DE102020204795A1

DE102020204795A1 - Integrierte multimode-anlassergeneratorvorrichtung mit solenoid-nockenansteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102020204795A1
Application number: DE102020204795.2A
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: 2020-04-15
Publication date: 2020-10-22
Also published as: BR102020005984A2; CN111828502A; US10948054B2; US20200332868A1

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 dem Motor zu empfangen. Der Zahnradsatz ist konfiguriert, um in einem von mindestens einem ersten Übersetzungsverhältnis, einem zweiten Übersetzungsverhältnis oder einem dritten Übersetzungsverhältnis in einer ersten Kraftflussrichtung und mindestens einem vierten Übersetzungsverhältnis in einer zweiten Kraftflussrichtung zu arbeiten. Die Anlassergeneratorvorrichtung beinhaltet ferner mindestens eine Kupplung, die selektiv mit dem Zahnradsatz gekoppelt ist, um die Übersetzungsverhältnisse zu bewirken, und eine Betätigungsbaugruppe, die mindestens eine elektromechanische Solenoidvorrichtung beinhaltet, die dazu konfiguriert ist, die mindestens eine Kupplung selektiv 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.

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, ferner umfassend: 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 Betätigungsbaugruppe, die mindestens eine elektromechanische Solenoidvorrichtung umfasst, die konfiguriert ist, um die mindestens eine Kupplung selektiv 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.
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. Die Antriebsstrangbaugruppe, ferner umfassend: 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 Betätigungsbaugruppe, die mindestens eine elektromechanische Solenoidvorrichtung umfasst, die konfiguriert ist, um die mindestens eine Kupplung selektiv 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; und eine Steuerung, die mit der elektromechanischen Solenoidvorrichtung gekoppelt ist, um die mindestens eine elektromechanische Solenoidvorrichtung selektiv zu erregen.
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 Abschnitts einer Kraftübertragungsbaugruppe des Arbeitsfahrzeugs von 1 mit einer beispielhaften Anlassergeneratorvorrichtung;
4 ist eine isometrische Seitenansicht einer Kraftübertragungsbaugruppe der beispielhaften Anlassergeneratorvorrichtung, die in dem Arbeitsfahrzeug von 1 implementiert sein kann,
5 ist eine isometrische Explosionsansicht der Kraftübertragungsbaugruppe von 4 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung;
6 ist eine isometrische Teilansicht von Teilen einer Solenoid-Nockenansteuerungsvorrichtung der Kraftübertragungsbaugruppe von 5 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung;
7 ist eine erste partielle Endansicht der Solenoid-Nockenansteuerungsvorrichtung der Kraftübertragungsbaugruppe von 6 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung;
8 ist eine isometrische Ansicht der Solenoid-Nockenansteuerungsvorrichtung und Kupplungsanordnung, die entfernt wurden von der Kraftübertragungsbaugruppe von 4 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung;
9 ist eine isometrische Ansicht eines ersten Teils der Solenoid-Nockenansteuerungsvorrichtung und Kupplungsanordnung, die entfernt wurden von der Kraftübertragungsbaugruppe von 4 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung;
10 ist eine isometrische Ansicht eines zweiten Teils der Solenoid-Nockenansteuerungsvorrichtung und Kupplungsanordnung, die entfernt wurden von der Kraftübertragungsbaugruppe von 4 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung;
11 ist eine isometrische Ansicht eines dritten Teils der Solenoid-Nockenansteuerungsvorrichtung und Kupplungsanordnung, die entfernt wurden von der Kraftübertragungsbaugruppe von 4 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung;
12 ist eine partielle Explosionsansicht der Kupplungsanordnung und des Zahnradsatzes, die entfernt wurden von der Kraftübertragungsbaugruppe von 4 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung;
13 ist eine erste Teilquerschnittsansicht der Kraftübertragungsbaugruppe durch die Linie 13-13 von 7 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung;
14 ist eine weitere Teilquerschnittsansicht der Kraftübertragungsbaugruppe durch die Linie 14-14 von 7 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung;
15 ist eine erste Teilquerschnittsansicht der Kraftübertragungsbaugruppe durch die Linie 15-15 von 7 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung;
16 ist eine Teilquerschnittsansicht der Kraftübertragungsbaugruppe von 13 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung während eines Kaltstartmodus;
17 ist eine Teilquerschnittsansicht der Kraftübertragungsbaugruppe von 14 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung während eines Warmstartmodus;
18 ist eine Teilquerschnittsansicht der Kraftübertragungsbaugruppe von 15 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung während eines Boost-Modus;
19 ist eine Teilquerschnittsansicht der Kraftübertragungsbaugruppe von 15 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 dargestellt. 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. Wie nachfolgend beschrieben, umfasst die Betätigungsvorrichtung mehrere Solenoidvorrichtungen, die als Nocken die Kupplungen aktivieren oder deaktivieren. Im Allgemeinen beinhaltet jede Solenoidvorrichtung einen elektromechanischen Magneten, der elektrische Energie in eine mechanische lineare Kraft (z. B. Schieben oder Ziehen) umwandelt. In einem Beispiel kann ein elektromechanischer Solenoid eine elektrische Induktionsspule beinhalten, die um ein zylindrisches Rohr mit einem ferromagnetischen Stellglied oder Anker gewickelt ist, der in die Spulen und aus ihnen heraus gleitet. Insbesondere wenn elektrischer Strom durch die Spulen fließt, positioniert das resultierende Magnetfeld den Anker neu und ändert die Spannung (oder entfernt sie) und verstellt den Anker weiter. Die Anker der Magnetvorrichtungen sind über Gestänge mit den Kupplungen verbunden, wodurch sie sich axial zwischen eingerückten und ausgerückten Positionen verschieben, um den Kraftfluss innerhalb der Kraftübertragungsbaugruppe zu modifizieren.
Wie hierin in Bezug auf die Solenoidvorrichtungen verwendet, bezieht sich der Begriff „aktiviert“ oder „eingerückt“ auf einen Befehl, der dazu führt, dass sich die zugehörige Kupplung in die eingerückte Position bewegt. In einem Beispiel führt der Einrückbefehl für die Solenoidvorrichtungen dazu, dass der jeweilige Anker aus der Solenoidvorrichtung herausgedrückt wird, was durch Anlegen eines Stroms an die Spule innerhalb des Solenoids auftreten kann, um den Anker aus dem Solenoid zu drücken, oder durch Unterbrechen des Stroms an die Spule, sodass eine Feder den Anker aus dem Solenoid drückt, oder umgekehrt. In anderen Beispielen kann der Einrückbefehl für eine Solenoidvorrichtung je nach Konfiguration der Verbindung und/oder der Position der Solenoidbaugruppe dazu führen, dass sich der Anker in die Solenoidvorrichtung bewegt, um die zugehörige Kupplung einzurücken (oder auszurücken).
Verschiedene Implementierungen werden im Folgenden näher erläutert.
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 in 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 in 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 Boostmodus 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. In einem Beispiel und wie im Folgenden ausführlicher erörtert, kann die Steuerung 150 Strom zu Elektromagneten befehlen, die einer Stellgliedbaugruppe zugeordnet sind, um die Kupplungen innerhalb der Anlassergeneratorvorrichtung 130 einzurücken und/oder auszurücken. Es können auch andere Mechanismen zur Steuerung solcher Kupplungen vorgesehen sein.
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. Das Hydrauliksystem 152 kann weggelassen werden.
In einem Beispiel beinhaltet die Anlassergeneratorvorrichtung 130 eine Kraftübertragungsbaugruppe (oder ein Getriebe) 132, eine elektrische Maschine oder einen Elektromotor 134 und eine Wechsefrichter-/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 geeignet ist (z. B. Kurbelwelle 122, wie in 1).
Bezug wird zusätzlich auf 3 genommen, die eine vereinfachte schematische Darstellung 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 werden, einschließlich einer detaillierteren Implementierung, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf die 4-19 beschrieben.
In 3 ist die Kraftübertragungsbaugruppe 132 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, 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 Dl 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.
Es wird nun auf 4 Bezug genommen, die eine detailliertere isometrische Seitenansicht der Kraftübertragungsbaugruppe 132 der beispielhaften Anlassergeneratorvorrichtung zeigt, und auf 5, die eine Explosionsansicht der Kraftübertragungsbaugruppe 132 von 4. ist. In einem Beispiel beinhaltet die Kraftübertragungsbaugruppe 132 einen Zahnradsatz 320, eine Kupplungsanordnung 350 (verdeckt in den 4 und 5) und eine Nockenansteuerungsvorrichtung 390, die von einem Primärgehäuse 302 getragen wird. Wie nachfolgend beschrieben, arbeitet der Zahnradsatz 320, um Drehmoment zwischen dem Motor 120 und der elektrischen Maschine 134 bei vorbestimmten Übersetzungsverhältnissen zu übertragen, die auf Grundlage des Status der Kupplungsanordnung 350 ausgewählt werden, die durch die Nockenansteuerungsvorrichtung 390 basierend auf Signalen von der Steuerung 150 gesteuert wird. Jeder Aspekt einer beispielhaften Kraftübertragungsbaugruppe 132 wird im Folgenden erörtert.
Das Primärgehäuse 302 der Kraftübertragungsbaugruppe 132 beinhaltet einen stationären Gehäuseabschnitt 303, der eine Gehäuseabdeckung 304 und die Montageanordnung 305 trägt. In einem Beispiel ist die Montageanordnung 305 durch ein oder mehrere Schenkelelemente 306 gebildet, die sich von dem stationären Gehäuseabschnitt 303 erstrecken und dazu dienen, die Kraftübertragungsbaugruppe 132 am Motor 120 zu befestigen (1). Im Allgemeinen sind der stationäre Gehäuseabschnitt 303 und die Gehäuseabdeckung 304 konfiguriert, um andere Teile der Kraftübertragungsbaugruppe 132 zu stützen, abzuschirmen und/oder zu schützen. Wie gezeigt beinhaltet die Gehäuseabdeckung 304 eine Öffnung 307, die es ermöglicht, dass das Kraftübertragungselement 135 in der Form einer Riemenscheibe 210 (z. B. wie vorstehend in Bezug auf 3 erläutert) mit einer Eingangswelle 310 der Kraftübertragungsbaugruppe 132 drehgekoppelt ist, die wiederum mit dem Zahnradsatz 320 der Kraftübertragungsbaugruppe 132 gekoppelt ist. In einem Beispiel kann die Riemenscheibe 210 mit einem Montageelement 308 durch die Öffnung 307 der Gehäuseabdeckung 304 mit der Eingangswelle 310 drehgekoppelt sein.
An einem Ende der Kraftübertragungsanordnung 132 ist eine Antriebsplatte 309 mit dem Zahnradsatz 320 als Kraftübertragungselement gekoppelt (z. B. Element 133 aus 3). Im Allgemeinen erleichtert die Antriebsplatte 309 das Koppeln der Kraftübertragungsbaugruppe 132 mit dem Motor 120 (3). In einem Beispiel ist die Antriebsplatte 309 mit der Motorkurbelwelle gekoppelt. Die Antriebsplatte 309 kann auch als ein Torsionsdämpfer arbeiten, um Vibrationen an der Kurbelwelle des Motors 120 zu dämpfen (3).
Es wird nun auf die 6 und 7 Bezug genommen, die jeweils eine isometrische Teilansicht und eine Endansicht von Teilen der Kraftübertragungsbaugruppe 132 sind, wobei das Primärgehäuse 302 entfernt ist, um die Solenoid-Nockenansteuerungsvorrichtung 390 deutlicher darzustellen. Im Allgemeinen beinhaltet die Nockenansteuerungsvorrichtung 390 ein Basis- oder Reaktionselement 392, das als eine ring- oder plattenartige Struktur mit einer ersten Fläche 393, einer zweiten Fläche 394, einem Außenumfang 395 und einem Innenumfang 396 ausgebildet ist. Der Innenumfang 396 definiert eine Öffnung 397, um die Verbindung zwischen der Eingangswelle 310 und dem Kraftübertragungselement 135 aufzunehmen. Die Öffnung 397 in dem Reaktionselement 392 nimmt auch die Verbindungen zwischen der Nockenansteuerungsvorrichtung 390 und der Kupplungsanordnung 350 auf, wie nachfolgend erörtert wird.
Das Reaktionselement 392 trägt zusätzlich eine Anzahl von Solenoidvorrichtungen 410, 430, 450, 470, 490, 510, 530, die mit der Kupplungsanordnung 350 interagieren (verdeckt in 6 und 7). Insbesondere stützt das Reaktionselement 392 die Solenoidvorrichtungen 410, 430, 450, 470, 490, 510, 530 an Flanschen 411, 431, 451, 471, 491, 511, 531. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, beinhaltet die Nockenansteuerungsvorrichtung 390 eine oder mehrere erste (oder Niedrig-) Solenoidvorrichtungen 410, 430; eine oder mehrere zweite (oder Mittel-) Solenoidvorrichtungen 450, 470, und eine oder mehrere dritte (oder Hoch-) Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530. In dem dargestellten Beispiel beinhaltet die Nockenansteuerungsvorrichtung 390 zwei Niederkupplungssolenoidvorrichtungen 410, 430, zwei Mittelkupplungssolenoidvorrichtungen 450, 470 und drei Hochkupplungssolenoidvorrichtungen 490, 510, 530, obwohl andere Beispiele eine unterschiedliche Anzahl von Solenoidvorrichtungen aufweisen können.
Jede der Solenoidvorrichtungen 410, 430, 450, 470, 490, 510, 530 ist über eine Verbindungsbaugruppe 412, 432, 452, 472, 492, 512, 532, die ein Gestänge 413, 433, 453, 473, 493, 513, 533 und ein Schwenkelement 434, 454, 474, 494, 514, 534 umfasst, an die Kupplungsanordnung 350 gekoppelt. Insbesondere erstreckt sich jedes Gestänge 412, 432, 452, 472, 492, 512, 532 zwischen der jeweiligen Solenoidvorrichtung 410, 430, 450, 470, 490, 510, 530 und einem Betätigungsstift 416, 436, 456, 476, 496, 516, 536. Wie nachfolgend beschrieben, sind die Betätigungsstifte 416, 436, 456, 476, 496, 516, 536 innerhalb der Kupplungsanordnung 350 axial neu positionierbar, um Abschnitte der Kupplungsanordnung 350 zwischen eingerückten und ausgerückten Positionen axial zu bewegen, um die Kraftübertragungseigenschaften des Zahnradsatzes 320 zu modifizieren. Die Betätigungsstifte 416, 436, 456, 476, 496, 516, 536 können von einer stationären Spindel oder Nabe 351 getragen werden, die die Eingangswelle 310 umgibt.
Das Reaktionselement 392, die Solenoidvorrichtungen 410, 430, 450, 470, 490, 510, 530 und die Kupplungsanordnung 350 sind in Bezug auf 8-11, die isometrische Ansichten dieser Elemente sind, die von der Kraftübertragungsbaugruppe 132 entfernt sind, ausführlicher beschrieben. Die Ansicht von 8 stellt einen vollständigen Satz der Solenoidvorrichtungen 410, 430, 450, 470, 490, 510, 530 und der Kupplungsanordnung 350 dar. 9-11 zeigen Teilmengen der Solenoidvorrichtungen 410, 430, 450, 470, 490, 510, 530, die einzelnen Kupplungen 360, 370, 380 der Kupplungsanordnung 350 zugeordnet sind. Die Kupplungen 360, 370, 380 können als „schalt-“ oder „Klauen-“ Kupplungen betrachtet werden, die aktiv betätigt werden, um den Kraftfluss innerhalb der Kraftübertragungsbaugruppe 132 zu modifizieren. Bezug wird zusätzlich auf 12 genommen, die eine isometrische Explosionsansicht der Kupplungsanordnung 350 ist.
Beispielsweise stellt 9 die Solenoidvorrichtungen 410, 430 dar, die an dem Reaktionselement 392 montiert und über Gestänge 412, 432 an die Betätigungsstifte 416, 436 gekoppelt sind, um eine Niederkupplung 360 der Kupplungsanordnung 350 zu betätigen. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, ist die Niederkupplung 360 zwischen einer eingerückten Position und einer ausgerückten Position relativ zu dem Zahnradsatz 320 neu positionierbar, um die Kraftübertragung durch den Zahnradsatz 320 zu modifizieren. In einem Beispiel ist die Niederkupplung 360 insbesondere während eines Kaltstartmodus eingerückt, um es der elektrischen Maschine 134 zu ermöglichen, den Motor 120 in einem ersten Kraftverhältnis anzutreiben.
In diesem Beispiel sind die Solenoidvorrichtungen 410, 430 an den Unterseiten (oder Motorseiten) der Flansche 411, 431 am Außenumfang 395 des Reaktionselements 392 angebracht. Die Solenoidvorrichtungen 410, 430 können auf eine beliebige geeignete Weise, wie etwa durch Schrauben oder andere Befestigungselemente, an den Flanschen 411, 431 befestigt sein.
Wie oben vorgestellt sind die Solenoidvorrichtungen 410, 430 elektromechanische Stellglieder, die eine lineare Bewegung an einem jeweiligen Anker 417, 437 durch Manipulieren eines induzierten Magnetfelds in den Solenoidvorrichtungen 410, 430 erzeugen. Wenn die Solenoidvorrichtungen 410, 430 aktiviert oder in Eingriff gebracht werden, bewegen sich die Anker 417, 437 aus den Solenoidvorrichtungen 410, 430 heraus. Die Solenoidvorrichtungen 410, 430 sind Vorrichtungen mit relativ niedrigem Profil, die ein kleines Gesamtpaket ermöglichen. Obwohl in dem dargestellten Beispiel zwei Solenoidvorrichtungen 410, 430 vorgesehen sind, können andere Ausführungsformen nur eine einzelne Solenoidvorrichtung oder mehr als zwei Solenoidvorrichtungen aufweisen.
Die Gestänge 413, 433 erstrecken sich zwischen den Ankern 417, 437 und den Betätigungsstiften 416, 436 und sind um Schwenkelemente 414, 434 am Reaktionselement 392 schwenkbar. Infolgedessen, dass sich die Anker 417, 437 aus den Solenoidvorrichtungen 410, 430 bewegen, werden die Gestänge 413, 433 geschwenkt, um die Niederkupplung 360 in die entgegengesetzte axiale Richtung, z. B. in den Zahnradsatz 320, zu bewegen. Die Anordnung der Gestänge 412, 432 ermöglicht es den Solenoidvorrichtungen 410, 430, Hebelkraft mit dem Reaktionselement 392 zu verwenden, um den Betrieb auf kompaktere und effizientere Weise zu erleichtern, beispielsweise durch Ermöglichen einer vorteilhaften Verwendung vorteilhafter Hebelverhältnisse in Abhängigkeit von Weg und Kraft.
Ferner, wie in 9 gezeigt, können die Solenoidvorrichtungen 410, 430 mindestens ein Verbindungselement 418, 438 beinhalten, das Befehle und/oder Leistung zwischen den jeweiligen Solenoidvorrichtungen 410, 430, der Steuerung 150 (1) und/oder anderen Quellen ermöglicht. Bei den Verbindungselementen 418, 438 kann es sich um verdrahtete oder drahtlose Verbindungen handeln. Das Positionieren der Solenoidvorrichtungen 410, 430 um den Außenumfang 395 des Reaktionselements 392 kann gegebenenfalls die Drahtführung zwischen der Steuerung 150 und den Verbindungselementen 418, 438 erleichtern.
Wie in 9 und 12 gezeigt, ist die Niederkupplung 360 im Allgemeinen ringförmig mit einer ersten (oder elektromaschinenseitigen) Fläche 361, einer zweiten (oder motorseitigen) Fläche 362, einem Innenumfang 363 und einem Außenumfang 364. Der Innenumfang 363 kann verzahnt sein, um das Anbringen der Niederkupplung 360 (z. B. an der Spindel 351 oder einem anderen Element innerhalb oder in der Nähe des Zahnradsatzes 320) zu erleichtern. Ein Satz Laschen 365 ist am Innenumfang 363 positioniert und definiert Stiftmontagelöcher 366, die die Betätigungsstifte 416, 436 aufnehmen. Insbesondere sind die Stifte 416, 436 an der Niederkupplung 360 an den Laschen 365 befestigt, sodass eine axiale Bewegung der Stifte 416, 436 durch die Solenoidvorrichtungen 410, 430 dazu dient, die Niederkupplung 360 axial neu zu positionieren. Wie teilweise in 12 gezeigt und im Folgenden ausführlicher erörtert, beinhaltet die Niederkupplung 360 zusätzlich einen oder mehrere Zähne 367, die sich von der zweiten Fläche 361 aus erstrecken, um mit den Elementen des Zahnradsatzes 320 in Eingriff zu kommen.
Als weiteres Beispiel stellt 10 die Solenoidvorrichtungen 450, 470 dar, die an dem Reaktionselement 392 montiert und über Gestänge 452, 472 an die Betätigungsstifte 456, 476 gekoppelt sind, um eine Mittelkupplung 370 der Kupplungsanordnung 350 zu betätigen. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, ist die Mittelkupplung 370 zwischen einer eingerückten Position und einer ausgerückten Position in Bezug auf den Zahnradsatz 320 neu positionierbar, um die Kraftübertragung durch den Zahnradsatz 320 zu modifizieren. In einem Beispiel ist die Mittelkupplung 370 insbesondere während eines Warmstartmodus eingerückt, um der elektrischen Maschine 134 zu ermöglichen, den Motor 120 mit einem zweiten Kraftverhältnis anzutreiben.
In diesem Beispiel sind die Solenoidvorrichtungen 450, 470 an den Unterseiten (oder Motorseiten) der Flansche 451, 471 am Außenumfang 395 des Reaktionselements 392 angebracht. Die Solenoidvorrichtungen 450, 470 können auf eine beliebige geeignete Weise, wie etwa durch Schrauben oder andere Befestigungselemente, an den Flanschen 451, 471 befestigt werden.
Wie oben vorgestellt sind die Solenoidvorrichtungen 450, 470 elektromechanische Stellglieder, die eine lineare Bewegung an einem jeweiligen Anker 457, 477 durch Manipulieren eines induzierten Magnetfelds in den Solenoidvorrichtungen 450, 470 erzeugen. Wenn die Solenoidvorrichtungen 450, 470 aktiviert oder in Eingriff gebracht werden, bewegen sich die Anker 457, 477 aus den Solenoidvorrichtungen 410, 430 heraus. Die Solenoidvorrichtungen 450, 470 sind Vorrichtungen mit relativ niedrigem Profil, die ein kleineres Gesamtpaket ermöglichen. Obwohl in dem dargestellten Beispiel zwei Solenoidvorrichtungen 450, 470 bereitgestellt sind, können andere Ausführungsformen nur eine einzelne Solenoidvorrichtung oder mehr als zwei Solenoidvorrichtungen aufweisen.
Die Gestänge 453, 473 erstrecken sich zwischen den Ankern 457, 477 und den Betätigungsstiften 456, 476 und sind um Schwenkelemente 454, 474 am Reaktionselement 392 schwenkbar. Infolgedessen, dass sich die Anker 457, 477 aus den Solenoidvorrichtungen 450, 470 bewegen, werden die Gestänge 453, 473 geschwenkt, um die Mittelkupplung 370 in die entgegengesetzte axiale Richtung, z. B. in den Zahnradsatz 320, zu bewegen. Die Anordnung der Gestänge 452, 472 ermöglicht es den Solenoidvorrichtungen 450, 470, Hebelkraft mit dem Reaktionselement 392 zu verwenden, um den Betrieb auf kompaktere und effizientere Weise zu erleichtern, beispielsweise durch Ermöglichen einer vorteilhaften Verwendung günstiger Hebelverhältnisse in Abhängigkeit von Weg und Kraft.
Die Solenoidvorrichtungen 450, 470 können mindestens ein Verbindungselement 458, 478 beinhalten, das Befehle und/oder Leistung zwischen den jeweiligen Solenoidvorrichtungen 450, 470, der Steuerung 150 (1) und/oder anderen Quellen ermöglicht. Bei den Verbindungselementen 458, 478 kann es sich um verdrahtete oder drahtlose Verbindungen handeln. Das Positionieren der Solenoidvorrichtungen 450, 470 um den Außenumfang 395 des Reaktionselements 392 kann gegebenenfalls die Drahtführung zwischen der Steuerung 150 und den Verbindungselementen 418, 438 erleichtern.
Wie in 10 und 12 gezeigt ist die Mittelkupplung 370 im Allgemeinen ringförmig mit einer ersten (oder elektromaschinenseitigen) Fläche 371, einer zweiten (oder motorseitigen) Fläche 372, einem Innenumfang 373 und einem Außenumfang 374. Der Außenumfang 374 kann verzahnt sein, um das Anbringen der Mittelkupplung 370 (z. B. an der Spindel 351 oder einem anderen Element innerhalb oder in der Nähe des Zahnradsatzes 320) zu erleichtern. Ein Satz Laschen 375 ist am Außenumfang 374 positioniert und definiert Stiftmontagelöcher 376, die die Betätigungsstifte 436, 456 aufnehmen. Insbesondere sind die Stifte 436, 456 an den Laschen 375 an der Mittelkupplung 370 befestigt, sodass eine axiale Bewegung der Stifte 436, 456 durch die Solenoidvorrichtungen 450, 470 dazu dient, die Mittelkupplung 370 axial neu zu positionieren. Wie teilweise in 12 gezeigt und im Folgenden ausführlicher erörtert, beinhaltet die Mittelkupplung 370 zusätzlich einen oder mehrere Zähne 377, die sich von der ersten Fläche 371 aus erstrecken, um mit den Elementen des Zahnradsatzes 320 in Eingriff zu kommen. Weitere Details bezüglich der Mittelkupplung 370, insbesondere bezüglich des Einrückens der Mittelkupplung 370 mit dem Zahnradsatz 320, werden nachfolgend bereitgestellt. Wie ebenfalls in 12 dargestellt, sind die Niederkupplung 360 und die Mittelkupplung 370 derart bemessen, dass die Mittelkupplung 370 konzentrisch innerhalb der Niederkupplung 360 angeordnet sein kann. Andere Anordnungen können vorgesehen sein.
Als weiteres Beispiel stellt 11 die Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530 dar, die an dem Reaktionselement 392 montiert und über Gestänge 492, 512, 532 an die Betätigungsstifte 496, 516, 536 gekoppelt sind, um eine Hochkupplung 380 der Kupplungsanordnung 350 zu betätigen. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben, ist die Hochkupplung 380 zwischen einer eingerückten Position und einer ausgerückten Position in Bezug auf den Zahnradsatz 320 neu positionierbar, um die Kraftübertragung durch den Zahnradsatz 320 zu modifizieren. In einem Beispiel ist die Hochkupplung 380 insbesondere während eines Boost-Modus eingerückt, um der elektrischen Maschine 134 zu ermöglichen, den Motor 120 mit einem dritten Kraftverhältnis anzutreiben, oder während eines Erzeugungsmodus, um dem Motor 120 zu ermöglichen, die elektrische Maschine 134 mit dem dritten Kraftverhältnis anzutreiben.
In diesem Beispiel sind die Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530 an der Elektromaschinenseite der Flansche 491, 511, 531 am Außenumfang 395 des Reaktionselements 392 angebracht. Die Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530 können auf eine beliebige geeignete Weise, wie etwa durch Schrauben oder andere Befestigungselemente, an den Flanschen 491, 511, 531 befestigt sein.
Wie oben vorgestellt, sind die Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530 elektromechanische Stellglieder, die eine lineare Bewegung an einem jeweiligen Anker 497, 517, 537 durch Manipulieren eines induzierten Magnetfelds in den Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530 erzeugen. Wenn die Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530 eingerückt sind, bewegen sich die Anker 497, 517, 537 in die Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530, um die Hochkupplung 380 einzurücken. In einem Beispiel können die Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530 während des Ausrückens erregt und während des Einrückens abgeschaltet werden, obwohl die Anordnungen variieren können. Die Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530 sind Vorrichtungen mit relativ niedrigem Profil, die ein kleineres Gesamtpaket ermöglichen. Obwohl in dem dargestellten Beispiel drei Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530 bereitgestellt sind, können andere Ausführungsformen weniger Solenoidvorrichtungen (z. B. eine oder zwei) oder mehr als drei Solenoidvorrichtungen aufweisen.
Die Gestänge 493, 513, 533 erstrecken sich zwischen den Ankern 497, 517, 537 und den Betätigungsstiften 496, 516, 536 und sind um Schwenkelemente 494, 514, 534 am Reaktionselement 392 schwenkbar. Infolge der Bewegung der Anker 497, 517, 537 aus den Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530 werden die Gestänge 493, 513, 533 geschwenkt, um die Hochkupplung 380 in die entgegengesetzte axiale Richtung, z. B. in Richtung des Zahnradsatzes 320, zu bewegen. Die Anordnung der Gestänge 492, 512, 532 ermöglicht es den Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530, Hebelkraft mit dem Reaktionselement 392 zu verwenden, um den Betrieb auf kompaktere und effizientere Weise zu erleichtern, beispielsweise durch Ermöglichen einer vorteilhaften Verwendung günstiger Hebelverhältnisse in Abhängigkeit von Weg und Kraft.
Ferner, wie in 12 gezeigt, umfassen die Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530 mindestens ein Verbindungselement 498, 518, 538, das Befehle und/oder Leistung zwischen den jeweiligen Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530, der Steuerung 150 (1) und/oder anderen Quellen ermöglicht. Bei den Verbindungselementen 498, 518, 538 kann es sich um verdrahtete oder drahtlose Verbindungen handeln. Das Positionieren der Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530 um den Außenumfang 395 des Reaktionselements 392 kann gegebenenfalls die Drahtführung zwischen der Steuerung 150 und den Verbindungselementen 498, 518, 538 erleichtern.
Wie in 11 und 12 gezeigt, ist die Hochkupplung 380 im Allgemeinen ringförmig mit einer ersten (oder elektromaschinenseitigen) Fläche 381, einer zweiten (oder motorseitigen) Fläche 382, einem Innenumfang 383 und einem Außenumfang 384. Ein Satz Laschen 385 ist am Außenumfang 384 positioniert und definiert Stiftmontagelöcher 386, die die Betätigungsstifte 496, 516, 536 aufnehmen. Insbesondere sind die Stifte 496, 516, 536 an der Hochkupplung 380 an den Laschen 385 so befestigt, dass eine axiale Bewegung der Stifte 496, 516, 536 durch die Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530 dazu dient, die Hochkupplung 380 axial neu zu positionieren. Obwohl in 11 oder 12 nicht gezeigt, kann die Hochkupplung 380 in Position befestigt und/oder an einer Hülse, einem Stützelement und/oder einer Gleitnabe montiert sein. Weitere Details bezüglich der Hochkupplung 380, insbesondere bezüglich des Einrückens der Hochkupplung 380 mit dem Zahnradsatz 320, werden nachfolgend bereitgestellt.
Der Betrieb des Zahnradsatzes 320, der Kupplungsanordnung 350 und der Nockenansteuerungsvorrichtung 390 wird nun unter Bezugnahme auf die 13-19 beschrieben, die Querschnittsansichten durch verschiedene Axial-Radialebenen der Kraftübertragungsbaugruppe 132 zeigen. Die Ansichten der 13-15 stellen die Kupplungsanordnung 350 in ausgerückten Positionen dar, und die Ansichten aus 16-19 stellen die Kupplungsanordnung 350 in verschiedenen eingerückten Positionen während der Betriebsmodi dar, wie im Folgenden ausführlicher erläutert. Es wird zunächst auf 13 Bezug genommen, die eine erste Teilquerschnittsansicht der Kraftübertragungsbaugruppe durch die Linie 13-13 von 7 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung 132 ist.
Wie oben eingeführt, ist der Zahnradsatz 320 der Kraftübertragungsbaugruppe 132 konfiguriert, um Kraft zwischen der Riemenscheibe 210 und der Antriebsplatte 309 zu übertragen. Der Zahnradsatz 320 ist im Allgemeinen in einem ringförmigen Zahnradgehäuse 311 untergebracht, von dem sich Teile in diesem Beispiel mit Aspekten des Zahnradsatzes 320 drehen. Lager 312 können innerhalb des Zahnradgehäuses 311 bereitgestellt werden, um eine Drehung bestimmter Elemente relativ zu stationären Abschnitten zu ermöglichen.
In der Ansicht von 13 (und der Ansicht von 14-19) ist eine erste Seite der Kraftübertragungsbaugruppe 132 in Richtung der elektrischen Maschine 134 ausgerichtet, und eine zweite Seite der Kraftübertragungsbaugruppe 132 ist in Richtung des Motors 120 ausgerichtet. Wie vorstehend angemerkt, kann die Eingangswelle 310 direkt mit dem Kraftübertragungselement 135 mit einem Befestigungselement oder einer Schraube 308 oder einem anderen Mechanismus verbunden sein; 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.
Der Zahnradsatz 320 der Kraftübertragungsbaugruppe 132 ist in diesem Beispiel ein zweistufiges Planetengetriebe, das es der Kraftübertragungsbaugruppe 132 ermöglicht, sich mit der elektrischen Maschine 134 (z. B. über die Kraftübertragungsriemenanordnung 200) und dem 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 sind 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 gebildet ist. Die Trägerplatten der ersten Stufe des Planetenträgers der ersten Stufe 326 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 Zahnradgehäuses 311 zu umschließen.
Wie gezeigt, ist das Hohlrad 332 fest im Inneren des drehbaren Zahnradgehäuses 311 angeordnet, das, wie oben erwähnt, auf Lagern 312 positioniert ist, um sich relativ zu dem stationären Gehäuseelement oder der Spindel 351 zu drehen. In Bezug auf das Planetengetriebe 320 können das drehbare Zahnradgehäuse 311 und/oder das Hohlrad 332 als das Kraftübertragungselement 133 relativ zum Motor 120 dienen. In diesem Beispiel beinhaltet das drehbare Getriebegehäuse 311 oder Hohlrad 332 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 das drehbare Zahnradgehäuse 311 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 334, das im Allgemeinen hohl und zylindrisch ist, sich zwischen dem ersten und zweiten Ende erstreckt und die Eingangswelle 310 umgibt. Der Planetenträger der ersten Stufe 326 weist eine Keilverzahnung mit dem Sonnenrad der zweiten Stufe 334 in der Nähe des zweiten Endes auf oder ist anderweitig daran befestigt. Zusätzlich kann das Sonnenrad der zweiten Stufe 334 eine Reihe von Kerbverzahnungen beinhalten, die mit einem Satz Planetenräder der zweiten Stufe 340 verzahnt sind. Die Planetenräder der zweiten Stufe 340 werden von einem Planetenträger der zweiten Stufe 342 getragen, der durch eine erste und eine zweite Planetenträgerplatte gebildet wird. Die Planetenräder der zweiten Stufe 340 sind positioniert, um zusätzlich mit dem Hohlrad 332 in Eingriff zu kommen. Die Planetenräder der zweiten Stufe 340 weisen jeweils eine Achse auf, die sich zwischen den zwei Trägerplatten erstreckt, die es jedem Planetenrad 340 ermöglichen, sich relativ zum Planetenträger 342 um die jeweilige Achse zu drehen. Somit sind die Planetenräder der zweiten Stufe 340 zwischen dem Sonnenrad der zweiten Stufe 334 und dem Hohlrad 332 positioniert und stehen mit jedem von diesen in Eingriff. Jedes Planetenrad der zweiten Stufe 340 weist die gleiche oder eine andere Anzahl von Zähnen relativ zu einem entsprechenden Planetenrad der ersten Stufe 324 auf.
Wie oben vorgestellt ist die Kupplungsanordnung 350 der Kraftübertragungsbaugruppe 132 konfiguriert, um verschiedene Komponenten des Planetengetriebes 320 selektiv einzurücken und auszurücken, um den Kraftfluss gemäß den oben genannten Modi zu modifizieren. Die Nockenansteuerungsvorrichtung 390 arbeitet, um die Kupplungsanordnung 350 zu betätigen. Die Ansicht von 13 stellt zusätzlich den axialen Flansch 398 dar, der das Anbringen des Reaktionselements 392 der Nockenansteuerungsvorrichtung 390 erleichtert, um eine Interaktion zwischen der Nockenansteuerungsvorrichtung 390 und der Kupplungsanordnung 350 und somit zwischen der Kupplungsanordnung 350 und dem Zahnradsatz 320 zu ermöglichen.
Die Ansicht von 13 zeigt insbesondere die Niederkupplung 360 in der ausgerückten Position und konfiguriert, um von den Solenoidvorrichtungen 410, 430 über die Gestänge 412, 432 und Betätigungsstifte 416, 436 betätigt zu werden. Wie oben angemerkt, kann die Niederkupplung 360 auf einer stationären Spindel 351 oder einem anderen Gehäuseelement montiert sein.
Wie in der Querschnittsansicht von 13 gezeigt, sind die Solenoidvorrichtungen 410, 430 innerhalb der Solenoidgehäuseelemente 419, 439 montiert, obwohl andere Anordnungen möglich sind. Wenn die Solenoidvorrichtungen 410, 430 eingerückt sind, stehen die Anker 417, 437 aus den Vorrichtungen 410, 430 hervor, um die Gestänge 413, 433 um die Schwenkelemente 414, 434 auf der ersten Fläche 393 des Reaktionselements 392 zu schwenken, sodass die Betätigungsstifte 416, 436 die Niederkupplung 360 axial in den Zahnradsatz 320 neu positionieren. In diesem Beispiel sind die Solenoidvorrichtungen 410, 430 zum Eingriff erregt.
Der Zahnradsatz 320 beinhaltet mindestens ein Eingriffselement 368, das eine Interaktion zwischen dem Zahnradsatz 320 und der Niederkupplung 360 ermöglicht. Im Allgemeinen sind die Eingriffselemente 368 für die Niederkupplung als Schlitze, Verriegelungen, Schieber oder Taschen konfiguriert, die mit der Niederkupplung 360 zusammenwirken. In diesem Beispiel können die ersten Eingriffselemente 368 in Form eines oder mehrerer Schlitze oder Verriegelungen am Planetenträger der zweiten Stufe 342 vorliegen. Die ersten Eingriffselemente 368 dienen dazu, einen Abschnitt der Niederkupplung 360 aufzunehmen, um den Planetenträger der zweiten Stufe 342 mit der stationären Spindel 351 (oder einem anderen stationären Gehäuseelement) zu verriegeln, d. h. den Planetenträger der zweiten Stufe 342 zu erden und eine Drehung zu verhindern.
Die Ansicht von 16 stellt ferner den Betrieb der Kraftübertragungsbaugruppe 132 im Kaltstartmodus dar. Im Kaltstartmodus sind die Solenoidvorrichtungen 410, 430 eingerückt, um die Anker 417, 437 auszufahren und die Gestänge 412, 432 zu schwenken, wodurch die Betätigungsstifte 416, 436 und die Niederkupplung 360 axial so verschoben werden, dass die Niederkupplung 360 in den Zahnradsatz 320 eingreift, um den Planetenträger der zweiten Stufe 342 zu erden. Die Ansicht von 16 beinhaltet gestrichelte Pfeile, die die Betätigungsbewegung der Solenoidvorrichtung 410 und des Betätigungsstifts 416 darstellen. Die Mittel- und Hochkupplung 370, 380 werden in der ausgerückten Position gehalten. Wenn sich die Mittelkupplung 370 in der ausgerückten Position befindet, ist der Planetenträger der ersten Stufe 326 nicht mit der stationären Spindel 351 (oder einem anderen stationären Gehäuseabschnitt) verriegelt; und wenn sich die Hochkupplung 380 in der ausgerückten Position befindet, ist die Eingangswelle 310 nicht mit dem Hohlrad 332 verriegelt. Wie nun beschrieben wird, ermöglicht diese Konfiguration den Betrieb im Kaltstartmodus.
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 die Eingangswelle 310 in der ersten Taktrichtung D1 an. Die Ansicht von 16 beinhaltet durchgezogene Pfeile, die den Kraftfluss innerhalb der Kraftübertragungsbaugruppe 132 darstellen. 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 334 verzahnt ist. Infolgedessen treibt der Planetenträger der ersten Stufe 326 das Sonnenrad der zweiten Stufe 334 und somit die Planetenräder der zweiten Stufe 340 an. Wie oben angemerkt, ist der Planetenträger der zweiten Stufe 342 durch die Niederkupplung 360 geerdet. Somit arbeitet die Drehung des Planetenrads der zweiten Stufe 340, um das Hohlrad 332 anzutreiben. Da die Anzahl der Planetenräder der zweiten Stufe 340 im Kraftflusspfad eine ungerade Anzahl (z. B. 1) ist, treiben die Planetenräder der zweiten Stufe 340 das Hohlrad 332 in der entgegengesetzten Richtung (z. B. der zweiten Taktrichtung D2) relativ zum Sonnenrad der zweiten Stufe 334 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 an dem Motor 120 montierten Antriebsplatte 309 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 an dem Motor 120 angebrachte Antriebsplatte 309 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.
Um in einen anderen Modus überzugehen, werden die Solenoidvorrichtungen 410, 430 ausgerückt (z. B. in diesem Beispiel stromlos gemacht) und die Niederkupplung 360 kann zurück in die ausgerückte Position bewegt werden. Dies kann auf mehrere Arten implementiert sein. In einem Beispiel kann eine Feder (nicht gezeigt) auf der zweiten Seite 362 der Niederkupplung 360 bereitgestellt werden, sodass die Feder beim Entfernen der Kraft von den Solenoidvorrichtungen 410, 430 die Niederkupplung 360 zurück in die ausgerückte Position vorspannt. In einem anderen Beispiel kann eine Feder (nicht gezeigt) innerhalb der Solenoidvorrichtungen 410, 430 bereitgestellt werden, sodass die Federn bei Deaktivierung der Solenoidvorrichtungen 410, 430 die Anker 417, 437 und damit die Gestänge 412, 432, Betätigungsstifte 416, 436 und die Niederkupplung 360 zurück in die ausgerückten Positionen ziehen. In einem weiteren Beispiel können die Solenoidvorrichtungen 410, 430 mit einem Zugbefehl (z. B. mit einem entgegengesetzten Strom zum Einrückbefehl) versehen sein, der dazu dient, die Anker 417, 437, die Gestänge 412, 432, die Betätigungsstifte 416, 436 und die Niederkupplung 360 zurück in die ausgerückten Positionen zu ziehen.
Es wird nun auf 14 Bezug genommen, die eine erste Teilquerschnittsansicht der Kraftübertragungsbaugruppe durch die Linie 14-14 von 7 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung 132 ist, um den Betrieb im Warmstartmodus zu beschreiben. Die Ansicht von 14 zeigt insbesondere die Mittelkupplung 370 in der ausgerückten Position und konfiguriert, um von den Solenoidvorrichtungen 450, 470 über die Gestänge 452, 472 und Betätigungsstifte 456, 476 betätigt zu werden. Wie oben angemerkt, kann die Mittelkupplung 370 auf einer stationären Spindel 351 oder einem anderen Gehäuseelement montiert sein. Die Ansicht von 17 stellt ferner den Betrieb der Kraftübertragungsbaugruppe 132 im Warmstartmodus dar.
Wie oben beschrieben, sind die Solenoidvorrichtungen 450, 470 innerhalb der Solenoidgehäuseelemente 459, 479 montiert, obwohl andere Anordnungen möglich sind. Wenn die Solenoidvorrichtungen 450, 470 eingerückt sind, stehen die Anker 457, 477 aus den Vorrichtungen 450, 470 hervor, um die Gestänge 453, 473 um die Schwenkelemente 454, 474 auf der ersten Fläche 393 des Reaktionselements 392 zu schwenken, sodass die Betätigungsstifte 456, 476 die Niederkupplung 370 axial in den Zahnradsatz 320 neu positionieren wie durch gestrichelte Pfeile in 17 angegeben. In diesem Beispiel sind die Solenoidvorrichtungen 450, 470 zum Eingriff erregt.
Der Zahnradsatz 320 beinhaltet mindestens ein Eingriffselement 378, das eine Interaktion zwischen dem Zahnradsatz 320 und der Mittelkupplung 370 ermöglicht. Im Allgemeinen sind die Eingriffselemente 378 für die Mittelkupplung als Schlitze, Verriegelungen oder Taschen konfiguriert, die mit der Mittelkupplung 370 zusammenwirken. In diesem Beispiel können die Eingriffselemente für die Mittelkupplung 378 in Form eines oder mehrerer Schieber oder Verriegelungen vorliegen, die axial bewegt werden, um in den Planetenträger der ersten Stufe 326 einzugreifen, um den Planetenträger der ersten Stufe 326 mit der stationären Spindel 351 (oder einem anderen stationären Gehäuseelement) zu verriegeln, d. h. den Planetenträger der ersten Stufe 326 zu erden und eine Drehung zu verhindern.
Wenn die Mittelkupplung 370 eingerückt ist, ist die Kraftübertragungsbaugruppe 132 konfiguriert, um im Warmstartmodus zu arbeiten. Im Warmstartmodus sind die Solenoidvorrichtungen 450, 470 eingerückt, um die Anker 457, 477 auszufahren und die Gestänge 452, 472 zu schwenken, wodurch die Betätigungsstifte 456, 476 und die Mittelkupplung 370 axial verschoben werden, sodass die Mittelkupplung 370 in den Zahnradsatz 320 eingreift, um den Planetenträger der ersten Stufe 326 zu erden. Die Nieder- und Hochkupplung 360, 380 werden in der ausgerückten Position gehalten. Wenn sich die Niederkupplung 360 in der ausgerückten Position befindet, ist der Planetenträger der zweiten Stufe 342 nicht mit der stationären Spindel 351 (oder einem anderen stationären Gehäuseabschnitt) verriegelt; und wenn sich die Hochkupplung 380 in der ausgerückten Position befindet, ist die Eingangswelle 310 nicht mit dem Hohlrad 332 verriegelt. 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 die Eingangswelle 310 in der ersten Taktrichtung D1 an. Die Ansicht von 17 beinhaltet durchgezogene Pfeile, die den Kraftfluss innerhalb der Kraftübertragungsbaugruppe 132 im Warmstartmodus darstellen. 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 334 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 an dem Motor 120 montierten Antriebsplatte 309 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 an dem Motor 120 angebrachte Antriebsplatte 309 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.
Um in einen anderen Modus überzugehen, werden die Solenoidvorrichtungen 450, 470 ausgerückt (in diesem Beispiel stromlos) und die Mittelkupplung 370 kann zurück in die ausgerückte Position bewegt werden. Dies kann auf mehrere Arten implementiert sein. In einem Beispiel kann eine Feder (nicht gezeigt) auf der zweiten Seite der Mittelkupplung 370 bereitgestellt werden, sodass die Feder nach Entfernen der Kraft von den Solenoidvorrichtungen 450, 470 die Mittelkupplung 370 zurück in die ausgerückte Position vorspannt. In einem anderen Beispiel kann eine Feder (nicht gezeigt) innerhalb der Solenoidvorrichtungen 450, 470 bereitgestellt werden, sodass die Federn bei Deaktivierung der Solenoidvorrichtungen 450, 470 die Anker 457, 477 und damit die Gestänge 452, 472, Betätigungsstifte 456, 476 und die Mittelkupplung 370 zurück in die ausgerückten Positionen ziehen. In einem weiteren Beispiel können die Solenoidvorrichtungen 450, 470 mit einem Zugbefehl (z. B. mit einem entgegengesetzten Strom zum Einrückbefehl) versehen sein, der dazu dient, die Anker 457, 477, die Gestänge 452, 472, die Betätigungsstifte 456, 476 und die Mittelkupplung 370 zurück in die ausgerückten Positionen zu ziehen.
Es wird nun auf 15 Bezug genommen, eine weitere Teilquerschnittsansicht der Kraftübertragungsbaugruppe durch die Linie 15-15 von 7 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung 132, um den Betrieb im Boost-Modus und Erzeugungsmodus zu beschreiben. Die Ansicht von 15 stellt insbesondere die Hochkupplung 380 in der ausgerückten Position dar. Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 11 ist die Hochkupplung 380 konfiguriert, um von den Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530 über die Gestänge 492, 512, 532 und Betätigungsstifte 496, 516, 536 betätigt zu werden. Wie oben angemerkt, kann die Hochkupplung 380 derart montiert sein, dass die Hochkupplung 380 eine Gleitnabe 388 umgibt.
Wie oben beschrieben, sind die Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530 innerhalb oder an den der Solenoidstützelementen (oder Gehäuse) 499, 539 montiert, obwohl andere Anordnungen möglich sind. Wenn die Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530 mit dem Einrückbefehl versehen sind, stehen die Anker 497, 517, 537 aus den Vorrichtungen 490, 510, 530 hervor, um die Gestänge 493, 513, 533 um die Schwenkelemente 494, 514, 534 auf der ersten Fläche 393 des Reaktionselements 392 zu schwenken, sodass die Betätigungsstifte 496, 516, 536 die Hochkupplung 380 axial in den Zahnradsatz 320 neu positionieren. In diesem Beispiel werden die Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530 zum Ausrücken erregt und zum Einrücken abgeschaltet. Somit stellt die Ansicht in 15 die erregte Betätigung der Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530 (wie durch gestrichelte Pfeile angegeben) dar, welche die Hochkupplung 380 in der ausgerückten Position hält oder positioniert. Anschließend kann zum Übergang in die ausgerückte Position der Strom zu den Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530 unterbrochen werden, um in die ausgerückte Position überzugehen, und eine Feder in den Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530, an der Hochkupplung 380 oder an der Gleitnabe 388 kann die Hochkupplung 380 in die eingerückte Position drängen, siehe 18 und 19.
In der Ausführungsform in den 15, 18 und 19 ermöglicht die Gleitnabe 388 eine Interaktion zwischen dem Zahnradsatz 320 und der Hochkupplung 380. Im Allgemeinen verriegelt das Neupositionieren der Gleitnabe 388 die Eingangswelle 310 selektiv mit der Hohlradabdeckung 333, wodurch die Eingangswelle 310 mit dem Hohlrad 332 verriegelt wird. Insbesondere ist das Sonnenrad der ersten Stufe 322 mit der Gleitnabe 388 verzahnt. Wenn die Hochkupplung 380 eingerückt ist, drückt eine Feder die Gleitnabe 388 und damit das Sonnenrad der ersten Stufe 322 so, dass das Sonnenrad der ersten Stufe 322 mit einem oder mehreren Eingriffselementen 387 an der Hohlradabdeckung 333 in Eingriff steht, was zu einer Drehverbindung zwischen der Eingangswelle 310 und der Hohlradabdeckung 333 und damit zwischen der Eingangswelle 310 und dem Hohlrad 332 führt. Im Allgemeinen können die Eingriffselemente der Hochkupplung 387 eine beliebige geeignete Konfiguration aufweisen, einschließlich Schlitzen, Verriegelungen oder Taschen, die das Sonnenrad der ersten Stufe 322 aufnehmen, in diesem Beispiel auf Grundlage der Position der Gleitnabe 388 und der Hochkupplung 380.
Wenn sich die Niederkupplung 360 in der ausgerückten Position befindet, ist der Planetenträger der zweiten Stufe 342 nicht mit der stationären Spindel 351 (oder einem anderen stationären Gehäuseabschnitt) verriegelt; und wenn sich die Mittelkupplung 370 in der ausgerückten Position befindet, ist der Planetenträger der ersten Stufe 326 nicht mit der stationären Spindel 351 (oder einem anderen stationären Gehäuseabschnitt) verriegelt. In dieser Anordnung ist die Kraftübertragungsbaugruppe 132 konfiguriert, um im Boost-Modus oder Erzeugungsmodus zu arbeiten. Um in einen anderen Modus überzugehen, werden die Solenoidvorrichtungen 490, 510, 530 ausgerückt (z. B. in diesem Beispiel erregt) und die Hochkupplung 380 kann zurück in die ausgerückte Position bewegt werden.
Die Ansicht von 18 beinhaltet durchgezogene Pfeile, die den Kraftfluss innerhalb der Kraftübertragungsbaugruppe 132 während des Boost-Modus darstellen. 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 die Eingangswelle 310 durch die Hochkupplung 380 (in Zusammenarbeit mit der Hohlradabdeckung 333, der Gleitnabe 388 und dem Sonnenrad der ersten Stufe 322) mit dem Hohlrad 332 verriegelt. Infolgedessen treibt die Drehung der Eingangswelle 310 das Hohlrad 332 sowie das Sonnenrad der ersten Stufe 322, die Planetenräder der ersten Stufe 324, den Planetenträger der ersten Stufe 326, das Sonnenrad der zweiten Stufe 334 und die Planetenräder der zweiten Stufe 340 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 eine sich mit der an dem Motor 120 montierten Antriebsplatte 309 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 an dem Motor 120 montierte Antriebsplatte 309 mit ungefähr 2500 U/min. Dementsprechend kann die elektrische Maschine 134 normale Betriebsdrehzahlen aufweisen, während dem Motor 120 eine geeignete Boost-Drehzahl bereitgestellt wird.
Die Ansicht von 19 beinhaltet durchgezogene Pfeile, die den Kraftfluss innerhalb der Kraftübertragungsbaugruppe 132 während des Erzeugungsmodus darstellen. Die Kraftübertragungsbaugruppe 132 weist die gleiche Konfiguration auf, um einen Erzeugungsmodus wie im Boost-Modus bereitzustellen. Im Erzeugungsmodus treibt der Motor 120 jedoch die Kraftübertragungsbaugruppe 132 und damit die elektrische Maschine 134 an.
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 380 wie oben beschrieben eingerückt, um die Kraftübertragungsbaugruppe 132 im Erzeugungsmodus zu betreiben.
Im Erzeugungsmodus dreht der Motor 120 die Antriebsplatte 309, die 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 340 an, die jeweils das Sonnenrad der ersten Stufe 322 und das Sonnenrad der zweiten Stufe 334 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 kann der kombinierte Anlassergenerator ferner eine Kupplungsanordnung mit einer ersten, zweiten und dritten Kupplung beinhalten, die mit elektromechanischen Solenoidvorrichtungen betätigt werden, die an einer Nockenansteuerungsbaugruppe montiert sind. Auf diese Weise werden die Kupplungen in Bezug auf den Zahnradsatz axial neu positioniert, um axial zwischen einer eingerückten und einer ausgerückten Position zu schalten, wodurch der Kraftfluss innerhalb der Kraftübertragungsbaugruppe modifiziert wird. Die Verwendung der elektromechanischen Solenoidvorrichtungen, um die Sperrklauenkupplungen neu zu positionieren, stellt eine kompakte Getriebe- und Anlassergenerator-Baugruppe bereit, die möglicherweise keine elektrohydraulischen Hochdruckmagnete benötigt, während eine verbesserte Verpackung, Drahtführung und Packungsgröße ermöglicht wird.
Außerdem werden die folgenden Beispiele bereitgestellt, die zur Vereinfachung der Bezugnahme nummeriert sind:
1. 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; und eine Betätigungsbaugruppe, die mindestens eine elektromechanische Solenoidvorrichtung beinhaltet, die konfiguriert ist, um die mindestens eine Kupplung selektiv 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. Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Beispiel 1, wobei die Betätigungsbaugruppe ein Reaktionselement beinhaltet, das im Allgemeinen scheibenförmig ist, wobei die mindestens eine elektromechanische Solenoidvorrichtung am Reaktionselement angebracht ist.
3. Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Beispiel 2, wobei das Reaktionselement eine erste Reaktionselementfläche und eine zweite Reaktionselementfläche aufweist, die der ersten Reaktionselementfläche gegenüberliegt und auf die mindestens eine Kupplung ausgerichtet ist, wobei die mindestens eine elektromechanische Solenoidvorrichtung eine erste elektromechanische Solenoidvorrichtung mit einem ersten Anker aufweist, wobei die Betätigungsbaugruppe ferner ein erstes Gestänge mit einem ersten Betätigungsstift, der mit der mindestens einen Kupplung gekoppelt ist, ein erstes Gestängeelement, das sich zwischen dem ersten Anker und dem ersten Betätigungsstift erstreckt, und ein erstes Schwenkelement aufweist, das an der ersten Reaktionselementfläche angebracht und mit dem ersten Verbindungselement gekoppelt ist, sodass das erste Verbindungselement um das erste Schwenkelement schwenkbar ist.
4. ist. Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Beispiel 3, wobei die erste elektromechanische Solenoidvorrichtung derart an einem Umfang des Reaktionselements angebracht ist, dass eine Betätigung des ersten Ankers das erste Verbindungselement schwenkt und den ersten Betätigungsstift und die mindestens eine Kupplung zwischen der ausgerückten und eingerückten Position axial verschiebt.
5. Kombinierte Anlassergenerator-Vorrichtung nach Beispiel 4, wobei die mindestens eine Kupplung eine erste Kupplung und eine zweite Kupplung beinhaltet, die jeweils selektiv zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position positionierbar sind, und wobei die erste elektromechanische Solenoidvorrichtung dazu konfiguriert ist, die erste Kupplung neu zu positionieren, und wobei die mindestens eine elektromechanische Solenoidvorrichtung ferner eine zweite elektromechanische Solenoidvorrichtung beinhaltet, die dazu konfiguriert ist, die zweite Kupplung neu zu positionieren.
6. Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Beispiel 5, wobei die zweite elektromechanische Solenoidvorrichtung einen zweiten Anker beinhaltet, wobei die Betätigungsbaugruppe ferner ein zweites Gestänge mit einem zweiten Betätigungsstift beinhaltet, der an die zweite Kupplung gekoppelt ist, ein zweites Verbindungselement, das sich zwischen dem zweiten Anker und dem zweiten Betätigungsstift erstreckt, und ein zweites Schwenkelement beinhaltet, das an der Fläche des ersten Reaktionselements montiert und an das zweite Verbindungselement gekoppelt ist, sodass das zweite Verbindungselement um das zweite Schwenkelement schwenkbar ist, und wobei die zweite elektromechanische Solenoidvorrichtung an dem Umfang des Reaktionselements montiert ist, sodass eine Betätigung des zweiten Ankers das zweite Verbindungselement schwenkt und den zweiten Betätigungsstift und die zweite Kupplung zwischen der ausgerückten und eingerückten Position axial verschiebt.
7. Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Beispiel 6, wobei die Betätigungsbaugruppe mindestens ein Paar der ersten elektromechanischen Solenoidvorrichtungen und mindestens ein Paar der zweiten elektromechanischen Vorrichtungen beinhaltet.
8. Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Beispiel 6, wobei jede der ersten und zweiten elektromechanischen Solenoidvorrichtung ein Verbindungselement beinhaltet, das konfiguriert ist, um Strom zu empfangen, um die erste und zweite elektromechanische Solenoidvorrichtung mit Energie zu versorgen.
9. Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Beispiel 6, 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.
10. 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 mindestens eine elektromechanische Solenoidvorrichtung ferner eine dritte elektromechanische Solenoidvorrichtung beinhaltet, die konfiguriert ist, um die dritte Kupplung neu zu positionieren, wobei die dritte elektromechanische Solenoidvorrichtung ferner ein drittes Gestänge mit einem dritten Betätigungsstift beinhaltet, der mit der dritten Kupplung gekoppelt ist, ein drittes Verbindungselement, das sich zwischen dem dritten Anker und dem dritten Betätigungsstift erstreckt, und ein drittes Schwenkelement beinhaltet, das an der Fläche des ersten Reaktionselements angebracht und mit dem dritten Verbindungselement so gekoppelt ist, dass das dritte Verbindungselement um das dritte Schwenkelement schwenkbar ist, und wobei die dritte elektromechanische Solenoidvorrichtung am Umfang des Reaktionselements angebracht ist, sodass eine Betätigung des dritten Ankers das dritte Verbindungselement schwenkt und den dritten Betätigungsstift und die dritte Kupplung axial zwischen der ausgerückten und der eingerückten Position verschiebt.
11. Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Beispiel 10, 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 sich die zweite Kupplung in einem Warmstartmodus in der eingerückten Position befindet, um den Planetenträger der ersten 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.
12. Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Beispiel 11, wobei sich die dritte Kupplung in einem Boost-Modus in der eingerückten Position befindet, um die Eingangswelle 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 die Eingangswelle 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 den Planetenrädern 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.
13. 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.
14. 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 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, zweite und dritte Übersetzungsverhältnis in der ersten Kraftflussrichtung und das vierte Übersetzungsverhältnis in der zweiten Kraftflussrichtung zu bewirken; eine Betätigungsbaugruppe, die mindestens eine elektromechanische Solenoidvorrichtung beinhaltet, die konfiguriert ist, um die mindestens eine Kupplung selektiv aus einer ausgerückten Position, in der die mindestens eine Kupplung vom Zahnradsatz entkoppelt ist, in eine eingerückte Position zu schalten, in der die mindestens eine Kupplung mit dem Zahnradsatz gekoppelt ist; und eine Steuerung, die mit der mindestens einen elektromechanischen Solenoidvorrichtung gekoppelt ist, um die elektromechanische Solenoidvorrichtung selektiv zu erregen und zu schalten.
15. Antriebsstrangbaugruppe nach Beispiel 14, wobei die Betätigungsbaugruppe ein Reaktionselement beinhaltet, das im Allgemeinen scheibenförmig ist, wobei die mindestens eine elektromechanische Solenoidvorrichtung an dem Reaktionselement angebracht ist, wobei das Reaktionselement eine erste Reaktionselementfläche und eine zweite Reaktionselementfläche beinhaltet, der ersten Reaktionselementfläche gegenüberliegend und auf die mindestens eine Kupplung ausgerichtet, wobei die mindestens eine elektromechanische Solenoidvorrichtung eine erste elektromechanische Solenoidvorrichtung mit einem ersten Anker beinhaltet, wobei die erste elektromechanische Solenoidvorrichtung an einem Umfang des Reaktionselements angebracht ist, und wobei die Betätigungsbaugruppe ferner ein erstes Gestänge mit einem ersten Betätigungsstift, der mit der mindestens einen Kupplung gekoppelt ist, einem ersten Verbindungselement, das sich zwischen dem ersten Anker und dem ersten Betätigungsstift erstreckt, und einem ersten Schwenkelement beinhaltet, das an der ersten Reaktionselementfläche angebracht und mit dem ersten Verbindungselement gekoppelt ist, sodass die Betätigung des ersten Ankers das erste Verbindungselement um das Schwenkelement schwenkt und den ersten Betätigungsstift und die mindestens eine Kupplung zwischen der ausgerückten und eingerückten Position axial verschiebt.
Nach Einschätzung eines Fachmanns können bestimmte Aspekte des offenbarten Gegenstands als Verfahren, System (z. B. ein in einem Arbeitsfahrzeug enthaltenes Arbeitsfahrzeugsteuersystem) oder Computerprogrammprodukt ausgeführt werden. Dementsprechend können bestimmte Ausführungsformen vollständig als Hardware, vollständig als Software (einschließlich Firmware, residenter Software, Mikrocode usw.) oder als Kombination von Soft- und Hardware (und anderen) Merkmalen implementiert werden. Darüber hinaus können bestimmte Ausführungsformen in Form eines Computerprogramms auf einem computertauglichen Speichermedium mit einem computertauglichen Programmcode im Medium ausgeführt werden.
Es kann jedes geeignete computertaugliche oder computerlesbare Medium verwendet werden. Das computertaugliche Medium kann ein computerlesbares Signalmedium oder ein computerlesbares Speichermedium sein. Ein computerverwendbares oder computerlesbares Speichermedium (einschließlich einer Speichervorrichtung, die einem Computersystem oder einer elektronischen Client-Vorrichtung zugeordnet ist) kann beispielsweise ein elektronisches, magnetisches, optisches, elektromagnetisches, Infrarot- oder Halbleitersystem, Apparat, Vorrichtung oder eine geeignete Kombination der vorgenannten sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Konkretere Beispiele (eine nicht vollständige Liste) des computerlesbaren Mediums würden Folgendes beinhalten: eine elektrische Verbindung mit einem oder mehreren Kabeln, eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM oder Flash-Speicher), einen optischen Speicher, einen tragbaren Nur-Lese-Speicher (CD-ROM), eine optische Speichervorrichtung. Im Zusammenhang mit diesem Dokument kann ein computerverwendbares oder computerlesbares Speichermedium jedes physische Medium sein, das ein Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit dem Befehlsausführungssystem, der Vorrichtung oder des Geräts enthalten oder speichern kann.
Ein computerlesbares Signalmedium kann ein sich verbreitendes Datensignal mit einem darin enthaltenen computerlesbaren Programmcode beinhalten, beispielsweise im Basisband oder als Teil einer Trägerwelle. Ein solches sich ausbreitendes Signal kann eine Vielzahl von Formen annehmen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, elektromagnetische, optische oder eine geeignete Kombination davon. Ein computerlesbares Signalmedium kann nicht-transitorisch sein und kann jedes computerlesbare Medium sein, das kein computerlesbares Speichermedium ist und das ein Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem Befehlsausführungssystem, einer Vorrichtung oder einem Gerät kommunizieren, verbreiten oder transportieren kann.
Aspekte bestimmter Ausführungsformen, die hierin beschrieben sind, können mit Bezug auf Flussdiagrammdarstellungen und/oder Blockdiagramme von Verfahren, Geräten (Systemen) und Computerprogrammen entsprechend den Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden. Es wird vorausgesetzt, dass jeder Block von solchen Flussdiagrammdarstellungen und/oder Blockdiagrammen und Kombinationen von Blöcken in solchen Flussdiagrammdarstellungen und/oder Blockdiagrammen durch Computerprogrammanweisungen implementiert werden kann. Diese Computerprogrammanweisungen können einem Prozessor eines Universalcomputers, eines speziellen Computers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung zur Herstellung einer Maschine zur Verfügung gestellt werden, so dass die Anweisungen, die über den Prozessor des Computers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden, eine Einrichtung zur Ausführung der im Flussdiagramm und/oder Blockdiagrammblock oder in Blockdiagrammblöcken angegebenen Funktionen/Akten erstellen.
Diese Computerprogrammanweisungen können auch in einem computerlesbaren Speicher gespeichert werden, der einen Computer oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung anweisen kann, auf eine bestimmte Weise zu funktionieren, so dass die im computerlesbaren Speicher gespeicherten Anweisungen einen Fertigungsgegenstand erzeugen, einschließlich Anweisungen, welche die im Flussdiagramm und/oder Blockdiagramm oder in Blocks spezifizierte Funktion/Handlung implementieren.
Die Computerprogrammanweisungen können auch in einen Computer oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung geladen werden, um eine Reihe von Betriebsschritten zu veranlassen, die auf dem Computer oder einer anderen programmierbaren Vorrichtung ausgeführt werden, um einen computerimplementierten Prozess zu erzeugen, so dass die Anweisungen, die auf dem Computer oder einer anderen programmierbaren Vorrichtung ausgeführt werden, Schritte zur Implementierung der im Flussdiagramm und/oder Blockdiagrammblock oder den -blöcken angegebenen Funktionen/Handlungen bereitstellen.
Jedes Flussdiagramm und Blockdiagramm in den Abbildungen oder einer ähnlichen vorherigen Erläuterung kann die Architektur, Funktionalität und Funktionsweise möglicher Implementierungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen. In diesem Zusammenhang kann jeder Block im Flussdiagramm oder in den Blockdiagrammen ein Modul, Segment oder einen Teil des Codes darstellen, der eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zur Implementierung der angegebenen logischen Funktionen beinhaltet. Es ist auch zu beachten, dass in einigen alternativen Implementierungen die im Block (oder anderweitig hierin beschrieben) angegebenen Funktionen in der in den Abbildungen angegebenen Reihenfolge erscheinen können. So können beispielsweise zwei aufeinanderfolgende Blöcke (oder zwei aufeinanderfolgende Vorgänge) im Grunde genommen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke (oder Vorgänge) können manchmal in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden, wobei dies von der jeweiligen Funktionalität abhängt. Außerdem wird darauf hingewiesen, dass jeder Block eines Blockdiagramms und/oder einer Flussdiagrammdarstellung und Kombinationen von Blöcken in einem Blockdiagramm und/oder einer Flussdiagrammdarstellung durch auf Hardware basierende Spezialsysteme implementiert werden kann, welche die spezifizierten Funktionen oder Handlungen ausführen, oder durch Kombinationen von Hardware und Computeranweisungen für spezielle Zwecke.
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 Betätigungsbaugruppe, die mindestens eine elektromechanische Solenoidvorrichtung umfasst, die konfiguriert ist, um die mindestens eine Kupplung selektiv 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.
Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Betätigungsbaugruppe ein Reaktionselement beinhaltet, das im Allgemeinen scheibenförmig ist, wobei die mindestens eine elektromechanische Solenoidvorrichtung an dem Reaktionselement montiert ist.
Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Reaktionselement eine erste Reaktionselementfläche und eine zweite Reaktionselementfläche beinhaltet, die der ersten Reaktionselementfläche gegenüberliegt und auf die mindestens eine Kupplung ausgerichtet ist, wobei die mindestens eine elektromechanische Solenoidvorrichtung eine erste elektromechanische Solenoidvorrichtung mit einem ersten Anker beinhaltet, wobei die Betätigungsbaugruppe ferner ein erstes Gestänge mit einem ersten Betätigungsstift, der an die mindestens eine Kupplung gekoppelt ist, ein erstes Verbindungselement, das sich zwischen dem ersten Anker und dem ersten Betätigungsstift erstreckt, und ein erstes Schwenkelement beinhaltet, das an der Fläche des ersten Reaktionselements montiert und derart an das erste Verbindungselement gekoppelt ist, dass das erste Verbindungselement um das erste Schwenkelement schwenkbar ist.
Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die erste elektromechanische Solenoidvorrichtung derart an einem Umfang des Reaktionselements angebracht ist, dass eine Betätigung des ersten Ankers das erste Verbindungselement schwenkt und den ersten Betätigungsstift und die mindestens eine Kupplung zwischen der ausgerückten und eingerückten Position axial verschiebt.
Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die mindestens eine Kupplung eine erste Kupplung und eine zweite Kupplung beinhaltet, die jeweils selektiv zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position positionierbar sind, und wobei die erste elektromechanische Solenoidvorrichtung konfiguriert ist, um die erste Kupplung neu zu positionieren, und wobei die mindestens eine elektromechanische Solenoidvorrichtung ferner eine zweite elektromechanische Solenoidvorrichtung beinhaltet, die konfiguriert ist, um die zweite Kupplung neu zu positionieren.
Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die zweite elektromechanische Solenoidvorrichtung einen zweiten Anker beinhaltet, wobei die Betätigungsbaugruppe ferner ein zweites Gestänge mit einem zweiten Betätigungsstift, der an die zweite Kupplung gekoppelt ist, ein zweites Verbindungselement, das sich zwischen dem zweiten Anker und dem zweiten Betätigungsstift erstreckt, und ein zweites Schwenkelement beinhaltet, das an der ersten Reaktionselementfläche montiert und derart an das zweite Verbindungselement gekoppelt ist, dass das zweite Verbindungselement um das zweite Schwenkelement schwenkbar ist, und wobei die zweite elektromechanische Solenoidvorrichtung derart an dem Umfang des Reaktionselements montiert ist, dass eine Betätigung des zweiten Ankers das zweite Verbindungselement schwenkt und den zweiten Betätigungsstift und die zweite Kupplung zwischen der ausgerückten und eingerückten Position axial verschiebt.
Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Betätigungsbaugruppe mindestens ein Paar der ersten elektromechanischen Solenoidvorrichtungen und mindestens ein Paar der zweiten elektromechanischen Vorrichtungen beinhaltet.
Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei jede der ersten und zweiten elektromechanischen Solenoidvorrichtungen ein Verbindungselement beinhaltet, das konfiguriert ist, um jeweils Strom aufzunehmen, um die erste und zweite elektromechanische Solenoidvorrichtung mit Energie zu versorgen.
Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, 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 einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die mindestens eine Kupplung ferner eine dritte Kupplung beinhaltet, die selektiv zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position positionierbar ist, wobei die mindestens eine elektromechanische Solenoidvorrichtung ferner eine dritte elektromechanische Solenoidvorrichtung beinhaltet, die konfiguriert ist, um die dritte Kupplung neu zu positionieren, wobei die dritte elektromechanische Solenoidvorrichtung einen dritten Anker beinhaltet, wobei die Betätigungsbaugruppe ferner ein drittes Gestänge mit einem dritten Betätigungsstift, der an die dritte Kupplung gekoppelt ist, ein drittes Verbindungselement, das sich zwischen dem dritten Anker und dem dritten Betätigungsstift erstreckt, und ein drittes Schwenkelement beinhaltet, das an der ersten Reaktionselementfläche angebracht und an das dritte Verbindungselement gekoppelt ist, sodass das dritte Verbindungselement um das dritte Schwenkelement schwenkbar ist, und wobei die dritte elektromechanische Solenoidvorrichtung derart an dem Umfang des Reaktionselements angebracht ist, dass eine Betätigung des dritten Ankers das dritte Verbindungselement schwenkt und den dritten Betätigungsstift und die dritte Kupplung axial zwischen der ausgerückten und eingerückten Position verschiebt.
Kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung nach Anspruch 10, 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 den Planetenträger der ersten 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 11, wobei sich die dritte Kupplung in einem Boost-Modus in der eingerückten Position befindet, um die Eingangswelle 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 die Eingangswelle 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 den Planetenrädern 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, 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.
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; eine Betätigungsbaugruppe, die mindestens eine elektromechanische Solenoidvorrichtung umfasst, die konfiguriert ist, um die mindestens eine Kupplung selektiv 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; und eine Steuerung, die mit der mindestens einen elektromechanischen Solenoidvorrichtung gekoppelt ist, um die elektromechanische Solenoidvorrichtung selektiv zu erregen und zu verschieben.
Antriebsstrangbaugruppe nach Anspruch 14, wobei die Betätigungsbaugruppe ein Reaktionselement beinhaltet, das im Allgemeinen scheibenförmig ist, wobei die mindestens eine elektromechanische Solenoidvorrichtung an dem Reaktionselement angebracht ist.
Antriebsstrangbaugruppe nach Anspruch 15, wobei das Reaktionselement eine erste Reaktionselementfläche und eine zweite Reaktionselementfläche beinhaltet, die der ersten Reaktionselementfläche gegenüberliegt und auf die mindestens eine Kupplung ausgerichtet ist, wobei die mindestens eine elektromechanische Solenoidvorrichtung eine erste elektromechanische Solenoidvorrichtung mit einem ersten Anker beinhaltet, wobei die erste elektromechanische Solenoidvorrichtung an einem Umfang des Reaktionselements angebracht ist, und wobei die Betätigungsbaugruppe ferner ein erstes Gestänge mit einem ersten Betätigungsstift, der an die mindestens eine Kupplung gekoppelt ist, einem ersten Verbindungselement, das sich zwischen dem ersten Anker und dem ersten Betätigungsstift erstreckt, und einem ersten Schwenkelement beinhaltet, das derart an der Fläche des ersten Reaktionselements angebracht und an das erste Verbindungselement gekoppelt ist, dass die Betätigung des ersten Ankers das erste Verbindungselement um das Schwenkelement schwenkt und den ersten Betätigungsstift und die mindestens eine Kupplung zwischen der ausgerückten und der eingerückten Position axial verschiebt.
Antriebsstrangbaugruppe nach Anspruch 16, wobei die mindestens eine Kupplung eine erste Kupplung und eine zweite Kupplung beinhaltet, die jeweils selektiv zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position positionierbar sind, und wobei die erste elektromechanische Solenoidvorrichtung konfiguriert ist, um die erste Kupplung neu zu positionieren, und wobei die mindestens eine elektromechanische Solenoidvorrichtung ferner eine zweite elektromechanische Solenoidvorrichtung beinhaltet, die konfiguriert ist, um die zweite Kupplung neu zu positionieren, wobei die zweite elektromechanische Solenoidvorrichtung einen zweiten Anker beinhaltet, wobei die Betätigungsbaugruppe ferner ein zweites Gestänge mit einem zweiten Betätigungsstift, der an die zweite Kupplung gekoppelt ist, ein zweites Verbindungselement, das sich zwischen dem zweiten Anker und dem zweiten Betätigungsstift erstreckt, und ein zweites Schwenkelement beinhaltet, das an der ersten Reaktionselementfläche montiert und derart an das zweite Verbindungselement gekoppelt ist, dass das zweite Verbindungselement um das zweite Schwenkelement schwenkbar ist, und wobei die zweite elektromechanische Solenoidvorrichtung derart an dem Umfang des Reaktionselements montiert ist, dass eine Betätigung des zweiten Ankers das zweite Verbindungselement schwenkt und den zweiten Betätigungsstift und die zweite Kupplung zwischen der ausgerückten und eingerückten Position axial verschiebt.
Antriebsstrangbaugruppe nach Anspruch 17, wobei die mindestens eine Kupplung ferner eine dritte Kupplung beinhaltet, die selektiv zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position positionierbar ist, wobei die mindestens eine elektromechanische Solenoidvorrichtung ferner eine dritte elektromechanische Solenoidvorrichtung beinhaltet, die konfiguriert ist, um die dritte Kupplung neu zu positionieren, wobei die dritte elektromechanische Solenoidvorrichtung einen dritten Anker beinhaltet, wobei die Betätigungsbaugruppe ferner ein drittes Gestänge mit einem dritten Betätigungsstift, der an die dritte Kupplung gekoppelt ist, ein drittes Verbindungselement, das sich zwischen dem dritten Anker und dem dritten Betätigungsstift erstreckt, und ein drittes Schwenkelement beinhaltet, das an der ersten Reaktionselementfläche angebracht und an das dritte Verbindungselement gekoppelt ist, sodass das dritte Verbindungselement um das dritte Schwenkelement schwenkbar ist, und wobei die dritte elektromechanische Solenoidvorrichtung derart an dem Umfang des Reaktionselements angebracht ist, dass eine Betätigung des dritten Ankers das dritte Verbindungselement schwenkt und den dritten Betätigungsstift und die dritte Kupplung axial zwischen der ausgerückten und eingerückten Position verschiebt.
Antriebsstrangbaugruppe nach Anspruch 18, wobei die Betätigungsbaugruppe mindestens ein Paar der ersten elektromechanischen Solenoidvorrichtungen, mindestens ein Paar der zweiten elektromechanischen Vorrichtungen und mindestens ein Paar der dritten elektromechanischen Vorrichtungen beinhaltet.
Antriebsstrangbaugruppe nach Anspruch 19, 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, wobei sich die zweite Kupplung in einem Warmstartmodus in der eingerückten Position befindet, um den Planetenträger der ersten 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, wobei sich die dritte Kupplung in einem Boost-Modus in der eingerückten Position befindet, um die Eingangswelle 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 die Eingangswelle 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 den Planetenrädern 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.