408, der sich axial von der zweiten Fläche 405 erstreckt. In einer Ausführungsform kann der Flansch 408 durch die Öffnung 383 in der Nockenscheibe 382 und die Öffnung 415 der Niederkupplung 410 aufgenommen werden, um die Umfangsposition des Abstandsrings 400 beizubehalten.
Wie am besten in 4 gezeigt, weist der Abstandsring 400 im Allgemeinen einen Durchmesser auf, der ungefähr gleich der Nockenplatte 382 ist, und ist in der Nähe der ersten Fläche 386 der Nockenplatte 382 positioniert. Wie die Nockenplatte 382 ist der Abstandsring 400 innerhalb der Hochkupplung 450 positioniert. In einem Beispiel liegt die erste Fläche 404 des Abstandsrings 400 an dem Innenflansch 462 der Hochkupplung 450 an.
Wie oben vorgestellt, sind der Zahnradsatz 320 und die Kupplungsanordnung 360 im Allgemeinen in dem Gehäuse 302 untergebracht. In einem Beispiel kann der drehbare Gehäuseabschnitt 304 Abschnitte 480, 482, 484 aufweisen, die verschiedene Teile des Zahnradsatzes 320 und der Kupplungsanordnung 360 tragen. Insbesondere ist der erste Abschnitt 480 an dem motorseitigen Ende des drehbaren Gehäuseabschnitts 304 in der Nähe der Zinnen positioniert; er weist einen ersten Durchmesser auf, der im Allgemeinen größer als die entsprechenden Durchmesser des zweiten und dritten Abschnitts 482, 484 ist; und er trägt das Hohlrad 332. Insbesondere kann das Hohlrad 332 an einer Stufe 481 anliegen, die den Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 480, 482 definiert. Der zweite Abschnitt 482 weist einen zweiten Durchmesser auf, der größer als der entsprechende Durchmesser des dritten Abschnitts 484 ist, und umgibt Teile des Planetenträgers der zweiten Stufe 348 und der Kupplungen 410, 430, 450. Insbesondere kann eine Feder 486 zwischen dem Außenflansch 464 der Hochkupplung 450 und einer Stufe 483 positioniert sein, die den Übergang zwischen dem zweiten und dritten Abschnitt 482, 484 definiert. Die Feder 486 wird auf Grundlage einer Interaktion der Nockenplatte 382 und des Abstandsrings 400 zusammengedrückt und ausgedehnt, wie nachfolgend erörtert.
Wie oben vorgestellt, ist der dritte Abschnitt 484 bemessen, um die Stellgliedbaugruppe 380, einschließlich der Nockenplatte 382 und des Abstandsrings 400, aufzunehmen. In einer Ausführungsform liegt der Innenflansch 462 der Hochkupplung 450 an einer radialen Innenwand 485 an, die das elektromotorseitige Ende des drehbaren Gehäuseabschnitts 304 definiert. Eine innere axiale Wand 487 erstreckt sich von der radialen Innenwand 485 und definiert die Fläche, die an den Lagern 307 gestützt wird, die eine Drehung in Bezug auf den stationären Gehäuseabschnitt 306 ermöglicht.
Während des Betriebs dient die Stellgliedbaugruppe 380 dazu, die Kupplungen 410, 430, 450 relativ zu dem Planetengetriebe 320 neu zu positionieren, um die Kraftübertragungsbaugruppe 132 durch die Übersetzungsverhältnisse des Kaltstartmodus, Warmstartmodus, Boost-Modus und Erzeugungsmodus zu wechseln. Die Interaktionen der Stellgliedbaugruppe 380, der Kupplungen 410, 430, 450 und des Zahnradsatzes 320 werden im Folgenden in Bezug auf die 10A-10C, 11A-11C, 12A-12C und 13 ausführlicher beschrieben.
Es wird zunächst auf die 10A-10C Bezug genommen, die Ansichten der Kraftübertragungsbaugruppe 132 im Kaltstartmodus sind. 10A ist eine Teilquerschnittsansicht (d. h. durch eine Radial-Axialebene) von Teilen der Kraftübertragungsbaugruppe 132, die mit Kraftflusspfeilen versehen sind; 10B ist eine elektromaschinenseitige Querschnittansicht (d. h. durch eine Umfangs-Radialebene) der Kraftübertragungsbaugruppe 132; und 10C ist eine motorseitige Querschnittansicht (d. h. durch eine Umfangs-Radialebene) der Kraftübertragungsbaugruppe 132.
In den 10A-10C wurde die Nockenplatte 382 durch das Nockenstellglied 392 in eine erste Winkelposition verschoben. Beispielsweise stellt 10B die Position des Nockenbetätigungsflansches 391 in dem Kanal 394 des stationären Gehäuseabschnitts 306 dar. Die Ansicht von 10B stellt auch schematisch die Position der Nockenzähne 390 relativ zu den Hohlräumen 406 des Abstandsrings 400 dar. Insbesondere sind die Nockenzähne 390 relativ zu den Hohlräumen 406 des Abstandsrings 400 versetzt, was dazu führt, dass die Nockenzähne 390 in die zweite Fläche 405 des Abstandsrings 400 eingreifen. Wie in 10A gezeigt, führt dies dazu, dass die erste Fläche 386 der Nockenplatte 382 von der zweiten Fläche 405 des Abstandsrings 400 getrennt ist, d. h. tatsächlich den Abstandsring 400 von der Nockenplatte 382 wegdrückt. Wenn die Nockenplatte 382 die Trennung von dem Abstandsring 400 beibehält, drückt die erste Fläche 404 des Abstandsrings 400 gegen den Innenflansch 462 der Hochkupplung 450, wodurch die Kompression der Feder 486 zwischen dem Außenflansch 464 der Hochkupplung 450 erzwungen wird und die ausgerückte Position der Hochkupplung 450 beibehalten wird.
Es wird konkret auf 10C Bezug genommen, die schematisch die relativen Positionen der Magnete 396, 398 der Nockenplatte 382, der Magnete 422 der Niederkupplung 410 und der Magnete 442 der Mittelkupplung 430 darstellt, wenn sich die Nockenplatte 382 in der ersten Winkelposition befindet. In dieser Position sind die ersten Nockenmagnete 396 mit den Niederkupplungsmagneten 422 ausgerichtet (sowohl axial als auch in Bezug auf die Pole), und die resultierende gegenseitige Abstoßungskraft, die durch die Magnete 396, 422 erzeugt wird, dient dazu, die Niederkupplung 410 von der Nockenplatte 382 wegzudrücken. Insbesondere positioniert diese Kraft die Niederkupplung 410 axial aus der ausgerückten Position in die eingerückte Position.
Wie ebenfalls in 10C gezeigt, sind die zweiten Nockenmagnete 398 der Nockenplatte 382 relativ zu den Magneten 442 der Mittelkupplung 430 versetzt. Infolgedessen wird die Mittelkupplung 430 magnetisch von den zweiten Nockenmagneten 398 auf der Nockenplatte 382 angezogen, wodurch die Mittelkupplung 430 in der ausgerückten Position gehalten wird.
Somit befindet sich, wenn die Nockenplatte 382 in der ersten Winkelposition ist, die Niederkupplung 410 in der eingerückten Position, die Mittelkupplung 430 in der ausgerückten Position und die Hochkupplung 450 in der ausgerückten Position, wie in 10 A reflektiert. Wie bereits erwähnt, greift die Niederkupplung 410 in die Eingriffselemente 470 ein, um den Planetenträger der zweiten Stufe 348 zu erden. Wie nun beschrieben wird, ermöglicht diese Konfiguration den Betrieb im Kaltstartmodus.
Im Kaltstartmodus wurde die Nockenplatte 382 auf Grundlage von Befehlen von der Steuerung 150, wie zuvor erörtert, geschwenkt oder in der ersten Winkelposition gehalten. Im Kaltstartmodus kann der Motor 120 anfänglich inaktiv sein, und die Aktivierung der Zündung durch einen Bediener in der Kabine 108 des Arbeitsfahrzeugs 100 aktiviert die elektrische Maschine 134, um als ein Motor zu arbeiten. Insbesondere und zusätzlich unter Bezugnahme auf 3 dreht die elektrische Maschine 134 die Riemenscheibe 220 in der ersten Taktrichtung D1, wodurch der Riemen 230 und die Riemenscheibe 210 in der ersten Taktrichtung D1 angetrieben werden. Die Riemenscheibe 210 treibt das Element 135 und damit die Eingangswelle 310 in der ersten Taktrichtung D1 an. Die Drehung der Eingangswelle 310 treibt die Drehung des Sonnenrades der ersten Stufe 322 an, und die Drehung des Sonnenrades der ersten Stufe 322 treibt wiederum die Drehung der Planetenräder der ersten Stufe 324 an. Die Planetenräder der ersten Stufe 324 treiben den Planetenträger der ersten Stufe 326 an, der, wie oben angemerkt, mit dem Sonnenrad der zweiten Stufe 340 verzahnt ist. Infolgedessen treibt der Planetenträger der ersten Stufe 326 das Sonnenrad der zweiten Stufe 340 und somit die Planetenräder der zweiten Stufe 346 an. Wie oben angemerkt, ist der Planetenträger der zweiten Stufe 348 durch die Niederkupplung 410 geerdet. Somit arbeitet die Drehung des Planetenrads der zweiten Stufe 346, um das Hohlrad 332 anzutreiben. Da die Anzahl der Planetenräder der zweiten Stufe 346 im Kraftflusspfad eine ungerade Anzahl (z. B. 1) ist, treiben die Planetenräder der zweiten Stufe 346 das Hohlrad 332 in der entgegengesetzten Richtung (z. B. der zweiten Taktrichtung D2) relativ zum Sonnenrad der zweiten Stufe 340 an, das sich in der ersten Taktrichtung D1 dreht. Wie oben angemerkt, dient das Hohlrad 332 als Teil des Kraftübertragungselements 133, um sich mit der Kurbelwelle 122 des Motors 120 zu verbinden, um den Motorstart anzutreiben und zu erleichtern. Tatsächlich arbeitet die Kraftübertragungsbaugruppe 132 während des Kaltstartmodus als eine Sonnenrad-Hinein, Hohlrad-Heraus-Konfiguration.
In einem Beispiel stellt die Kraftübertragungsbaugruppe 132 ein 15:1-Übersetzungsverhältnis in der Kraftflussrichtung des Kaltstartmodus bereit. In anderen Ausführungsformen können andere Übersetzungsverhältnisse (z. B. 10:1 - 30:1) bereitgestellt werden. Unter Berücksichtigung eines 4:1-Übersetzungsverhältnisses von der Kraftübertragungsriemenanordnung 200 kann ein resultierendes 60:1-Übersetzungsverhältnis (z. B. ungefähr 40:1 bis ungefähr 120:1) für die Anlassergeneratorvorrichtung 130 zwischen der elektrischen Maschine 134 und dem Motor 120 während des Kaltstartmodus erreicht werden. Wenn sich also zum Beispiel die elektrische Maschine 134 mit 10.000 U/min dreht, dreht sich die Kurbelwelle 122 des Motors 120 mit etwa 100-150 U/min. In einem Beispiel kann die Kraftübertragungsbaugruppe 132 ein Drehmoment von ungefähr 3000 Nm an den Motor 120 abgeben. Dementsprechend kann die elektrische Maschine 134 normale Betriebsdrehzahlen mit relativ niedrigerer Drehzahl und höherer Drehmomentausgabe zum Kaltstart des Motors aufweisen.
Es wird nun auf die 11A-11C Bezug genommen, die Ansichten der Kraftübertragungsbaugruppe 132 im Warmstartmodus sind. 11A ist eine Teilquerschnittsansicht (d. h. durch eine Radial-Axialebene) von Teilen der Kraftübertragungsbaugruppe 132, die mit Kraftflusspfeilen versehen sind; 11B ist eine elektromaschinenseitige Querschnittansicht (d. h. durch eine Umfangs-Radialebene) der Kraftübertragungsbaugruppe 132; und 11C ist eine motorseitige Querschnittansicht (d. h. durch eine Umfangs-Radialebene) der Kraftübertragungsbaugruppe 132.
In den 11A-11C wurde die Nockenplatte 382 durch das Nockenstellglied 392 in die zweite Winkelposition verschoben. Beispielsweise stellt 11B die Position des Nockenbetätigungsflansches 391 in dem Kanal 394 des stationären Gehäuseabschnitts 306 dar. Die Ansicht von 11B stellt auch schematisch die Position der Nockenzähne 390 relativ zu den Hohlräumen 406 des Abstandsrings 400 dar. Insbesondere sind die Nockenzähne 390 relativ zu den Hohlräumen 406 des Abstandsrings 400 versetzt, was dazu führt, dass die Nockenzähne 390 in die zweite Fläche 405 des Abstandsrings 400 eingreifen. Wie in 11A gezeigt, führt dies dazu, dass die erste Fläche 386 der Nockenplatte 382 von der zweiten Fläche 405 des Abstandsrings 400 getrennt ist, d. h. den Abstandsring 400 tatsächlich von der Nockenplatte 382 wegdrückt. Wenn die Nockenplatte 382 die Trennung von dem Abstandsring 400 beibehält, drückt die erste Fläche 404 des Abstandsrings 400 gegen den Innenflansch 462 der Hochkupplung 450, wodurch die Kompression der Feder 486 zwischen dem Außenflansch 464 der Hochkupplung 450 erzwungen wird und die ausgerückte Position der Hochkupplung 450 beibehalten wird.
Es wird konkret auf 11C Bezug genommen, die schematisch die relativen Positionen der Magnete 396, 398 der Nockenplatte 382, der Magnete 422 der Niederkupplung 410 und der Magnete 442 der Mittelkupplung 430 darstellt, wenn sich die Nockenplatte 382 in der zweiten Winkelposition befindet. In dieser Position sind die zweiten Nockenmagnete 398 mit den Mittelkupplungsmagneten 442 ausgerichtet (sowohl axial als auch in Bezug auf die Pole), und die resultierende gegenseitige Abstoßungskraft, die durch die Magnete 398, 442 erzeugt wird, dient dazu, die Mittelkupplung 430 von der Nockenplatte 382 wegzudrücken. Insbesondere positioniert diese Kraft die Mittelkupplung 430 axial aus der ausgerückten Position in die eingerückte Position.
Wie ebenfalls in 11C gezeigt, sind die ersten Nockenmagnete 396 der Nockenplatte 382 relativ zu den Magneten 422 der Niederkupplung 410 versetzt. Infolgedessen wird die Niederkupplung 410 magnetisch von den ersten Nockenmagneten 396 auf der Nockenplatte 382 angezogen, wodurch die Niederkupplung 410 in der ausgerückten Position positioniert oder gehalten wird.
Somit befindet sich die Mittelkupplung 430 mit der Nockenplatte 382 in der zweiten Winkelposition in der eingerückten Position, die Niederkupplung 410 befindet sich in der ausgerückten Position und die Hochkupplung 450 befindet sich in der ausgerückten Position, wie in 11A reflektiert. Wie bereits erwähnt, greift die Mittelkupplung 430 in die Eingriffselemente 472 ein, um das Sonnenrad der zweiten Stufe 340 zu erden. Wie nun beschrieben wird, ermöglicht diese Konfiguration den Betrieb im Warmstartmodus.
Im Warmstartmodus kann der Motor 120 anfänglich inaktiv oder aktiv sein. In jedem Fall versorgt die Steuerung 150 die elektrische Maschine 134 mit Energie, um als Motor zu arbeiten. Insbesondere und zusätzlich unter Bezugnahme auf 3 dreht die elektrische Maschine 134 die Riemenscheibe 220 in der ersten Taktrichtung D1, wodurch der Riemen 230 und die Riemenscheibe 210 in der ersten Taktrichtung D1 angetrieben werden. Die Riemenscheibe 210 treibt das Element 135 und damit die Eingangswelle 310 in der ersten Taktrichtung D1 an. Da das Sonnenrad der ersten Stufe 322 auf der Eingangswelle 310 montiert ist, dreht die Drehung der Eingangswelle 310 auch das Sonnenrad der ersten Stufe 322. Die Drehung des Sonnenrads der ersten Stufe 322 treibt wiederum die Drehung der Planetenräder der ersten Stufe 324 an. Da der Planetenträger der ersten Stufe 326 und das Sonnenrad der zweiten Stufe 340 geerdet sind, treibt die Drehung der Planetenräder der ersten Stufe 324 die Drehung des Hohlrads 332 an. Da die Anzahl der Planetenräder der ersten Stufe 324 im Kraftflusspfad eine ungerade Anzahl (z. B. 1) ist, treiben die Planetenräder der ersten Stufe 324 das Hohlrad 332 in der entgegengesetzten Richtung (z. B. der zweiten Taktrichtung D2) relativ zur Eingangswelle 310 an und das Sonnenrad der ersten Stufe 322 dreht sich in der ersten Taktrichtung D1. Wie oben angemerkt, dient das Hohlrad 332 als das Kraftübertragungselement 133, um sich mit der Kurbelwelle 122 des Motors 120 zu verbinden, um den Motorstart anzutreiben und zu erleichtern. Tatsächlich arbeitet die Kraftübertragungsbaugruppe 132 während des Warmstartmodus als eine Sonnenrad-Hinein-, Hohlrad-Heraus-Konfiguration, wenn auch mit einem niedrigeren Übersetzungsverhältnis im Vergleich zu dem Kaltstartmodus.
In einem Beispiel stellt die Kraftübertragungsbaugruppe 132 ein 4:1-Übersetzungsverhältnis in der Kraftflussrichtung des Warmstartmodus bereit. In anderen Ausführungsformen können andere Übersetzungsverhältnisse (z. B. 3:1 - 7:1) bereitgestellt werden. Unter Berücksichtigung eines 4:1-Übersetzungsverhältnisses von der Kraftübertragungsriemenanordnung 200 kann ein resultierendes 16:1-Übersetzungsverhältnis (z. B. ungefähr 12:1 bis ungefähr 28:1) für die Anlassergeneratorvorrichtung 130 zwischen der elektrischen Maschine 134 und dem Motor 120 während des Warmstartmodus des Motors erreicht werden. Wenn sich also zum Beispiel die elektrische Maschine 134 mit 10.000 U/min dreht, dreht sich die Kurbelwelle 122 des Motors 120 mit etwa 600-700 U/min. In einem Beispiel beträgt die Drehmomentausgabe der Kraftübertragungsbaugruppe 132 für den Motor 120 etwa 400 bis 600 Nm. Dementsprechend kann die elektrische Maschine 134 normale Betriebsdrehzahlen mit einer relativ niedrigeren Drehzahl und einer höheren Drehmomentausgabe zum Anlassen des Motors aufweisen.
Es wird nun auf die 12A-12C Bezug genommen, die Ansichten der Kraftübertragungsbaugruppe 132 im Boost-Modus sind. 12A ist eine Teilquerschnittsansicht (d. h. durch eine Radial-Axialebene) von Teilen der Kraftübertragungsbaugruppe 132, die mit Kraftflusspfeilen versehen sind; 12B ist eine elektromaschinenseitige Querschnittansicht (d. h. durch eine Umfangs-Radialebene) der Kraftübertragungsbaugruppe 132; und 12C ist eine motorseitige Querschnittansicht (d. h. durch eine Umfangs-Radialebene) der Kraftübertragungsbaugruppe 132.
In den 12A-12C wurde die Nockenplatte 382 durch das Nockenstellglied 392 in die dritte Winkelposition geschwenkt oder gehalten. Beispielsweise stellt 12B die Position des Nockenbetätigungsflansches 391 in dem Kanal 394 des stationären Gehäuseabschnitts 306 dar. Die Ansicht von 12B stellt auch schematisch die Position der Nockenzähne 390 relativ zu den Hohlräumen 406 des Abstandsrings 400 dar. Insbesondere sind die Nockenzähne 390 mit den Hohlräumen 406 des Abstandsrings 400 ausgerichtet, was dazu führt, dass die Nockenzähne 390 in den Hohlräumen 406 aufgenommen werden. Da die Nockenzähne 390 nicht in die zweite Fläche 405 des Abstandsrings 400 eingreifen, wird die Trennung zwischen der Nockenplatte 382 und dem Abstandsring 400 nicht aufrechterhalten und nicht mehr gegen die Feder 486 vorgespannt. Infolgedessen drückt die Feder 486 gegen den Außenflansch 464 der Hochkupplung und bewegt sich in Richtung des Zahnradsatzes 320; und der Abstandsring 400 wird durch den Innenflansch 462 der Hochkupplung in Richtung der Nockenplatte 382 gedrückt. Insbesondere liegt die erste Fläche 386 der Nockenplatte 382 an der zweiten Fläche 405 des Abstandsrings 400 an, wie in 12B reflektiert. Tatsächlich positioniert die Feder 486 die Hochkupplung 450 in die eingerückte Position, so dass der Planetenträger der zweiten Stufe 348 mit dem Hohlrad 332 in Eingriff steht.
Es wird konkret auf 12C Bezug genommen, die schematisch die relative Positionen der Magnete 396, 398 der Nockenplatte 382, der Magnete 422 der Niederkupplung 410 und der Magnete 442 der Mittelkupplung 430 darstellt, wenn sich die Nockenplatte 382 in der dritten Winkelposition befindet. Wie gezeigt, sind die ersten Nockenmagnete 396 mit den Niederkupplungsmagneten 422 fehlausgerichtet und die zweiten Nockenmagnete 398 mit den Mittelkupplungsmagneten 442 fehlausgerichtet. Infolgedessen wird die Niederkupplung 410 magnetisch von den ersten Nockenmagneten 396 auf der Nockenplatte 382 angezogen, wodurch die Niederkupplung 410 in der ausgerückten Position gehalten wird; und die Mittelkupplung 430 wird magnetisch von den zweiten Nockenmagneten 398 auf der Nockenplatte 382 angezogen, wodurch die Mittelkupplung 430 in der ausgerückten Position gehalten wird.
Somit befindet sich, wenn die Nockenplatte 382 in der dritten Winkelposition ist, die Niederkupplung 410 in der ausgerückten Position, die Mittelkupplung 430 in der ausgerückten Position und die Hochkupplung 450 in der eingerückten Position, wie in 12A reflektiert. Wie bereits erwähnt, greift die Hochkupplung 450 in die Eingriffselemente 474 ein, um den Planetenträger der zweiten Stufe 348 und das Hohlrad 332 zu verbinden. Wie nun beschrieben wird, ermöglicht diese Konfiguration den Betrieb im Boost-Modus.
Im Boost-Modus wurde die Nockenplatte 382 auf Grundlage von Befehlen von der Steuerung 150, wie zuvor erläutert, geschwenkt oder in der dritten Winkelposition gehalten. Im Boost-Modus ist der Motor 120 aktiv und die elektrische Maschine 134 arbeitet als Motor. Insbesondere und zusätzlich unter Bezugnahme auf 3 dreht die elektrische Maschine 134 die Riemenscheibe 220 in der ersten Taktrichtung D1, wodurch der Riemen 230 und die Riemenscheibe 210 in der ersten Taktrichtung D1 angetrieben werden. Die Riemenscheibe 210 treibt das Element 135 und damit die Eingangswelle 310 in der ersten Taktrichtung D1 an. Die Drehung der Eingangswelle 310 treibt die Drehung des Sonnenrades der ersten Stufe 322 an, und die Drehung des Sonnenrades der ersten Stufe 322 treibt wiederum die Drehung der Planetenräder der ersten Stufe 324 an.
Wie oben angemerkt, ist der Planetenträger der zweiten Stufe 348 durch die Hochkupplung 450 mit dem Hohlrad 332 verriegelt. Infolgedessen treibt die Drehung der Eingangswelle 310 das Hohlrad 332 über die Drehung des Sonnenrads der ersten Stufe 322, der Planetenräder der ersten Stufe 324, des Planetenträgers der ersten Stufe 326, des Sonnenrads der zweiten Stufe 340 und der Planetenräder der zweiten Stufe 346 um die primäre Drehachse 300 an. Tatsächlich dreht sich der Zahnradsatz 320 als eine Einheit um die primäre Drehachse 300. Da sich die anderen Komponenten des Planetengetriebes 320 mit der Eingangswelle 310 drehen, wird das Hohlrad 332 in der gleichen zweiten Taktrichtung D2 angetrieben. Wie oben angemerkt, dient das Hohlrad 332 als Teil des Kraftübertragungselements 133, um sich mit der Kurbelwelle 122 des Motors 120 zu verbinden, um den Motor 120 anzutreiben. Tatsächlich arbeitet die Kraftübertragungsbaugruppe 132 während des Boost-Modus als eine Sonnenrad-Hinein-, Hohlrad-Heraus-Konfiguration.
In einem Beispiel stellt die Kraftübertragungsbaugruppe 132 ein 1:1-Übersetzungsverhältnis in der Kraftflussrichtung des Boost-Modus bereit. In weiteren Ausführungsformen können andere Übersetzungsverhältnisse bereitgestellt werden. Unter Berücksichtigung eines 4:1-Übersetzungsverhältnisses von der Kraftübertragungsriemenanordnung 200 kann ein resultierendes 4:1-Übersetzungsverhältnis für die Anlassergeneratorvorrichtung 130 zwischen der elektrischen Maschine 134 und dem Motor 120 während des Boost-Modus erreicht werden. Wenn sich also zum Beispiel die elektrische Maschine 134 mit 10.000 U/min dreht, dreht sich die Kurbelwelle 122 des Motors 120 mit ungefähr 2500 U/min. Dementsprechend kann die elektrische Maschine 134 normale Betriebsdrehzahlen aufweisen, während dem Motor 120 eine geeignete Boost-Drehzahl bereitgestellt wird.
Es wird nun auf 13 Bezug genommen, die eine Querschnittsansicht der Kraftübertragungsbaugruppe 132 zeigt, die mit Kraftflusspfeilen versehen ist. Die Kraftflusspfeile von 13 stellen insbesondere den Betrieb der Kraftübertragungsbaugruppe 132 im Erzeugungsmodus dar. Die Winkelposition der Stellgliedbaugruppe 380 im Erzeugungsmodus ist ähnlich der Position im Boost-Modus. Anders ausgedrückt wird der Nockenscheibe 382 in die dritte Winkelposition befohlen oder darin gehalten, wie etwa in den Ansichten aus 12B und 12C dargestellt. In dieser Position ist der Planetenträger der zweiten Stufe 348 für eine Drehung mit dem Hohlrad 332 verriegelt, um den Betrieb der Kraftübertragungsbaugruppe 132 im Erzeugungsmodus zu ermöglichen. Für den Erzeugungsmodus (und im Anschluss an die Motorstartmodi und/oder den Boost-Modus) beginnt der Motor 120 über die von der Kraftübertragungsbaugruppe 132 bereitgestellte Drehzahl zu beschleunigen, und die elektrische Maschine 134 wird gesteuert, um abzubremsen und das Bereitstellen von Drehmoment an die Kraftübertragungsbaugruppe 132 zu beenden. Nachdem sich der Motor 120 auf eine ausreichende Drehzahl stabilisiert hat und die elektrische Maschine 134 ausreichend abgebremst oder angehalten hat, wird die Hochkupplung 450 wie oben beschrieben eingerückt, um die Kraftübertragungsbaugruppe 132 im Erzeugungsmodus zu betreiben.
Im Erzeugungsmodus dreht der Motor 120 die Kurbelwelle 122 und das Kraftübertragungselement 133, das mit dem Hohlrad 332 in Eingriff steht, wodurch das Hohlrad 332 in der zweiten Taktrichtung D2 angetrieben wird. Das Hohlrad 332 treibt die Planetenräder der ersten Stufe 324 und die Planetenräder der zweiten Stufe 346 an, die jeweils das Sonnenrad der ersten Stufe 322 und das Sonnenrad der zweiten Stufe 340 antreiben, und treibt ferner die Eingangswelle 310 an. Wenn sich daher das Hohlrad 332 in der zweiten Taktrichtung D2 dreht, wird die Eingangswelle 310 angetrieben und dreht sich ebenfalls in der zweiten Taktrichtung D2 mit der gleichen Drehrate. Wie oben angemerkt, ist die Eingangswelle 310 über die Kraftübertragungsriemenanordnung 200 mit der elektrischen Maschine 134 in der zweiten Taktrichtung D2 verbunden und stellt dieser Ausgangsleistung bereit. Tatsächlich arbeitet die Kraftübertragungsbaugruppe 132 während des Erzeugungsmodus als eine Hohlrad-Hinein-, Sonnenrad-Heraus-Konfiguration.
In einem Beispiel stellt die Kraftübertragungsbaugruppe 132 ein 1:1-Übersetzungsverhältnis in der Kraftflussrichtung des Erzeugungsmodus bereit. In weiteren Ausführungsformen können andere Übersetzungsverhältnisse bereitgestellt werden. Unter Berücksichtigung eines 4:1-Übersetzungsverhältnisses von der Kraftübertragungsriemenanordnung 200 kann ein resultierendes 4:1-Übersetzungsverhältnis für die Anlassergeneratorvorrichtung 130 zwischen der elektrischen Maschine 134 und dem Motor 120 während des Erzeugungsmodus erreicht werden. Infolgedessen kann die elektrische Maschine 134 somit normale Betriebsdrehzahlen in beiden Kraftflussrichtungen mit einer relativ niedrigen Drehmomentausgabe während der Stromerzeugung aufweisen.
Somit wurden verschiedene Ausführungsformen des elektrischen Systems des Fahrzeugs beschrieben, die eine integrierte Anlassergeneratorvorrichtung beinhalten. Verschiedene Getriebebaugruppen können in der Vorrichtung enthalten sein, wodurch der von dem System eingenommene Raum verringert wird. Die Getriebebaugruppe kann mehrere Drehzahlen oder Übersetzungsverhältnisse und einen Übergang zwischen Drehzahl-/Übersetzungsverhältnissen bereitstellen. Eine oder mehrere Kupplungsanordnungen können verwendet werden, um selektiv Drehmoment auf den Zahnradsatz der Getriebebaugruppe in beiden Kraftflussrichtungen aufzubringen. Der direkte mechanische Eingriff mit der Motorwelle reduziert die Komplexität und verbessert die Zuverlässigkeit des Systems. Die Verwendung von Planetenradsätzen in der Getriebebaugruppe bietet hohe Untersetzungs- und Drehmomentkapazitäten mit reduziertem Spiel in einem kompakten Einbauraum. Aufgrund des bidirektionalen Charakters der Kraftübertragungsbaugruppe kann die Kraftübertragungsriemenanordnung mit nur einem einzigen Riemenspanner realisiert werden, wodurch eine relativ kompakte und einfache Montage bereitgestellt wird. Zusätzlich kann durch Verwendung der Kraftübertragungsriemenanordnung mit Riemen und Riemenscheiben zum Koppeln und Übertragen von Leistung zwischen der elektrischen Maschine und der Kraftübertragungsbaugruppe, anstatt die elektrische Maschine direkt mit der Kraftübertragungsbaugruppe zu verbinden und zu koppeln, die elektrische Maschine getrennt von der Getriebebaugruppe montiert werden, um den Motor besser in einen Fahrzeugmotorraum einzupassen. Zusätzlich kann durch Verwenden des Riemens und der Riemenscheiben, um die elektrische Maschine an die Kraftübertragungsbaugruppe zu koppeln, ein zusätzliches Übersetzungsverhältnis (z. B. ein 4:1-Verhältnis) erreicht werden. Zu den vorstehend erörterten Ausführungsformen gehören ein Doppelplanetenradsatz, eine Sonnenrad-Hinein-, Hohlrad-Heraus-Konfiguration, um warme und kalte Motorstartmodi bereitzustellen, und eine Hohlrad-Hinein-, Sonnenrad-Heraus-Konfiguration, um einen Erzeugungsmodus bereitzustellen. Somit kann eine Viermodus-Baugruppe bereitgestellt werden.
Dementsprechend umfasst die Kupplungsanordnung eine erste, zweite und dritte Kupplung, die mit einer Nockenstellgliedbaugruppe betätigt werden. In einem Beispiel können eine oder mehrere der Kupplungen Magnete aufweisen, die auf Grundlage der Winkelposition der Nockenplatte mit entsprechenden Magneten auf einer Nockenplatte der Nockenstellgliedbaugruppe zusammenwirken. Auf diese Weise werden die Kupplungen axial zwischen eingerückten und ausgerückten Positionen verschoben, um den Kraftfluss innerhalb der Kraftübertragungsbaugruppe auf zuverlässige und relativ einfache Weise zu modifizieren.
Außerdem werden die folgenden Beispiele bereitgestellt, die zur Vereinfachung der Bezugnahme nummeriert sind.

1. Eine kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung für ein Arbeitsfahrzeug mit einem Motor, wobei die Anlassergeneratorvorrichtung Folgendes umfasst: eine elektrische Maschine; einen Zahnradsatz, der konfiguriert ist, um eine Dreheingabe von der elektrischen Maschine und vom Motor zu empfangen und die elektrische Maschine und den Motor in einer ersten Kraftflussrichtung und einer zweiten Kraftflussrichtung zu koppeln, wobei der Zahnradsatz konfiguriert ist, um in einem von mindestens einem ersten Übersetzungsverhältnis, einem zweiten Übersetzungsverhältnis oder einem dritten Übersetzungsverhältnis in der ersten Kraftflussrichtung und mindestens einem vierten Übersetzungsverhältnis in der zweiten Kraftflussrichtung zu arbeiten; mindestens eine Kupplung, die selektiv mit dem Zahnradsatz gekoppelt ist, um das erste, das zweite und das dritte Übersetzungsverhältnis in der ersten Kraftflussrichtung und das vierte Übersetzungsverhältnis in der zweiten Kraftflussrichtung zu bewirken; und eine magnetische Nockenbaugruppe, die konfiguriert ist, um die mindestens eine Kupplung aus einer ausgerückten Position, in der die mindestens eine Kupplung von dem Zahnradsatz entkoppelt ist, in eine eingerückte Position zu schalten, in der die mindestens eine Kupplung mit dem Zahnradsatz gekoppelt ist.
2. Die kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Beispiel 1, wobei die magnetische Nockenbaugruppe eine Nockenplatte beinhaltet, die im Allgemeinen scheibenförmig mit einer ersten Nockenplattenfläche und einer zweiten Nockenplattenfläche ist, der ersten Nockenplattenfläche gegenüberliegt und zu der mindestens einen Kupplung ausgerichtet ist, wobei die Nockenplatte mindestens einen Nockenmagneten beinhaltet, der konfiguriert ist, um die mindestens eine Kupplung zwischen der ausgerückten Position und der eingerückten Position zu schalten.
3. Die kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Beispiel 2, wobei die mindestens eine Kupplung die erste Kupplung und die zweite Kupplung beinhaltet, die jeweils selektiv zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position positionierbar sind, und wobei der mindestens eine Nockenmagnet mindestens einen ersten Nockenmagneten beinhaltet, der konfiguriert ist, um die erste Kupplung selektiv zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position neu zu positionieren, und mindestens einen zweiten Nockenmagneten beinhaltet, der konfiguriert ist, um die zweite Kupplung selektiv zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position neu zu positionieren.
4. Die kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Beispiel 3, wobei die Nockenplatte konfiguriert ist, um durch einen Bereich von Winkelpositionen geschwenkt zu werden, einschließlich mindestens einer ersten Winkelposition und einer zweiten Winkelposition, wobei, wenn sich die Nockenplatte in der ersten Winkelposition befindet, der mindestens eine erste Nockenmagnet positioniert ist, um die erste Kupplung in der eingerückten Position zu platzieren, und der mindestens eine zweite Nockenmagnet positioniert ist, um die zweite Kupplung in der ausgerückten Position zu platzieren, und wobei, wenn sich die Nockenplatte in der zweiten Winkelposition befindet, der mindestens eine erste Nockenmagnet positioniert ist, um die erste Kupplung in der ausgerückten Position zu platzieren, und der mindestens eine zweite Nockenmagnet positioniert ist, um die zweite Kupplung in der eingerückten Position zu platzieren.
5. Die kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Beispiel 4, wobei die erste Kupplung mindestens einen ersten Kupplungsmagneten beinhaltet und die zweite Kupplung mindestens einen zweiten Kupplungsmagneten beinhaltet, wobei, wenn sich die Nockenplatte in der ersten Winkelposition befindet, der mindestens eine erste Nockenmagnet axial mit dem mindestens einen ersten Kupplungsmagneten ausgerichtet ist und der mindestens eine zweite Nockenmagnet axial mit dem mindestens einen zweiten Kupplungsmagneten fehlausgerichtet ist, und wobei, wenn sich die Nockenplatte in der zweiten Winkelposition befindet, der mindestens eine erste Nockenmagnet axial mit dem mindestens einen ersten Kupplungsmagneten fehlausgerichtet ist und der mindestens eine zweite Nockenmagnet axial mit dem mindestens einen zweiten Kupplungsmagneten ausgerichtet ist.
6. Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Beispiel 5, wobei die erste und die zweite Kupplung Klauenkupplungen sind und die zweite Kupplung konzentrisch innerhalb der ersten Kupplung angeordnet ist, wenn sich die erste und die zweite Kupplung in der ausgerückten Position befinden.
7. Die kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Beispiel 6, wobei die mindestens eine Kupplung ferner eine dritte Kupplung beinhaltet, die selektiv zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position positionierbar ist, wobei die erste und zweite Kupplung konzentrisch innerhalb der dritten Kupplung angeordnet sind, wenn sich die erste und zweite Kupplung in der ausgerückten Position befinden.
8. Die kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Beispiel 7, ferner umfassend ein Gehäuse mit einem drehbaren Gehäuseabschnitt und einem stationären Gehäuseabschnitt, wobei mindestens Abschnitte des Zahnradsatzes, die erste, zweite und dritte Kupplung und die magnetische Nockenbaugruppe innerhalb des drehbaren Gehäuseabschnitts untergebracht sind, wobei die magnetische Nockenbaugruppe ferner einen Abstandsring in der Nähe der ersten Nockenplattenfläche der Nockenplatte beinhaltet, wobei, wenn sich die Nockenplatte in der ersten und zweiten Winkelposition befindet, die erste Nockenplattenfläche der Nockenplatte von dem Abstandsring getrennt ist, und wobei der Bereich von Winkelpositionen der Nockenplatte eine dritte Winkelposition beinhaltet und, wenn sich die Nockenplatte in der dritten Winkelposition befindet, die erste Nockenplattenfläche der Nockenplatte mit dem Abstandsring in Eingriff steht und die dritte Kupplung axial in der eingerückten Position positioniert ist.
9. Die kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Beispiel 8, wobei die magnetische Nockenbaugruppe ferner eine Feder beinhaltet, die zwischen der dritten Kupplung und dem drehbaren Gehäuseabschnitt positioniert ist, wobei, wenn sich die Nockenscheibe in der ersten und zweiten Winkelposition befindet, die Feder zusammengedrückt wird, und wobei, wenn sich die Nockenscheibe in der dritten Winkelposition befindet, die Feder die dritte Kupplung in Richtung des Zahnradsatzes in die eingerückte Position drückt.
10. Die kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Beispiel 9, wobei die Nockenplatte mindestens einen Nockenzahn beinhaltet, der sich axial von der ersten Nockenplattenfläche erstreckt, und der Abstandring mindestens einen Hohlraum beinhaltet, der konfiguriert ist, um den mindestens einen Nockenzahn abhängig von der Winkelposition der Nockenplatte selektiv aufzunehmen, wobei, wenn sich die Nockenplatte in der ersten und zweiten Winkelposition befindet, der mindestens eine Nockenzahn der Nockenplatte mit dem mindestens einen Hohlraum des Abstandrings fehlausgerichtet ist, sodass der mindestens eine Nockenplattenzahn die Trennung zwischen der ersten Nockenplattenfläche der Nockenplatte und dem Abstandring aufrechterhält, und wobei, wenn sich die Nockenplatte in der dritten Winkelposition befindet, der mindestens eine Nockenzahn der Nockenplatte mit dem mindestens einen Hohlraum des Abstandrings ausgerichtet ist und in diesem aufgenommen wird, sodass die erste Nockenplattenfläche an dem Abstandring anliegt.
11. Die kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Beispiel 10, wobei die erste Kupplung mindestens einen ersten Kupplungszahn beinhaltet, die zweite Kupplung mindestens einen zweiten Kupplungszahn beinhaltet und die dritte Kupplung mindestens einen dritten Kupplungszahn beinhaltet, und wobei in der jeweiligen eingerückten Position der ersten, zweiten und dritten Kupplung der mindestens eine erste Zahn, der mindestens eine zweite Zahn und der mindestens eine dritte Zahn mit dem Zahnradsatz in Eingriff stehen.
12. Die kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Beispiel 11, wobei der Zahnradsatz einen zusammengesetzten Planetengetriebezug beinhaltet, der eine Eingangswelle, Sonnenräder der ersten Stufe und der zweiten Stufe, Planetenräder der ersten Stufe und der zweiten Stufe, Träger der ersten Stufe und der zweiten Stufe und ein Hohlrad beinhaltet, wobei der Planetenträger der ersten Stufe mit dem Sonnenrad der zweiten Stufe verzahnt ist; wobei sich die erste Kupplung in einem Kaltstartmodus in der eingerückten Position befindet, um den Planetenträger der zweiten Stufe zu erden, und sich die zweite und dritte Kupplung in der ausgerückten Position befinden, und sich ferner Drehkraft von der elektrischen Maschine in der ersten Kraftflussrichtung von der Eingangswelle zu dem Sonnenrad der ersten Stufe, zu den Planetenrädern der ersten Stufe, zu dem Planetenträger der ersten Stufe, zu dem Sonnenrad der zweiten Stufe, zu den Planetenrädern der zweiten Stufe und zu dem Hohlrad hinaus zu dem Motor im ersten Übersetzungsverhältnis bewegt; und wobei in einem Warmstartmodus die zweite Kupplung in der eingerückten Position ist, um das Sonnenrad der zweiten Stufe zu erden, und die erste und die dritte Kupplung sich in den ausgerückten Positionen befinden, und ferner die Drehkraft von der elektrischen Maschine sich in der ersten Kraftflussrichtung von der Eingangswelle zu dem Sonnenrad der ersten Stufe, zu den Planetenrädern der ersten Stufe und zu dem Hohlrad hinaus zu dem Motor im zweiten Übersetzungsverhältnis bewegt.
13. Die kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung 12, wobei sich die dritte Kupplung in einem Boost-Modus in der eingerückten Position befindet, um den Planetenträger der zweiten Stufe an das Hohlrad zu koppeln, und sich die erste und die zweite Kupplung in der ausgerückten Position befinden, und sich ferner die Drehkraft von der elektrischen Maschine in der ersten Kraftflussrichtung von der Eingangswelle zu den Sonnenrädern der ersten Stufe und der zweiten Stufe, zu den Planetenrädern der ersten Stufe und der zweiten Stufe und zu dem Hohlrad hinaus zu dem Motor im dritten Übersetzungsverhältnis bewegt; und wobei sich die dritte Kupplung in einem Erzeugungsmodus in der eingerückten Position befindet, um den Planetenträger der zweiten Stufe an das Hohlrad zu koppeln, und sich die erste und die zweite Kupplung in der ausgerückten Position befinden, und sich ferner Drehkraft von dem Motor in der zweiten Kraftflussrichtung von dem Hohlrad zu dem Planetenrad der ersten Stufe und der zweiten Stufe, zu den Sonnenrädern der ersten Stufe und der zweiten Stufe und zu der Eingangswelle hinaus zu der elektrischen Maschine im vierten Übersetzungsverhältnis bewegt.
14. Die kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung von Beispiel 12, wobei jedes von dem dritten Übersetzungsverhältnis und dem vierten Übersetzungsverhältnis jeweils ein 1:1-Übersetzungsverhältnis durch den Zahnradsatz ist und wobei das erste Übersetzungsverhältnis größer als das zweite Übersetzungsverhältnis ist und das zweite Übersetzungsverhältnis größer als das dritte Übersetzungsverhältnis ist.
15. Eine Antriebsstrangbaugruppe für ein Arbeitsfahrzeug, umfassend: einen Motor; eine elektrische Maschine; einen Zahnradsatz, der konfiguriert ist, um eine Dreheingabe von der elektrischen Maschine und vom Motor zu empfangen und die elektrische Maschine und den Motor in einer ersten Kraftflussrichtung und einer zweiten Kraftflussrichtung zu koppeln, wobei der Zahnradsatz konfiguriert ist, um in einem von mindestens einem ersten Übersetzungsverhältnis, einem zweiten Übersetzungsverhältnis oder einem dritten Übersetzungsverhältnis in der ersten Kraftflussrichtung und mindestens dem dritten Übersetzungsverhältnis in der zweiten Kraftflussrichtung zu arbeiten; mindestens eine Kupplung, die selektiv mit dem Zahnradsatz gekoppelt ist, um das erste, das zweite und das dritte Übersetzungsverhältnis in der ersten Kraftflussrichtung und das vierte Übersetzungsverhältnis in der zweiten Kraftflussrichtung zu bewirken; und eine magnetische Nockenbaugruppe, die konfiguriert ist, um die mindestens eine Kupplung aus einer ausgerückten Position, in der die mindestens eine Kupplung von dem Zahnradsatz entkoppelt ist, in eine eingerückte Position zu schalten, in der die mindestens eine Kupplung mit dem Zahnradsatz gekoppelt ist.

Die hierin verwendete Terminologie dient ausschließlich der Beschreibung bestimmter exemplarischer Ausführungsformen und soll in keiner Weise einschränkend sein. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen beinhalten, sofern der Kontext dies nicht klar ausschließt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „umfasst“ und/oder „umfassend“ bei einer Verwendung in dieser Patentschrift das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten angeben, jedoch nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung eines bzw. einer oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung wurde zur Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt, soll aber nicht vollständig oder auf die Offenbarung in der offenbarten Form beschränkt sein. Viele Modifikationen und Variationen sind für Fachleute offensichtlich, ohne vom Umfang und Sinn der Offenbarung abzuweichen. Die hierin ausdrücklich genannten Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Offenbarung und ihre praktische Anwendung am besten zu erklären und es anderen Durchschnittsfachleuten auf diesem Gebiet ermöglichen, die Offenbarung zu verstehen und viele Alternativen, Änderungen und Abweichungen von den beschriebenen Beispielen zu erkennen. Dementsprechend liegen verschiedene Ausführungsformen und Implementierungen als die explizit beschriebenen im Geltungsbereich der folgenden Ansprüche.

Claims

Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung für ein Arbeitsfahrzeug mit einem Motor, wobei die Anlassergeneratorvorrichtung Folgendes umfasst: eine elektrische Maschine; einen Zahnradsatz, der konfiguriert ist, um eine Dreheingabe von der elektrischen Maschine und vom Motor zu empfangen und die elektrische Maschine und den Motor in einer ersten Kraftflussrichtung und einer zweiten Kraftflussrichtung zu koppeln, wobei der Zahnradsatz konfiguriert ist, um in einem von mindestens einem ersten Übersetzungsverhältnis, einem zweiten Übersetzungsverhältnis oder einem dritten Übersetzungsverhältnis in der ersten Kraftflussrichtung und mindestens einem vierten Übersetzungsverhältnis in der zweiten Kraftflussrichtung zu arbeiten; mindestens eine Kupplung, die selektiv mit dem Zahnradsatz gekoppelt ist, um das erste, das zweite und das dritte Übersetzungsverhältnis in der ersten Kraftflussrichtung und das vierte Übersetzungsverhältnis in der zweiten Kraftflussrichtung zu bewirken; und eine magnetische Nockenbaugruppe, die konfiguriert ist, um die mindestens eine Kupplung von einer ausgerückten Position, in der die mindestens eine Kupplung von dem Zahnradsatz entkoppelt ist, in eine eingerückte Position zu schalten, in der die mindestens eine Kupplung mit dem Zahnradsatz gekoppelt ist.
Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die magnetische Nockenbaugruppe eine Nockenplatte beinhaltet, die im Allgemeinen scheibenförmig mit einer ersten Nockenplattenfläche und einer zweiten Nockenplattenfläche ist, der ersten Nockenplattenfläche gegenüberliegt und zu der mindestens einen Kupplung ausgerichtet ist, wobei die Nockenplatte mindestens einen Nockenmagneten beinhaltet, der konfiguriert ist, um die mindestens eine Kupplung zwischen der ausgerückten Position und der eingerückten Position zu schalten.
Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die mindestens eine Kupplung die erste Kupplung und die zweite Kupplung beinhaltet, die jeweils selektiv zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position positionierbar sind, und wobei der mindestens eine Nockenmagnet mindestens einen ersten Nockenmagneten beinhaltet, der konfiguriert ist, um die erste Kupplung selektiv zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position neu zu positionieren, und mindestens einen zweiten Nockenmagneten beinhaltet, der konfiguriert ist, um die zweite Kupplung selektiv zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position neu zu positionieren.
Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Nockenplatte konfiguriert ist, um durch einen Bereich von Winkelpositionen geschwenkt zu werden, einschließlich mindestens einer ersten Winkelposition und einer zweiten Winkelposition, wobei, wenn sich die Nockenplatte in der ersten Winkelposition befindet, der mindestens eine erste Nockenmagnet positioniert ist, um die erste Kupplung in der eingerückten Position zu platzieren, und der mindestens eine zweite Nockenmagnet positioniert ist, um die zweite Kupplung in der ausgerückten Position zu platzieren, und wobei, wenn sich die Nockenplatte in der zweiten Winkelposition befindet, der mindestens eine erste Nockenmagnet positioniert ist, um die erste Kupplung in der ausgerückten Position zu platzieren, und der mindestens eine zweite Nockenmagnet positioniert ist, um die zweite Kupplung in der eingerückten Position zu platzieren.
Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die erste Kupplung mindestens einen ersten Kupplungsmagneten beinhaltet und die zweite Kupplung mindestens einen zweiten Kupplungsmagneten beinhaltet, wobei, wenn sich die Nockenplatte in der ersten Winkelposition befindet, der mindestens eine erste Nockenmagnet axial mit dem mindestens einen ersten Kupplungsmagneten ausgerichtet ist und der mindestens eine zweite Nockenmagnet axial mit dem mindestens einen zweiten Kupplungsmagneten fehlausgerichtet ist, und wobei, wenn sich die Nockenplatte in der zweiten Winkelposition befindet, der mindestens eine erste Nockenmagnet axial mit dem mindestens einen ersten Kupplungsmagneten fehlausgerichtet ist und der mindestens eine zweite Nockenmagnet axial mit dem mindestens einen zweiten Kupplungsmagneten ausgerichtet ist.
Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die erste und die zweite Kupplung Klauenkupplungen sind und die zweite Kupplung konzentrisch innerhalb der ersten Kupplung angeordnet ist, wenn sich die erste und die zweite Kupplung in der ausgerückten Position befinden.
Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die mindestens eine Kupplung ferner eine dritte Kupplung beinhaltet, die selektiv zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position positionierbar ist, wobei die erste und zweite Kupplung konzentrisch innerhalb der dritten Kupplung angeordnet sind, wenn sich die erste und zweite Kupplung in der ausgerückten Position befinden.
Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Anspruch 7, ferner umfassend ein Gehäuse mit einem drehbaren Gehäuseabschnitt und einem stationären Gehäuseabschnitt, wobei zumindest Abschnitte des Zahnradsatzes, die erste, zweite und dritte Kupplung und die magnetische Nockenbaugruppe innerhalb des drehbaren Gehäuseabschnitts untergebracht sind, wobei die magnetische Nockenbaugruppe ferner einen Abstandsring in der Nähe der ersten Nockenplattenfläche der Nockenplatte beinhaltet, wobei, wenn sich die Nockenplatte in der ersten und zweiten Winkelposition befindet, die erste Nockenplattenfläche der Nockenplatte von dem Abstandsring getrennt ist, und wobei der Bereich von Winkelpositionen der Nockenplatte eine dritte Winkelposition beinhaltet und, wenn sich die Nockenplatte in der dritten Winkelposition befindet, die erste Nockenplattenfläche der Nockenplatte mit dem Abstandsring in Eingriff steht und die dritte Kupplung axial in der eingerückten Position positioniert ist.
Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die magnetische Nockenbaugruppe ferner eine Feder beinhaltet, die zwischen der dritten Kupplung und dem drehbaren Gehäuseabschnitt positioniert ist, wobei, wenn sich die Nockenscheibe in der ersten und zweiten Winkelposition befindet, die Feder zusammengedrückt wird, und wobei, wenn sich die Nockenscheibe in der dritten Winkelposition befindet, die Feder die dritte Kupplung in Richtung des Zahnradsatzes in die eingerückte Position drückt.
Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Nockenplatte mindestens einen Nockenzahn beinhaltet, der sich axial von der ersten Nockenplattenfläche erstreckt, und der Abstandring mindestens einen Hohlraum beinhaltet, der konfiguriert ist, um den mindestens einen Nockenzahn abhängig von der Winkelposition der Nockenplatte selektiv aufzunehmen, wobei, wenn sich die Nockenplatte in der ersten und zweiten Winkelposition befindet, der mindestens eine Nockenzahn der Nockenplatte mit dem mindestens einen Hohlraum des Abstandrings fehlausgerichtet ist, sodass der mindestens eine Nockenplattenzahn die Trennung zwischen der ersten Nockenplattenfläche der Nockenplatte und dem Abstandring aufrechterhält, und wobei, wenn sich die Nockenplatte in der dritten Winkelposition befindet, der mindestens eine Nockenzahn der Nockenplatte mit dem mindestens einen Hohlraum des Abstandrings ausgerichtet ist und in diesem aufgenommen wird, sodass die erste Nockenplattenfläche an dem Abstandring anliegt.
Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die erste Kupplung mindestens einen ersten Kupplungszahn beinhaltet, die zweite Kupplung mindestens einen zweiten Kupplungszahn beinhaltet und die dritte Kupplung mindestens einen dritten Kupplungszahn beinhaltet, und wobei in der jeweiligen eingerückten Position der ersten, zweiten und dritten Kupplung der mindestens eine erste Zahn, der mindestens eine zweite Zahn und der mindestens eine dritte Zahn mit dem Zahnradsatz in Eingriff stehen.
Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Zahnradsatz einen zusammengesetzten Planetengetriebezug beinhaltet, der eine Eingangswelle, Sonnenräder der ersten Stufe und der zweiten Stufe, Planetenräder der ersten Stufe und der zweiten Stufe, Träger der ersten Stufe und der zweiten Stufe und ein Hohlrad beinhaltet, wobei der Planetenträger der ersten Stufe mit dem Sonnenrad der zweiten Stufe verzahnt ist; wobei sich in einem Kaltstartmodus die erste Kupplung in der eingerückten Position befindet, um den Planetenträger der zweiten Stufe zu erden, und sich die zweite und dritte Kupplung in der ausgerückten Position befinden, und sich ferner Drehkraft von der elektrischen Maschine in der ersten Kraftflussrichtung von der Eingangswelle zu dem Sonnenrad der ersten Stufe, zu den Planetenrädern der ersten Stufe, zu dem Planetenträger der ersten Stufe, zu dem Sonnenrad der zweiten Stufe, zu den Planetenrädern der zweiten Stufe und zu dem Hohlrad hinaus zu dem Motor im ersten Übersetzungsverhältnis bewegt; und wobei sich die zweite Kupplung in einem Warmstartmodus in der eingerückten Position befindet, um das Sonnenrad der zweiten Stufe zu erden, und sich die erste und dritte Kupplung in der ausgerückten Position befinden, und sich ferner die Drehkraft von der elektrischen Maschine in der ersten Kraftflussrichtung von der Eingangswelle zu dem Sonnenrad der ersten Stufe, zu den Planetenrädern der ersten Stufe und zu dem Hohlrad hinaus zu dem Motor im zweiten Übersetzungsverhältnis bewegt.
Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Anspruch 12, wobei sich die dritte Kupplung in einem Boost-Modus in der eingerückten Position befindet, um den Planetenträger der zweiten Stufe an das Hohlrad zu koppeln, und sich die erste und die zweite Kupplung in der ausgerückten Position befinden, und sich ferner die Drehkraft von der elektrischen Maschine in der ersten Kraftflussrichtung von der Eingangswelle zu den Sonnenrädern der ersten Stufe und der zweiten Stufe, zu den Planetenrädern der ersten Stufe und der zweiten Stufe und zu dem Hohlrad hinaus zu dem Motor im dritten Übersetzungsverhältnis bewegt; und wobei sich die dritte Kupplung in einem Erzeugungsmodus in der eingerückten Position befindet, um den Planetenträger der zweiten Stufe an das Hohlrad zu koppeln, und sich die erste und die zweite Kupplung in der ausgerückten Position befinden, und sich ferner Drehkraft von dem Motor in der zweiten Kraftflussrichtung von dem Hohlrad zu dem Planetenrad der ersten Stufe und der zweiten Stufe, zu den Sonnenrädern der ersten Stufe und der zweiten Stufe und zu der Eingangswelle hinaus zu der elektrischen Maschine im vierten Übersetzungsverhältnis bewegt.
Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei jedes von dem dritten Übersetzungsverhältnis und dem vierten Übersetzungsverhältnis jeweils ein 1:1-Übersetzungsverhältnis durch den Zahnradsatz ist und wobei das erste Übersetzungsverhältnis größer als das zweite Übersetzungsverhältnis ist und das zweite Übersetzungsverhältnis größer als das dritte Übersetzungsverhältnis ist.
Antriebsstranganordnung für ein Arbeitsfahrzeug, umfassend: einen Motor; eine elektrische Maschine; einen Zahnradsatz, der konfiguriert ist, um eine Dreheingabe von der elektrischen Maschine und vom Motor zu empfangen und die elektrische Maschine und den Motor in einer ersten Kraftflussrichtung und einer zweiten Kraftflussrichtung zu koppeln, wobei der Zahnradsatz konfiguriert ist, um in einem von mindestens einem ersten Übersetzungsverhältnis, einem zweiten Übersetzungsverhältnis oder einem dritten Übersetzungsverhältnis in der ersten Kraftflussrichtung und mindestens dem dritten Übersetzungsverhältnis in der zweiten Kraftflussrichtung zu arbeiten; mindestens eine Kupplung, die selektiv mit dem Zahnradsatz gekoppelt ist, um das erste, das zweite und das dritte Übersetzungsverhältnis in der ersten Kraftflussrichtung und das vierte Übersetzungsverhältnis in der zweiten Kraftflussrichtung zu bewirken; und eine magnetische Nockenbaugruppe, die konfiguriert ist, um die mindestens eine Kupplung von einer ausgerückten Position, in der die mindestens eine Kupplung von dem Zahnradsatz entkoppelt ist, in eine eingerückte Position zu schalten, in der die mindestens eine Kupplung mit dem Zahnradsatz gekoppelt ist.
Antriebsstrangbaugruppe nach Anspruch 15, wobei die magnetische Nockenbaugruppe eine Nockenplatte beinhaltet, die im Allgemeinen scheibenförmig mit einer ersten Nockenplattenfläche und einer zweiten Nockenplattenfläche ist, der ersten Nockenplattenfläche gegenüberliegt und zu der mindestens einen Kupplung ausgerichtet ist, wobei die Nockenplatte mindestens einen Nockenmagneten beinhaltet, der konfiguriert ist, um die mindestens eine Kupplung zwischen der ausgerückten Position und der eingerückten Position zu schalten.
Antriebsstrangbaugruppe nach Anspruch 16, wobei die mindestens eine Kupplung die erste Kupplung und die zweite Kupplung beinhaltet, die jeweils selektiv zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position positionierbar sind, und wobei der mindestens eine Nockenmagnet mindestens einen ersten Nockenmagneten beinhaltet, der konfiguriert ist, um die erste Kupplung selektiv zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position neu zu positionieren, und mindestens einen zweiten Nockenmagneten beinhaltet, der konfiguriert ist, um die zweite Kupplung selektiv zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position neu zu positionieren.
Antriebsstrangbaugruppe nach Anspruch 17, wobei die Nockenplatte konfiguriert ist, um durch einen Bereich von Winkelpositionen geschwenkt zu werden, einschließlich mindestens einer ersten Winkelposition und einer zweiten Winkelposition, wobei die erste Kupplung mindestens einen ersten Kupplungsmagneten beinhaltet und die zweite Kupplung mindestens einen zweiten Kupplungsmagneten beinhaltet, wobei, wenn sich die Nockenscheibe in der ersten Winkelposition befindet, der mindestens eine erste Nockenmagnet axial mit dem mindestens einen ersten Kupplungsmagneten ausgerichtet ist und der mindestens eine erste Nockenmagnet positioniert ist, um die erste Kupplung in die eingerückte Position zu bringen, und der mindestens eine zweite Nockenmagnet axial fehlausgerichtet ist, wobei der mindestens eine zweite Kupplungsmagnet positioniert ist, um die zweite Kupplung in die ausgerückte Position zu bringen, und wobei, wenn sich die Nockenplatte in der zweiten Winkelposition befindet, der mindestens eine erste Nockenmagnet axial mit dem mindestens einen ersten Kupplungsmagneten fehlausgerichtet ist und der mindestens eine erste Nockenmagnet positioniert ist, um die erste Kupplung in der ausgerückten Position zu platzieren, und der mindestens eine zweite Nockenmagnet axial mit dem mindestens einen zweiten Kupplungsmagneten ausgerichtet ist und der mindestens eine zweite Nockenmagnet positioniert ist, um die zweite Kupplung in der eingerückten Position zu platzieren.
Antriebsstrangbaugruppe nach Anspruch 18, wobei die erste und die zweite Kupplung Klauenkupplungen sind und die zweite Kupplung konzentrisch innerhalb der ersten Kupplung angeordnet ist, wenn sich die erste und die zweite Kupplung in der ausgerückten Position befinden, und wobei die mindestens eine Kupplung ferner eine dritte Kupplung beinhaltet, die selektiv zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position positionierbar ist, wobei die erste und die zweite Kupplung konzentrisch innerhalb der dritten Kupplung angeordnet sind, wenn sich die erste und die zweite Kupplung in der ausgerückten Position befinden.
Antriebsstrangbaugruppe nach Anspruch 19, ferner umfassend ein Gehäuse mit einem drehbaren Gehäuseabschnitt und einem stationären Gehäuseabschnitt, wobei mindestens Abschnitte des Zahnradsatzes, die erste, zweite und dritte Kupplung und die magnetische Nockenbaugruppe innerhalb des drehbaren Gehäuseabschnitts untergebracht sind, wobei die magnetische Nockenbaugruppe ferner einen Abstandsring in der Nähe der ersten Nockenplattenfläche der Nockenplatte beinhaltet, wobei, wenn sich die Nockenplatte in der ersten und zweiten Winkelposition befindet, die erste Nockenplattenfläche der Nockenplatte von dem Abstandsring getrennt ist, und wobei der Bereich von Winkelpositionen der Nockenplatte eine dritte Winkelposition beinhaltet und, wenn sich die Nockenplatte in der dritten Winkelposition befindet, die erste Nockenplattenfläche der Nockenplatte mit dem Abstandsring in Eingriff steht und die dritte Kupplung axial in der eingerückten Position positioniert ist.