DE102021123161A1

DE102021123161A1 - Antriebssystem für ein elektro- oder hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE102021123161A1
Application number: DE102021123161.2A
Authority: DE
Inventors: Matthew David Hammond; Gregory Daniel Goleski; Bryant L. Poynter; David Gon Oh; Bhaskar Marathe
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-09-08
Filing date: 2021-09-07
Publication date: 2022-03-10
Also published as: CN114148159A; US20220074477A1; US11732790B2

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein Antriebssystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug bereit. Ein Fahrzeug beinhaltet einen Motor, eine elektrische Maschine, einen Drehmomentwandler, eine Schweißkonstruktion, eine Motortrennkupplung und eine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung. Der Motor weist eine Kurbelwelle auf. Die elektrische Maschine weist einen Rotor auf. Der Drehmomentwandler weist ein Pumpenrad und ein Turbinenrad auf. Die Schweißkonstruktion ist dazu konfiguriert, sich um eine Achse zu drehen und Leistung von der Kurbelwelle und dem Rotor auf das Pumpenrad zu übertragen. Die Schweißkonstruktion weist eine erste Nabe, eine zweite Nabe, eine Drehmomentwandlerabdeckung, ein Pumpenradgehäuse und eine dritte Nabe auf. Die Motortrennkupplung ist dazu konfiguriert, die Kurbelwelle drehbar mit der Schweißkonstruktion zu verbinden und von dieser zu trennen. Die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung ist dazu konfiguriert, das Turbinenrad drehbar mit der Schweißkonstruktion zu verbinden und von dieser zu trennen.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung betrifft Antriebsstrangsysteme für Elektro- und Hybridfahrzeuge
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Hybrid- und Elektrofahrzeuge beinhalten Antriebsstrangsysteme, die dazu konfiguriert sind, Drehmoment und Leistung von einem oder mehreren Triebwerken (z. B. einem Motor oder einer elektrischen Maschine) auf die Räder des Fahrzeugs zu übertragen.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeug beinhaltet einen Motor, eine elektrische Maschine, einen Drehmomentwandler, eine Schweißkonstruktion, eine Motortrennkupplung und eine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung. Der Motor weist eine Kurbelwelle auf. Die elektrische Maschine weist einen Rotor auf. Der Drehmomentwandler weist ein Pumpenrad und ein Turbinenrad auf. Das Pumpenrad und das Turbinenrad weisen jeweils Schaufeln auf. Die Schweißkonstruktion ist dazu konfiguriert, sich um eine Achse zu drehen und Leistung von der Kurbelwelle und dem Rotor auf das Pumpenrad zu übertragen. Die Schweißkonstruktion weist eine erste Nabe, eine zweite Nabe, eine Drehmomentwandlerabdeckung, ein Pumpenradgehäuse und eine dritte Nabe auf. Die zweite Nabe ist an der ersten Nabe gesichert und ist relativ zu der Achse radial außerhalb der ersten Nabe angeordnet. Die zweite Nabe weist einen ersten und einen zweiten Vorsprung auf, die sich in entgegengesetzten Richtungen relativ zu der Achse axial nach aul en erstrecken. Der erste und der zweite Vorsprung definieren einen ersten bzw. einen zweiten Satz von Verzahnungen. Der zweite Vorsprung definiert einen Keil. Die Drehmomentwandlerabdeckung ist an der zweiten Nabe gesichert und ist relativ zu der Achse radial außerhalb der zweiten Nabe angeordnet. Das Pumpenradgehäuse ist an der Drehmomentwandlerabdeckung gesichert, ist relativ zu der Achse radial innerhalb der Drehmomentwandlerabdeckung angeordnet und ist auf einer gegenüberliegenden Seite der Turbinenradschaufeln relativ zu der zweiten Nabe und der Drehmomentwandlerabdeckung angeordnet. Die Pumpenradschaufeln sind an einer Innenfläche des Pumpenradgehäuses gesichert. Die dritte Nabe ist an dem Pumpenradgehäuse gesichert, erstreckt sich relativ zu der Achse axial weg von der Drehmomentwandlerabdeckung und ist auf einer gegenüberliegenden Seite der Turbinenradschaufeln relativ zu der zweiten Nabe angeordnet. Die Motortrennkupplung ist dazu konfiguriert, die Kurbelwelle drehbar mit der Schweißkonstruktion zu verbinden und von dieser zu trennen. Die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung ist dazu konfiguriert, das Turbinenrad drehbar mit der Schweißkonstruktion zu verbinden und von dieser zu trennen.
Ein Fahrzeugantriebsstrang beinhaltet einen Drehmomentwandler, eine Eingangswelle, eine Schweißkonstruktion und eine Ausgangswelle. Der Drehmomentwandler weist ein Pumpenrad und ein Turbinenrad auf. Das Pumpenrad und das Turbinenrad weisen jeweils Schaufeln auf. Die Schweißkonstruktion ist dazu konfiguriert, sich um eine Achse zu drehen und Leistung von der Eingangswelle auf das Pumpenrad zu übertragen. Die Schweißkonstruktion weist eine Nabe, eine Drehmomentwandlerabdeckung und ein Pumpenradgehäuse auf. Die Nabe weist einen ersten und einen zweiten Vorsprung auf, die sich in entgegengesetzten Richtungen relativ zu der Achse axial nach aul en erstrecken. Der erste und der zweite Vorsprung definieren einen ersten bzw. einen zweiten Satz von Verzahnungen. Die Drehmomentwandlerabdeckung ist an der Nabe gesichert und ist relativ zu der Achse radial außerhalb der Nabe angeordnet. Das Pumpenradgehäuse ist an der Drehmomentwandlerabdeckung gesichert, ist relativ zu der Achse radial innerhalb der Drehmomentwandlerabdeckung angeordnet und ist auf einer gegenüberliegenden Seite der Turbinenradschaufeln relativ zu der Nabe und der Drehmomentwandlerabdeckung angeordnet. Die Pumpenradschaufeln sind an einer Innenfläche des Pumpenradgehäuses gesichert. Die Ausgangswelle ist an dem Turbinenrad gesichert.
Eine Schweißkonstruktion für ein Fahrzeugantriebsstrangsystem ist dazu konfiguriert, sich um eine Achse zu drehen und Leistung an einen Drehmomentwandler zu übertragen. Der Drehmomentwandler weist ein Pumpenrad und ein Turbinenrad auf. Die Schweißkonstruktion weist eine erste Nabe, eine Drehmomentwandlerabdeckung und ein Pumpenradgehäuse auf. Die erste Nabe weist einen ersten und einen zweiten Vorsprung auf, die sich in entgegengesetzten Richtungen relativ zu der Achse axial nach aul en erstrecken. Der erste und der zweite Vorsprung definieren einen ersten bzw. einen zweiten Satz von Verzahnungen. Der zweite Vorsprung definiert einen Keil. Der erste und der zweite Satz von Verzahnungen sind dazu konfiguriert, einen ersten und einen zweiten Satz von Reibungsplatten in Eingriff zu nehmen. Der Keil ist dazu konfiguriert, einen Rotor einer elektrischen Maschine in Eingriff zu nehmen. Die Drehmomentwandlerabdeckung ist an der ersten Nabe gesichert und ist relativ zu der Achse radial außerhalb der ersten Nabe angeordnet. Das Pumpenradgehäuse ist an der Drehmomentwandlerabdeckung gesichert, ist relativ zu der Achse radial innerhalb der Drehmomentwandlerabdeckung angeordnet und ist auf einer gegenüberliegenden Seite des Turbinenrads relativ zu der ersten Nabe und der Drehmomentwandlerabdeckung angeordnet.
Figurenliste

1 ist eine schematische Veranschaulichung eines repräsentativen Antriebsstrangs eines Hybridelektrofahrzeugs;
2 ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts des Antriebsstrangs, der die elektrische Maschine und den Drehmomentwandler beinhaltet;
3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 in 2 einer Schweißkonstruktion, die eine Unterkomponente des Antriebsstrangs ist;
4 ist eine Querschnittsansicht der Schweißkonstruktion entlang der Linie 4-4 in 2.
5 ist eine Querschnittsansicht der Schweißkonstruktion entlang der Linie 5-5 in 2.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In dieser Schrift sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Dabei versteht es sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedenartige und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt mal stabsgetreu; einige Merkmale könnten vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Deshalb sind in dieser Schrift offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten der Ausführungsformen zu lehren. Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden können, welche in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht werden, um Ausführungsformen herzustellen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben sind. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung eines Hybridelektrofahrzeugs (hybrid electric vehicle - HEV) 10 gemäl einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. 1 veranschaulicht repräsentative Beziehungen zwischen den Komponenten. Die physische Platzierung und Ausrichtung der Komponenten innerhalb des Fahrzeugs können variieren. Das HEV 10 beinhaltet einen Antriebsstrang 12. Der Antriebsstrang 12 beinhaltet einen Motor 14, der ein Getriebe 16 antreibt, das als ein modulares Hybridgetriebe (modular hybrid transmission - MHT) bezeichnet werden kann. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben, beinhaltet das Getriebe 16 eine elektrische Maschine, etwa einen Elektromotor/Generator (M/G) 18, eine zugeordnete Traktionsbatterie 20, einen Drehmomentwandler 22 und ein mehrstufiges Automatikgetriebe oder Schaltgetriebe 24. Der Antriebsstrang 12 beinhaltet Komponenten zur Leistungserzeugung (d. h. Motoren oder Elektromotoren) und die Kraftübertragung. Bei der Kraftübertragung handelt es sich um die Gruppe von Komponenten, welche Kraft an die Antriebsräder abgeben, mit Ausnahme der Komponenten zur Leistungserzeugung. Im Gegensatz dazu umfasst der Antriebsstrang 12 sowohl die Komponenten zur Leistungserzeugung als auch die Kraftübertragung.
Sowohl der Motor 14 als auch der M/G 18 sind Antriebsquellen oder Triebwerke für das HEV 10, die zum Antreiben des HEV 10 konfiguriert sind. Der Motor 14 stellt im Allgemeinen eine Leistungsquelle dar, die eine Brennkraftmaschine, wie etwa einen mit Benzin, Diesel oder Erdgas betriebenen Motor, oder eine Brennstoffzelle beinhalten kann. Der Motor 14 erzeugt eine Motorleistung und ein entsprechendes Motordrehmoment, das dem M/G 18 zugeführt wird, wenn eine Trennkupplung 26 zwischen dem Motor 14 und dem M/G 18 mindestens teilweise eingekuppelt ist. Die Trennkupplung 26 kann als die Motortrennkupplung bezeichnet werden. Der M/G 18 kann durch eine beliebige einer Vielzahl von Arten elektrischer Maschinen umgesetzt sein. Zum Beispiel kann es sich bei dem M/G 18 um einen Permanentmagnet-Synchronmotor handeln. Leistungselektronik konditioniert die Gleichstrom(direct current - DC)-leistung, welche die Batterie 20 bereitstellt, entsprechend den Anforderungen des M/G 18, wie nachfolgend beschrieben wird. Beispielsweise kann die Leistungselektronik dem M/G 18 Dreiphasenwechselstrom (alternating current - AC) bereitstellen.
Wenn die Trennkupplung 26 mindestens teilweise eingekuppelt ist, ist Leistungsfluss von dem Motor 14 zu dem M/G 18 oder von dem M/G 18 zu dem Motor 14 möglich. Beispielsweise kann die Tennkupplung 26 eingekuppelt sein und der M/G 18 als Generator betrieben werden, um durch eine Kurbelwelle 28 und eine M/G-Welle 30 bereitgestellte Drehenergie in elektrische Energie zum Speichern in der Batterie 20 umzuwandeln. Die Trennkupplung 26 kann zudem ausgekuppelt werden, um den Motor 14 vom Rest des Antriebsstrangs 12 zu isolieren, sodass der M/G 18 als alleinige Antriebsquelle für das HEV 10 fungieren kann. Die Welle 30 erstreckt sich durch den M/G 18. Der M/G 18 ist durchgehend mit der Welle 30 antriebsverbunden, wohingegen der Motor 14 nur dann mit der Welle 30 antriebsverbunden ist, wenn die Trennkupplung 26 mindestens teilweise eingekuppelt ist.
Der M/G 18 ist über die Welle 30 mit dem Drehmomentwandler 22 verbunden. Der Drehmomentwandler 22 ist daher mit dem Motor 14 verbunden, wenn die Trennkupplung 26 mindestens teilweise eingekuppelt ist. Der Drehmomentwandler 22 beinhaltet ein an der M/G-Welle 30 befestigtes Pumpenrad 29, ein an einer Getriebeeingangswelle 32 befestigtes Turbinenrad 31 und einen Stator 33, der derart verankert ist, dass er sich nicht dreht. Der Drehmomentwandler 22 stellt somit eine hydraulische Kopplung zwischen der Welle 30 und der Getriebeeingangswelle 32 bereit. Der Drehmomentwandler 22 überträgt Leistung von dem Pumpenrad auf das Turbinenrad, wenn sich das Pumpenrad schneller dreht als das Turbinenrad. Der Betrag des Turbinenraddrehmoments und des Pumpenraddrehmoments hängt im Allgemeinen von den relativen Drehzahlen ab. Wenn das Verhältnis der Pumpenraddrehzahl zur Turbinenraddrehzahl ausreichend hoch ist, beträgt das Turbinenraddrehmoment ein Vielfaches des Pumpenraddrehmoments. Eine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung (auch als Drehmomentwandlersperrkupplung bekannt) 34, die im eingekuppelten Zustand das Pumpenrad und das Turbinenrad des Drehmomentwandlers 22 reibschlüssig oder mechanisch aneinanderkoppelt, kann ebenfalls bereitgestellt sein, wodurch eine effizientere Leistungsübertragung ermöglicht wird. Die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 kann dazu konfiguriert sein, zwischen einem geöffneten (oder getrennten) Zustand, einem geschlossenen (oder gesperrten) Zustand und einem Schlupfzustand zu wechseln. Die Drehung des Pumpenrads 29 und des Turbinenrads 31 sind synchronisiert, wenn sich die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 im geschlossenen oder gesperrten Zustand befindet. Die Drehung des Pumpenrads 29 und des Turbinenrads 31 sind nicht synchronisiert, wenn sich die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 in dem offenen Zustand oder dem Schlupfzustand befindet.
Die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 kann als Anfahrkupplung betrieben werden, um eine sanfte Anfahrt des Fahrzeugs bereitzustellen. Alternativ dazu oder in Kombination damit kann für Anwendungen, die keinen Drehmomentwandler 22 oder keine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 beinhalten, eine Anfahrkupplung ähnlich der Trennkupplung 26 zwischen dem M/G 18 und dem Schaltgetriebe 24 bereitgestellt sein. Bei einigen Anwendungen wird die Trennkupplung 26 im Allgemeinen als stromaufwärtige Kupplung und die Anfahrkupplung 34 (bei der es sich um eine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung handeln kann) im Allgemeinen als stromabwärtige Kupplung bezeichnet.
Das Schaltgetriebe 24 kann Zahnradsätze (nicht gezeigt) beinhalten, die durch selektives Einkuppeln von Reibungselementen, wie etwa Kupplungen und Bremsen (nicht gezeigt), selektiv in unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen platziert werden, um die gewünschten mehreren separaten oder stufenweisen Antriebsverhältnisse zu erreichen. Die Reibungselemente können über einen Schaltplan gesteuert werden, der bestimmte Elemente der Zahnradsätze verbindet und trennt, um das Übersetzungsverhältnis zwischen einer Getriebeausgangswelle 36 und der Getriebeeingangswelle 32 zu steuern. Das Schaltgetriebe 24 wird basierend auf unterschiedlichen Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen durch eine zugeordnete Steuerung, wie etwa eine Antriebsstrangsteuereinheit (powertrain control unit - PCU), automatisch von einem Übersetzungsverhältnis auf ein anderes geschaltet. Eine Leistung und ein Drehmoment sowohl von dem Motor 14 als auch von dem M/G 18 können an das Schaltgetriebe 24 abgegeben und von diesem empfangen werden. Das Schaltgetriebe 24 stellt dann der Ausgangswelle 36 Antriebsstrangausgangsleistung und -drehmoment bereit.
Es versteht sich, dass das mit einem Drehmomentwandler 22 verwendete hydraulisch gesteuerte Schaltgetriebe 24 lediglich ein Beispiel für ein Schaltgetriebe oder eine Getriebeanordnung darstellt; ein beliebiges Schaltgetriebe mit mehreren Übersetzungsverhältnissen, das Eingangsdrehmoment(e) von einem Motor und/oder einem Elektromotor aufnimmt und dann einer Ausgangswelle mit den unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen Drehmoment bereitstellt, ist für eine Verwendung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung annehmbar. Zum Beispiel kann das Schaltgetriebe 24 durch ein automatisiertes mechanisches (oder manuelles) Getriebe (automated mechanical transmission - AMT) umgesetzt sein, das einen oder mehrere Servomotoren beinhaltet, um Schaltgabeln entlang einer Schaltstange zu verschieben/drehen, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis auszuwählen. Nach allgemeinem Verständnis des Durchschnittsfachmanns kann ein AMT zum Beispiel bei Anwendungen mit höheren Drehmomentanforderungen verwendet werden.
Wie in der repräsentativen Ausführungsform aus 1 gezeigt, ist die Ausgangswelle 36 mit einem Differential 40 verbunden. Das Differential 40 treibt ein Paar Räder 42 über entsprechende Achsen oder Halbwellen 44 an, die mit dem Differential 40 verbunden sind. Das Differential überträgt ungefähr das gleiche Drehmoment an jedes Rad 42, während es geringfügige Drehzahldifferenzen zulässt, wie etwa, wenn das Fahrzeug um eine Kurve fährt. Unterschiedliche Arten von Differentialen oder ähnlichen Vorrichtungen können verwendet werden, um das Drehmoment von dem Antriebsstrang auf ein Rad oder mehrere Räder zu verteilen. In einigen Anwendungen kann die Drehmomentverteilung zum Beispiel in Abhängigkeit von dem konkreten Betriebsmodus oder der konkreten Betriebsbedingung variieren. In einer anderen alternativen Ausführungsform kann der M/G 18 zwischen dem Schaltgetriebe 24 und dem Differential 40 angeordnet sein. In einer derartigen alternativen Ausführungsform, in welcher der M/G 18 zwischen dem Schaltgetriebe 24 und dem Differential angeordnet ist, kann/können eine oder mehrere Anfahrkupplungen oder ein Drehmomentwandler zwischen dem Motor und dem Schaltgetriebe 24 angeordnet sein.
Der Antriebsstrang 12 beinhaltet ferner eine zugeordnete Steuerung 50, wie etwa eine Antriebsstrangsteuereinheit (PCU). Sie ist zwar als einzelne Steuerung dargestellt, doch kann die Steuerung 50 Teil eines größeren Steuersystems sein und durch verschiedene andere Steuerungen gesteuert werden, die über das gesamte Fahrzeug 10 verteilt sind, etwa eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller - VSC). Dementsprechend versteht es sich, dass die Antriebsstrangsteuereinheit 50 und eine oder mehrere andere Steuerungen gemeinsam als eine „Steuerung“ bezeichnet werden können, die verschiedene Aktoren als Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren steuert, um Funktionen zu steuern, wie etwa Starten/Ausschalten des Motors 14, Betreiben des Motors 14, um ein gewünschtes Drehmoment bereitzustellen, Betreiben des M/G 18, um den Rädern Drehmoment bereitzustellen oder die Batterie 20 zu laden, Auswählen oder Planen von Gangwechseln usw. Die Steuerung 50 kann einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (central processing unit - CPU) beinhalten, der/die mit verschiedenen Arten computerlesbarer Speichervorrichtungen oder -medien in Kommunikation steht. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können zum Beispiel ein flüchtiges und nichtflüchtiges Speichern in einem Festwertspeicher (read-only memory - ROM), Direktzugriffsspeicher (random-access memory - RAM) und Keep-Alive-Speicher (keep-alive memory - KAM) beinhalten. Der KAM ist ein dauerhafter oder nichtflüchtiger Speicher, der zum Speichern unterschiedlicher Betriebsvariablen verwendet werden kann, während die CPU heruntergefahren ist. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung von beliebigen einer Reihe bekannter Speichervorrichtungen umgesetzt sein, wie etwa PROMs (programmierbaren Festwertspeichern), EPROMs (elektrischen PROMs), EEPROMs (elektrisch löschbaren PROMs), Flash-Speicher oder beliebigen anderen elektrischen, magnetischen, optischen Speichervorrichtungen oder Kombinationsspeichervorrichtungen, die zum Speichern von Daten in der Lage sind, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die durch die Steuerung beim Steuern des Motors oder Fahrzeugs verwendet werden.
Die Steuerung kommuniziert mit verschiedenen Verbrennungsmotor-/Fahrzeugsensoren und -aktoren über eine Eingabe/Ausgabe(E/A)-Schnittstelle (einschließlich eines Eingabe- und eines Ausgabekanals), die als eine einzelne integrierte Schnittstelle umgesetzt sein kann, welche verschiedene Rohdaten oder Signalkonditionierung, -verarbeitung und/oder -umwandlung, Kurzschlussschutz und dergleichen bereitstellt. Alternativ dazu können ein oder mehrere dedizierte Hardware- oder Firmware-Chips verwendet werden, um bestimmte Signale aufzubereiten und zu verarbeiten, bevor diese der CPU zugeführt werden. Wie in der repräsentativen Ausführungsform aus 1 allgemein veranschaulicht, kann die Steuerung 50 Signale an den Motor 14, an die Trennkupplung 26, an den M/G 18, an die Batterie 20, an die Anfahrkupplung 34, an das Übertragungsschaltgetriebe 24 und an die Leistungselektronik 56 und/oder von diesen kommunizieren. Wenngleich nicht im Einzelnen veranschaulicht, wird der Durchschnittsfachmann verschiedene Funktionen oder Komponenten erkennen, die jeweils innerhalb der vorstehend identifizierten Teilsysteme durch die Steuerung 50 gesteuert werden können. Repräsentative Beispiele für Parameter, Systeme und/oder Komponenten, die unter Verwendung von Steuerlogik und/oder -algorithmen, die durch die Steuerung ausgeführt wird/werden, direkt oder indirekt betätigt werden können, beinhalten den Einspritzzeitpunkt, die Einspritzmenge und die Einspritzdauer, die Position der Drosselklappe, den Zündzeitpunkt der Zündkerzen (bei fremdgezündeten Motoren), die zeitliche Abstimmung und Dauer für Einlass-/Auslassventile, Frontend-Zubehörantriebskomponenten (FEAD-Komponenten), wie etwa eine Lichtmaschine, einen Klimakompressor, das Laden oder Entladen der Batterie (einschließlich Bestimmen der maximalen Lade- und Entladeleistungsgrenzen), das regenerative Bremsen, den M/G-Betrieb, die Kupplungsdrücke für die Trennkupplung 26, die Anfahrkupplung 34 und das Übertragungsschaltgetriebe 24 und dergleichen. Sensoren, die Eingaben über die E/A-Schnittstelle kommunizieren, können verwendet werden, um zum Beispiel Folgendes anzugeben: den Turbolader-Ladedruck, die Kurbelwellenposition (PIP), die Motordrehzahl (RPM), die Raddrehzahlen (WS1, WS2), die Fahrzeuggeschwindigkeit (VSS), die Kühlmitteltemperatur (ECT), den Ansaugkrümmerdruck (MAP), die Gaspedalposition (PPS), die Zündschalterposition (IGN), die Drosselklappenposition (TP), die Lufttemperatur (TMP), den Sauerstoffgehalt im Abgas (EGO) oder die Konzentration oder das Vorhandensein anderer Abgaskomponenten, den Ansaugluftstrom (MAF), den Gang, das Übersetzungsverhältnis oder den Modus des Getriebes, die Getriebeöltemperatur (TOT), die Drehzahl des Getriebeturbinenrads (TS), den Status der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 (TCC), den Abbrems- oder Schaltmodus (MDE), die Batterietemperatur, die Batteriespannung, den Batteriestrom oder den Ladezustand (SOC) der Batterie.
Die Steuerlogik oder die von der Steuerung 50 durchgeführten Funktionen können in einer oder mehreren Figuren durch Ablaufdiagramme oder ähnliche Diagramme wiedergegeben sein. Diese Figuren stellen repräsentative Steuerstrategien und/oder eine repräsentative Steuerlogik bereit, die unter Verwendung einer oder mehrerer Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multi-Tasking, Multi-Threading und dergleichen, umgesetzt werden können/kann. Demnach können verschiedene veranschaulichte Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Wenngleich dies nicht immer ausdrücklich veranschaulicht ist, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Schritte oder Funktionen wiederholt durchgeführt werden kann/können, je nach konkret eingesetzter Verarbeitungsstrategie. Gleichermal en ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwingend erforderlich, um die in dieser Schrift beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erzielen, sondern ist vielmehr zur Vereinfachung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Die Steuerlogik kann primär in Software umgesetzt sein, die durch eine mikroprozessorbasierte Fahrzeug-, Verbrennungsmotor- und/oder Antriebsstrangsteuerung, wie etwa die Steuerung 50, ausgeführt wird. Selbstverständlich kann die Steuerlogik in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung in Software, Hardware oder einer Kombination aus Software und Hardware in einer oder mehreren Steuerungen umgesetzt sein. Bei einer Umsetzung als Software kann die Steuerlogik in einer/einem oder mehreren computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien bereitgestellt sein, auf denen Daten gespeichert sind, welche einen Code oder Anweisungen darstellen, der/die durch einen Computer zum Steuern des Fahrzeugs oder von dessen Teilsystemen ausgeführt wird/werden. Die computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können eine oder mehrere einer Reihe bekannter physischer Vorrichtungen beinhalten, die elektrischen, magnetischen und/oder optischen Speicher nutzen, um ausführbare Anweisungen und zugeordnete Kalibrierungsinformationen, Prozessvariablen und dergleichen aufzubewahren.
Ein Gaspedal 52 wird durch den Fahrer des Fahrzeugs verwendet, um ein gefordertes Drehmoment, eine geforderte Leistung oder einen geforderten Antriebsbefehl bereitzustellen, um das Fahrzeug anzutreiben. Im Allgemeinen wird durch das Herunterdrücken und Freigeben des Gaspedals 52 ein Gaspedalpositionssignal erzeugt, das durch die Steuerung 50 als Bedarf an einer erhöhten oder verringerten Leistung ausgelegt werden kann. Ein Bremspedal 58 wird ebenfalls durch den Fahrer des Fahrzeugs verwendet, um ein gefordertes Bremsmoment zum Abbremsen des Fahrzeugs bereitzustellen. Im Allgemeinen wird durch das Herunterdrücken und Freigeben des Bremspedals 58 ein Bremspedalpositionssignal erzeugt, das durch die Steuerung 50 als Bedarf an einer Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit ausgelegt werden kann. Basierend auf Eingaben von dem Gaspedal 52 und dem Bremspedal 58 weist die Steuerung 50 das Drehmoment an dem Motor 14, dem M/G 18 und den Reibungsbremsen 60 an. Die Steuerung 50 steuert zudem die zeitliche Abfolge von Gangwechseln in dem Schaltgetriebe 24 sowie das Einkuppeln oder Auskuppeln der Trennkupplung 26 und der Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34. Wie die Trennkupplung 26 kann die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 über einen Bereich zwischen der eingerückten und der ausgerückten Position moduliert werden. Hierdurch wird ein variabler Schlupf in dem Drehmomentwandler 22 zusätzlich zu dem variablen Schlupf erzeugt, der durch die hydrodynamische Kopplung zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad erzeugt wird. Alternativ dazu kann die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung als gesperrt oder offen betrieben werden, ohne einen modulierten Betriebsmodus zu verwenden.
Um das Fahrzeug mithilfe des Motors 14 anzutreiben, ist die Trennkupplung 26 mindestens teilweise eingekuppelt, um mindestens einen Teil der Motorleistung und/oder des Motordrehmoments über die Trennkupplung 26 an den M/G 18 und anschliel end von dem M/G 18 durch den Drehmomentwandler 22 und das Schaltgetriebe 24 an die Welle 30 (d. h. das Pumpenrad des Drehmomentwandlers 22) zu übertragen. Der M/G 18 kann den Motor 14 dadurch unterstützen, dass er zusätzliche Leistung und/oder zusätzliches Drehmoment zum Drehen der Welle 30 (d. h. des Pumpenrads des Drehmomentwandlers 22) bereitstellt. Dieser Betriebsmodus kann als „Hybridmodus“ oder „elektrisch unterstützter Modus“ bezeichnet werden.
Um das Fahrzeug mithilfe des M/G 18 als alleiniger Leistungsquelle anzutreiben, bleibt der Leistungsfluss gleich, mit der Ausnahme, dass die Trennkupplung 26 den Motor 14 vom übrigen Antriebsstrang isoliert. Die Verbrennung in dem Motor 14 kann während dieser Zeit deaktiviert oder anderweitig AUSGESCHALTET sein, um Kraftstoff zu sparen. Die Traktionsbatterie 20 überträgt die gespeicherte elektrische Energie über Kabel 54 an die Leistungselektronik 56, zu welcher beispielsweise ein Wechselrichter gehören kann. Die Leistungselektronik 56 wandelt DC-Spannung von der Batterie 20 in AC-Spannung zur Verwendung durch den M/G 18 um. Die Steuerung 50 befiehlt der Leistungselektronik 56, die Spannung von der Batterie 20 in eine AC-Spannung umzuwandeln, die an dem M/G 18 bereitgestellt wird, um positive(s) oder negative(s) Leistung und/oder Drehmoment an der Welle 30 (d. h. dem Pumpenrad des Drehmomentwandlers 22) bereitzustellen. Dieser Betriebsmodus kann als „rein elektrischer“ oder „EV“-Betriebsmodus bezeichnet werden.
In jedem Betriebsmodus kann der M/G 18 als Elektromotor fungieren und eine Antriebskraft für den Antriebsstrang 12 bereitstellen. Alternativ dazu kann der M/G 18 als Generator fungieren und kinetische Energie von dem Antriebsstrang 12 in elektrische Energie zum Speichern in der Batterie 20 umwandeln. Der M/G 18 kann zum Beispiel als Generator fungieren, während der Motor 14 Antriebsleistung für das Fahrzeug 10 bereitstellt. Der M/G 18 kann zudem während Phasen des regenerativen Bremsens als Generator fungieren, während derer Drehmoment und Rotationsenergie (oder Bewegungsenergie) von den sich drehenden Rädern 42 über das Getriebe 24, den Drehmomentwandler 22 (und/oder die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34) zurück übertragen und in elektrische Energie umgewandelt werden, welche in der Batterie 20 gespeichert wird.
Die Batterie 20 und der M/G 18 können zudem dazu konfiguriert sein, einer oder mehreren Fahrzeugzusatzeinrichtungen 62 elektrische Leistung bereitzustellen. Zu den Fahrzeugzusatzeinrichtungen 62 gehören unter anderem Klimaanlagen, Servolenkungssysteme, elektrische Heizgeräte oder ein beliebiges anderes System oder eine beliebige andere Vorrichtung, das/die elektrisch betrieben wird.
Ein integrierter Anlasser-Generator (ISG) 64 kann an den Motor 14 gekoppelt sein (d. h. an die Kurbelwelle 28 des Motors 14 gekoppelt sein). Der ISG 64 kann dazu konfiguriert sein, als Elektromotor zu fungieren, um den Motor 14 während eines Motorstartereignisses zu starten, oder während des Fahrzeugbetriebs zusätzliches Drehmoment für den Antriebsstrang 12 bereitzustellen. Der ISG 64 kann zudem dazu konfiguriert sein, Drehmoment von dem Motor 14 aufzunehmen und als Generator betrieben zu werden. Der ISG 64 kann durch eine Kupplung 66, einen Riemen 68 und ein Paar Umlenkrollen 70 selektiv an den Motor gekoppelt werden. Ist der ISG 64 über einen Riemen 68 an den Motor gekoppelt, kann er als integrierter Riemen-Anlasser-Generator (BISG) bezeichnet werden. Die Steuerung 50 kann dazu konfiguriert sein, Signale an den ISG 64 zu übertragen, um den ISG 64 entweder als Elektromotor oder als Generator zu betreiben. Die Steuerung kann zudem dazu konfiguriert sein, Signale an die Kupplung 66 zu übertragen, um die Kupplung 66 zu öffnen oder zu schliel en. Der ISG 64 ist an den Motor 14 gekoppelt, wenn sich die Kupplung in einem geschlossenen Zustand befindet, und von dem Motor 14 getrennt, wenn sich die Kupplung 66 in einem offenen Zustand befindet. Der ISG 64 kann dazu konfiguriert sein, elektrische Energie zum Laden einer zusätzlichen Batterie 72, der Traktionsbatterie 20 bereitzustellen oder elektrische Energie zum Versorgen der Fahrzeugzusatzeinrichtungen 62 mit Leistung bereitzustellen, wenn er als Generator betrieben wird. Die zusätzliche Batterie 72 kann zudem dazu konfiguriert sein, die Fahrzeugzusatzeinrichtungen 62 mit Leistung zu versorgen.
Die Steuerung 50 kann dazu konfiguriert sein, über elektronische Signale verschiedene Zustände oder Bedingungen von den verschiedenen in 1 veranschaulichten Fahrzeugkomponenten zu empfangen. Die elektronischen Signale können der Steuerung 50 über Eingangskanäle von den verschiedenen Komponenten bereitgestellt werden. Des Weiteren können die von den verschiedenen Komponenten empfangenen elektrischen Signale auf eine Anfrage oder einen Befehl zum Ändern oder Verändern eines Zustands einer oder mehrerer der jeweiligen Komponenten des Fahrzeugs 10 hindeuten. Die Steuerung 50 beinhaltet Ausgangskanäle, welche dazu konfiguriert sind, Anfragen oder Befehle (über elektronische Signale) an die verschiedenen Fahrzeugkomponenten bereitzustellen. Die Steuerung 50 beinhaltet eine Steuerlogik und/oder Algorithmen, welche dazu konfiguriert sind, die über die Ausgangskanäle bereitgestellten Anfragen oder Befehle basierend auf den Anfragen, Befehlen, Bedingungen oder Zuständen der verschiedenen Fahrzeugkomponenten zu erzeugen.
Die Eingangskanäle und Ausgangskanäle sind in 1 als gestrichelte Linien veranschaulicht. Es versteht sich, dass eine einzelne gestrichelte Linie sowohl einen Eingangskanal als auch einen Ausgangskanal in ein einzelnes oder aus einem einzelnen Element darstellen kann. Darüber hinaus kann ein Ausgangskanal in ein Element als Eingangskanal für ein anderes Element fungieren, und umgekehrt.
Es versteht sich, dass das in 1 veranschaulichte Schema lediglich repräsentativ und nicht als Einschränkung gedacht ist. Es werden andere Konfigurationen in Betracht gezogen, die einen selektiven Eingriff sowohl eines Verbrennungsmotors als auch eines Elektromotors zum Übertragen von Leistung durch das Getriebe nutzen. Beispielsweise kann der M/G 18 in Bezug auf die Kurbelwelle 28 versetzt sein, und/oder der M/G 18 kann zwischen dem Drehmomentwandler 22 und dem Schaltgetriebe 24 bereitgestellt sein. Es werden andere Konfigurationen in Betracht gezogen, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Es versteht sich zudem, dass die in dieser Schrift beschriebene Fahrzeugkonfiguration lediglich beispielhafter Natur ist und nicht einschränkend sein soll. Andere Elektro- oder Hybridfahrzeugkonfigurationen sollten als in dieser Schrift offenbart betrachtet werden. Zu anderen Fahrzeugkonfigurationen können unter anderem Folgende gehören: Reihenhybridfahrzeuge, Parallelhybridfahrzeuge, Reihen-Parallel-Hybridfahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (plug-in hybrid electric vehicles - PHEVs), Brennstoffzellen-Hybridfahrzeuge, batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (battery operated electric vehicles - BEV) oder eine beliebige andere einem Durchschnittsfachmann bekannte Fahrzeugkonfiguration.
Unter Bezugnahme auf die 2-5 ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts des Antriebsstrangs 12, der den M/G 18 und den Drehmomentwandler 22 beinhaltet, in 2 veranschaulicht, während verschiedene Querschnitte einer Schweißkonstruktion 74, die eine Unterkomponente des Antriebsstrangs 12 ist, in den 3-5 veranschaulicht sind. Der M/G 18 beinhaltet einen Stator 76, der an einem Gehäuse 78 gesichert ist, und einen Rotor 80, der an der Schweißkonstruktion 74 gesichert ist. Die Kurbelwelle 28 (in 2 nicht gezeigt) kann über einen Torsionsdämpfer 82 und eine Welle 84 mit der Trennkupplung 26 verbunden sein. Der in 2 veranschaulichte Abschnitt des Antriebsstrangs 12 kann als das vordere Modul bezeichnet werden. Der Eingang oder die Eingangswelle für das vordere Modul kann die Kurbelwelle 28 über den Torsionsdämpfer 82 und die Welle 84 sein. Alternativ dazu kann die Welle 84 als Eingangswelle für das vordere Modul bezeichnet werden. Der Ausgang oder die Ausgangswelle des vorderen Moduls kann die Getriebeeingangswelle 32 sein. Die Getriebeeingangswelle 32 kann an dem Turbinenrad 31 befestigt derart gesichert sein, dass die Drehung der Getriebeeingangswelle 32 und des Turbinenrads 31 synchronisiert sind. Das Pumpenrad 29 beinhaltet Pumpenradschaufeln 85 und das Turbinenrad 31 beinhaltet Turbinenradschaufeln 86.
Die Schweißkonstruktion 74 ist dazu konfiguriert, sich um eine Achse 88 zu drehen und Leistung von der Kurbelwelle 28 (oder der Welle 84) und dem Rotor 80 des M/G 18 auf das Pumpenrad 29 zu übertragen. Letztendlich ist die Schweißkonstruktion 74 dazu konfiguriert, durch den Motor 14 und/oder den M/G 18 erzeugte(s) Leistung und Drehmoment auf den Drehmomentwandler 22 zu übertragen. Die Schweißkonstruktion 74 beinhaltet eine erste Nabe 90, eine zweite Nabe 92, eine Drehmomentwandlerabdeckung 94 (die auch als Nabe bezeichnet werden kann), ein Pumpenradgehäuse 96 (das auch als Nabe bezeichnet werden kann) und eine dritte Nabe 98. Die Schweißkonstruktion 74 kann gebildet werden, indem die benachbarten Komponenten der ersten Nabe 90, der zweiten Nabe 92, der Drehmomentwandlerabdeckung 94, des Pumpenradgehäuses 96 und der dritten Nabe 98 aneinander gesichert werden. Genauer gesagt, können die benachbarten Komponenten der ersten Nabe 90, der zweiten Nabe 92, der Drehmomentwandlerabdeckung 94, des Pumpenradgehäuses 96 und der dritten Nabe 98 über eine Schweißung aneinander gesichert werden.
Die erste Nabe 90 ist dazu konfiguriert, sich um die Achse 88 und um die Welle 32 zu drehen. Die erste Nabe 90 definiert mindestens teilweise Fluidkammern 100, die dazu konfiguriert sind, Fluid zum Einkuppeln und Auskuppeln der Trennkupplung 26 und der Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 aufzunehmen. Die erste Nabe 90 definiert Kanäle 102, die dazu konfiguriert sind, Fluid zum Einkuppeln und Auskuppeln der Trennkupplung 26 und der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 in die Fluidkammern hinein und aus diesen heraus zu leiten. Die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 kann genauer gesagt dazu konfiguriert sein, das Turbinenrad 31 drehbar mit der Schweißkonstruktion 74 zu verbinden und von dieser zu trennen, was wiederum das Turbinenrad 31 über die Schweißkonstruktion 74 mit dem Pumpenrad 29 verbindet und von diesem trennt. Die Trennkupplung 26 kann genauer gesagt dazu konfiguriert sein, die Kurbelwelle 28 über den Torsionsdämpfer 82 und die Welle 84 drehbar mit der Schweißkonstruktion 74 zu verbinden und von dieser zu trennen, was wiederum die Kurbelwelle 28 über die Schweißkonstruktion 74 mit dem Pumpenrad 29 verbindet und von diesem trennt.
Die zweite Nabe 92 ist an der ersten Nabe 90 gesichert und ist relativ zu der Achse 88 radial aul erhalb der ersten Nabe 90 angeordnet. Die zweite Nabe 92 weist einen ersten Vorsprung 104 und einen zweiten Vorsprung 106 auf, die sich in entgegengesetzten Richtungen relativ zu der Achse 88 axial nach aul en erstrecken. Der erste Vorsprung 104 definiert einen ersten Satz von Verzahnungen 108. Der zweite Vorsprung 106 definiert einen zweiten Satz von Verzahnungen 110. Der zweite Vorsprung 108 definiert zudem einen ersten Keil oder eine erste Keilnut 112 (es ist zu anzumerken, dass es sich bei 112 in der veranschaulichten Ausführungsform um einen Keil handelt) und einen zweiten Keil oder eine zweite Keilnut 114 (es ist zu anzumerken, dass es sich bei 114 in der veranschaulichten Ausführungsform um eine Keilnut handelt).
Die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 beinhaltet einen ersten Satz von Reibungsplatten 118, die über den ersten Satz von Verzahnungen 108 an dem ersten Vorsprung 104 gesichert sind. Genauer gesagt, kann der erste Satz von Reibungsplatten 118 Reibungsplatten, die über den ersten Satz von Verzahnungen 108 an dem ersten Vorsprung 104 gesichert sind, und Reibungsplatten beinhalten, die an dem Turbinenrad 31 gesichert sind, wobei die Reibungsplatten, die an dem ersten Vorsprung 104 gesichert sind, mit den Reibungsplatten, die an dem Turbinenrad 31 gesichert sind, verzahnt sind. Die Trennkupplung 26 beinhaltet einen zweiten Satz von Reibungsplatten 120, die über den zweiten Satz von Verzahnungen 110 an dem zweiten Vorsprung 106 gesichert sind. Genauer gesagt, kann der zweite Satz von Reibungsplatten 120 Reibungsplatten, die über den zweiten Satz von Verzahnungen 110 an dem zweiten Vorsprung 106 gesichert sind, und Reibungsplatten beinhalten, die über den Torsionsdämpfer 82 und die Welle 84 an der Kurbelwelle 28 gesichert sind, wobei die Reibungsplatten, die an dem zweiten Vorsprung 106 gesichert sind, mit den Reibungsplatten, die an der Kurbelwelle 28 gesichert sind, verzahnt sind. Der Rotor 80 des M/G 18 ist an dem zweiten Vorsprung 106 auf einer gegenüberliegenden Seite des zweiten Vorsprungs 106 relativ zu dem zweiten Satz von Reibungsplatten 120 gesichert. Der Rotor 80 beinhaltet einen passenden Keil oder eine passende Keilnut, der/die den ersten Keil oder die erste Keilnut 112 in Eingriff nimmt, sodass die Drehung des Rotors 80 und der Schweißkonstruktion 74 synchronisiert sind. Eine Halteplatte 122 ist über eine Presspassung oder einen Presspassungseingriff an dem zweiten Vorsprung 106 gesichert. Die Halteplatte 122 nimmt ein äußeres Ende des Rotors 80 in Eingriff, um eine axiale Bewegung (z. B. eine Bewegung entlang der Achse 88) des Rotors 80 zu verhindern. Ein Rotorpositionssensor 124 ist an dem zweiten Vorsprung 106 gesichert. Der Rotorpositionssensor 124 beinhaltet einen passenden Keil oder eine passende Keilnut, der/die den zweiten Keil oder die zweite Keilnut 114 in Eingriff nimmt, sodass die Drehung des Rotorpositionssensors 124 und der Schweißkonstruktion 74 synchronisiert sind.
Die Drehmomentwandlerabdeckung 94 ist an der zweiten Nabe 92 gesichert und ist relativ zu der Achse 88 radial außerhalb der zweiten Nabe 92 angeordnet. Das Pumpenradgehäuse 96 ist an der Drehmomentwandlerabdeckung 94 gesichert und ist relativ zu der Achse 88 radial innerhalb der Drehmomentwandlerabdeckung 94 angeordnet. Das Pumpenradgehäuse 96 ist ebenfalls auf einer gegenüberliegenden Seite der Turbinenschaufeln 86 relativ zu der zweiten Nabe 92 und der Drehmomentwandlerabdeckung 94 angeordnet. Die Pumpenradschaufeln 85 sind an einer Innenfläche des Pumpenradgehäuses 96 gesichert. Die Drehmomentwandlerabdeckung 94 definiert eine Kantenfläche 126 entlang des radialen Außenumfangs 128 der Drehmomentwandlerabdeckung 94. Die Kantenfläche 126 verläuft im Wesentlichen senkrecht zu der Achse 88 und ist dazu konfiguriert, ein Presswerkzeug in Eingriff zu nehmen, um eine Reaktionskraft während des Einbaus der Halteplatte 122 bereitzustellen. Im Wesentlichen senkrecht kann sich auf einen beliebigen inkrementellen Winkel zwischen -10° und 10° von genau senkrecht beziehen.
Die dritte Nabe 98 ist an dem Pumpenradgehäuse 96 gesichert, erstreckt sich relativ zu der Achse axial (z. B. entlang der Achse 88) weg von der Drehmomentwandlerabdeckung 94 und ist auf einer gegenüberliegenden Seite der Turbinenradschaufeln 86 relativ zu der zweiten Nabe 92 angeordnet. Die dritte Nabe 98 kann an einer Hydraulikfluidpumpe 130 gesichert sein. Genauer gesagt, kann die dritte Nabe 98 an einem Pumpenrad einer Hydraulikfluidpumpe gesichert sein. Die Hydraulikfluidpumpe 130 kann Fluid bereitstellen, um die Komponenten innerhalb des vorderen Moduls und/oder des Schaltgetriebes 24 zu schmieren. Die Hydraulikfluidpumpe 130 kann zudem Fluid bereitstellen, um die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34, die Trennkupplung 26 und die Kupplungen innerhalb des Schaltgetriebes 24 zu betätigen.
Außerdem versteht es sich, dass die Bezeichnungen erste/r/s, zweite/r/s, dritte/r/s, vierte/r/s usw. für Kupplungen, Sätze von Verzahnungen, Vorsprünge, Naben, Keilnuten, Keile, Sätze von Reibungsplatten oder eine beliebige andere Komponente, einen beliebigen anderen Zustand oder eine beliebige andere Bedingung, wie in dieser Schrift beschrieben, in den Patentansprüchen anders angeordnet sein können, sodass sie in Bezug auf die Patentansprüche eine chronologische Reihenfolge aufweisen.
Bei den in der Beschreibung verwendeten Ausdrücken handelt es sich eher um beschreibende als um einschränkende Ausdrücke und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen.
Wie vorstehend beschrieben, können die Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um Ausführungsformen zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Während unterschiedliche Ausführungsformen als gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen im Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben sein könnten, erkennt ein Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erreichen, welche von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Demnach liegen Ausführungsformen, die hinsichtlich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben worden sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäl der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Motor mit einer Kurbelwelle; eine elektrische Maschine mit einem Rotor; einen Drehmomentwandler mit einem Pumpenrad und einem Turbinenrad, wobei das Pumpenrad und das Turbinenrad jeweils Schaufeln aufweisen; eine Schweißkonstruktion, die dazu konfiguriert ist, sich um eine Achse zu drehen und Leistung von der Kurbelwelle und dem Rotor auf das Pumpenrad zu übertragen, wobei die Schweißkonstruktion eine erste Nabe, eine zweite Nabe, die an der ersten Nabe gesichert und relativ zu der Achse radial außerhalb der ersten Nabe angeordnet ist, wobei die zweite Nabe einen ersten und einen zweiten Vorsprung aufweist, die sich in entgegengesetzten Richtungen relativ zu der Achse axial nach aul en erstrecken, wobei der erste und der zweite Vorsprung einen ersten bzw. einen zweiten Satz von Verzahnungen definieren, und der zweite Vorsprung einen Keil definiert, wobei eine Drehmomentwandlerabdeckung an der zweiten Nabe gesichert und relativ zu der Achse radial außerhalb der zweiten Nabe angeordnet ist, wobei ein Pumpenradgehäuse an der Drehmomentwandlerabdeckung gesichert ist, relativ zu der Achse radial innerhalb der Drehmomentwandlerabdeckung angeordnet ist und auf einer gegenüberliegenden Seite der Turbinenradschaufeln relativ zu der zweiten Nabe und der Drehmomentwandlerabdeckung angeordnet ist, wobei die Pumpenradschaufeln an einer Innenfläche des Pumpenradgehäuses gesichert sind, und eine dritte Nabe aufweist, die an dem Pumpenradgehäuse gesichert ist, sich relativ zu der Achse axial weg von der Drehmomentwandlerabdeckung erstreckt und auf einer gegenüberliegenden Seite der Turbinenradschaufeln relativ zu der zweiten Nabe angeordnet ist; eine Motortrennkupplung, die dazu konfiguriert ist, die Kurbelwelle drehbar mit der Schweißkonstruktion zu verbinden und von dieser zu trennen; und eine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung, die dazu konfiguriert ist, das Turbinenrad drehbar mit der Schweißkonstruktion zu verbinden und von dieser zu trennen.
Gemäl einer Ausführungsform beinhaltet die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung einen ersten Satz von Reibungsplatten, die über den ersten Satz von Verzahnungen an dem ersten Vorsprung der zweiten Nabe gesichert sind.
Gemäl einer Ausführungsform beinhaltet die Motortrennkupplung einen zweiten Satz von Reibungsplatten, die über den zweiten Satz von Verzahnungen an dem zweiten Vorsprung der zweiten Nabe gesichert sind.
Gemäl einer Ausführungsform ist der Rotor an dem zweiten Vorsprung der zweiten Nabe auf einer gegenüberliegenden Seite des zweiten Vorsprungs relativ zu dem zweiten Satz von Reibungsplatten gesichert, und wobei der Rotor den Keil derart in Eingriff nimmt, dass die Drehung des Rotors und der Schweil konstruktion synchronisiert sind.
Gemäl einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Halteplatte, die über einen Presspassungseingriff an dem zweiten Vorsprung der zweiten Nabe gesichert ist, wobei die Halteplatte den Rotor in Eingriff nimmt, um eine axiale Bewegung des Rotors relativ zu der Achse zu verhindern.
Gemäl einer Ausführungsform definiert die Drehmomentwandlerabdeckung eine Kantenfläche entlang des radialen Außenumfangs der Drehmomentwandlerabdeckung, wobei die Kantenfläche im Wesentlichen senkrecht zu der Achse verläuft und dazu konfiguriert ist, ein Presswerkzeug in Eingriff zu nehmen, um eine Reaktionskraft während des Einbaus der Halteplatte bereitzustellen.
Gemäl einer Ausführungsform definiert der zweite Vorsprung der zweiten Nabe eine Keilnut.
Gemäl einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen Rotorpositionssensor, und wobei der Rotorpositionssensor an dem zweiten Vorsprung der zweiten Nabe gesichert ist und die Keilnut derart in Eingriff nimmt, dass die Drehung des Rotorpositionssensors und der Schweil konstruktion synchronisiert sind.
Gemäl einer Ausführungsform ist die dritte Nabe an einer Hydraulikfluidpumpe gesichert.
Gemäl der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeugantriebsstrangsystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Drehmomentwandler mit einem Pumpenrad und einem Turbinenrad, wobei das Pumpenrad und das Turbinenrad jeweils Schaufeln aufweisen; eine Eingangswelle; eine Schweißkonstruktion, die dazu konfiguriert ist, sich um eine Achse zu drehen und Leistung von der Eingangswelle auf das Pumpenrad zu übertragen, wobei die Schweißkonstruktion eine Nabe mit einem ersten und einem zweiten Vorsprung aufweist, die sich in entgegengesetzten Richtungen relativ zu der Achse axial nach aul en erstrecken, wobei der erste und der zweite Vorsprung einen ersten bzw. einen zweiten Satz von Verzahnungen definieren, wobei eine Drehmomentwandlerabdeckung an der Nabe gesichert und relativ zu der Achse radial außerhalb der Nabe angeordnet ist, und wobei ein Pumpenradgehäuse an der Drehmomentwandlerabdeckung gesichert ist, relativ zu der Achse radial innerhalb der Drehmomentwandlerabdeckung angeordnet ist und auf einer gegenüberliegenden Seite der Turbinenradschaufeln relativ zu der Nabe und der Drehmomentwandlerabdeckung angeordnet ist, wobei die Pumpenradschaufeln an einer Innenfläche des Pumpenradgehäuses gesichert sind; und eine Ausgangswelle, die an dem Turbinenrad gesichert ist.
Gemäl einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung, die dazu konfiguriert ist, das Turbinenrad drehbar mit der Schweißkonstruktion zu verbinden und von dieser zu trennen, wobei die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung einen ersten Satz von Reibungsplatten beinhaltet, die über den ersten Satz von Verzahnungen an dem ersten Vorsprung der Nabe gesichert sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Trennkupplung, die dazu konfiguriert ist, die Eingangwelle drehbar mit der Schweil konstruktion zu verbinden und von dieser zu trennen, wobei die Trennkupplung einen zweiten Satz von Reibungsplatten beinhaltet, die über den zweiten Satz von Verzahnungen an dem zweiten Vorsprung der Nabe gesichert sind.
Gemäß einer Ausführungsform definiert der zweite Vorsprung der Nabe einen Keil.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen elektrische Maschine mit einem Rotor, und wobei der Rotor an dem zweiten Vorsprung der Nabe auf einer gegenüberliegenden Seite des zweiten Vorsprungs relativ zu dem zweiten Satz von Reibungsplatten gesichert ist, und wobei der Rotor den Keil derart in Eingriff nimmt, dass die Drehung des Rotors und der Schweil konstruktion synchronisiert sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Halteplatte, die über einen Presspassungseingriff an dem zweiten Vorsprung der Nabe gesichert ist, wobei die Halteplatte den Rotor in Eingriff nimmt, um eine axiale Bewegung des Rotors relativ zu der Achse zu verhindern.
Gemäß einer Ausführungsform definiert die Drehmomentwandlerabdeckung eine Kantenfläche entlang des radialen Außenumfangs der Drehmomentwandlerabdeckung, wobei die Kantenfläche im Wesentlichen senkrecht zu der Achse verläuft und dazu konfiguriert ist, ein Presswerkzeug in Eingriff zu nehmen, um eine Reaktionskraft während des Einbaus der Halteplatte bereitzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform definiert der zweite Vorsprung der zweiten Nabe eine Keilnut.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen Rotorpositionssensor, und wobei der Rotorpositionssensor an dem zweiten Vorsprung der Nabe gesichert ist und die Keilnut derart in Eingriff nimmt, dass die Drehung des Rotorpositionssensors und der Schweil konstruktion synchronisiert sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Schweil konstruktion für ein Fahrzeugantriebsstrangsystem, die dazu konfiguriert ist, sich um eine Achse zu drehen und Leistung an einen Drehmomentwandler zu übertragen, wobei der Drehmomentwandler ein Pumpenrad und ein Turbinenrad aufweist, bereitgestellt, die Folgendes aufweist: eine erste Nabe mit einem ersten und einem zweiten Vorsprung, die sich in entgegengesetzten Richtungen relativ zu der Achse axial nach aul en erstrecken, wobei der erste und der zweite Vorsprung einen ersten bzw. einen zweiten Satz von Verzahnungen definieren und der zweite Vorsprung einen Keil definiert, wobei der erste und der zweite Satz von Verzahnungen dazu konfiguriert sind, einen ersten und einen zweiten Satz von Reibungsplatten in Eingriff zu nehmen, und wobei der Keil dazu konfiguriert ist, einen Rotor der elektrischen Maschine in Eingriff zu nehmen; eine Drehmomentwandlerabdeckung, die an der ersten Nabe gesichert und relativ zu der Achse radial außerhalb der ersten Nabe angeordnet ist; und ein Pumpenradgehäuse, das an der Drehmomentwandlerabdeckung gesichert ist, relativ zu der Achse radial innerhalb der Drehmomentwandlerabdeckung angeordnet ist und auf einer gegenüberliegenden Seite des Turbinenrads relativ zu der ersten Nabe und der Drehmomentwandlerabdeckung angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine zweite Nabe, die an der ersten Nabe gesichert und relativ zu der Achse radial innerhalb der ersten Nabe angeordnet ist; und eine dritte Nabe, die an dem Pumpenradgehäuse gesichert ist, sich relativ zu der Achse axial weg von der Drehmomentwandlerabdeckung erstreckt und auf einer gegenüberliegenden Seite des Turbinenrads relativ zu der ersten und der zweiten Nabe angeordnet ist.

Claims

Fahrzeug, umfassend: einen Motor mit einer Kurbelwelle; eine elektrische Maschine mit einem Rotor; einen Drehmomentwandler mit einem Pumpenrad und einem Turbinenrad, wobei das Pumpenrad und das Turbinenrad jeweils Schaufeln aufweisen; eine Schweißkonstruktion, die dazu konfiguriert, sich um eine Achse zu drehen und Leistung von der Kurbelwelle und dem Rotor auf das Pumpenrad zu übertragen, wobei die Schweißkonstruktion Folgendes aufweist: eine erste Nabe, eine zweite Nabe, die an der ersten Nabe gesichert und relativ zu der Achse radial außerhalb der ersten Nabe angeordnet ist, wobei die zweite Nabe einen ersten und einen zweiten Vorsprung aufweist, die sich in entgegengesetzten Richtungen relativ zu der Achse axial nach aul en erstrecken, wobei der erste und der zweite Vorsprung einen ersten bzw. einen zweiten Satz von Verzahnungen definieren und der zweite Vorsprung einen Keil definiert, eine Drehmomentwandlerabdeckung, die an der zweiten Nabe gesichert und relativ zu der Achse radial außerhalb der zweiten Nabe angeordnet ist, ein Pumpenradgehäuse, das an der Drehmomentwandlerabdeckung gesichert ist, relativ zu der Achse radial innerhalb der Drehmomentwandlerabdeckung angeordnet ist und auf einer gegenüberliegenden Seite der Turbinenradschaufeln relativ zu der zweiten Nabe und der Drehmomentwandlerabdeckung angeordnet ist, wobei die Pumpenradschaufeln an einer Innenfläche des Pumpenradgehäuses gesichert sind, und eine dritte Nabe, die an dem Pumpenradgehäuse gesichert ist, sich relativ zu der Achse axial weg von der Drehmomentwandlerabdeckung erstreckt und auf einer gegenüberliegenden Seite der Turbinenradschaufeln relativ zu der zweiten Nabe angeordnet ist; eine Motortrennkupplung, die dazu konfiguriert ist, die Kurbelwelle drehbar mit der Schweißkonstruktion zu verbinden und von dieser zu trennen; und eine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung, die dazu konfiguriert ist, das Turbinenrad drehbar mit der Schweißkonstruktion zu verbinden und von dieser zu trennen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung einen ersten Satz von Reibungsplatten beinhaltet, die über den ersten Satz von Verzahnungen an dem ersten Vorsprung der zweiten Nabe gesichert sind.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Motortrennkupplung einen zweiten Satz von Reibungsplatten beinhaltet, die über den zweiten Satz von Verzahnungen an dem zweiten Vorsprung der zweiten Nabe gesichert sind.
Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei der Rotor an dem zweiten Vorsprung der zweiten Nabe auf einer gegenüberliegenden Seite des zweiten Vorsprungs relativ zu dem zweiten Satz von Reibungsplatten gesichert ist, und wobei der Rotor den Keil derart in Eingriff nimmt, dass die Drehung des Rotors und der Schweißkonstruktion synchronisiert sind.
Fahrzeug nach Anspruch 4, ferner umfassend eine Halteplatte, die über einen Presspassungseingriff an dem zweiten Vorsprung der zweiten Nabe gesichert ist, wobei die Halteplatte den Rotor in Eingriff nimmt, um eine axiale Bewegung des Rotors relativ zu der Achse zu verhindern.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei die Drehmomentwandlerabdeckung eine Kantenfläche entlang des radialen Außenumfangs der Drehmomentwandlerabdeckung definiert, wobei die Kantenfläche im Wesentlichen senkrecht zu der Achse verläuft und dazu konfiguriert ist, ein Presswerkzeug in Eingriff zu nehmen, um eine Reaktionskraft während des Einbaus der Halteplatte bereitzustellen.
Fahrzeug nach Anspruch 6, wobei der zweite Vorsprung der zweiten Nabe eine Keilnut definiert.
Fahrzeug nach Anspruch 7, ferner umfassend einen Rotorpositionssensor, und wobei der Rotorpositionssensor an dem zweiten Vorsprung der zweiten Nabe gesichert ist und die Keilnut derart in Eingriff nimmt, dass die Drehung des Rotorpositionssensors und der Schweißkonstruktion synchronisiert sind.
Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei die dritte Nabe an einer Hydraulikfluidpumpe gesichert ist.
Fahrzeugantriebsstrangsystem, umfassend: ein Drehmomentwandler mit einem Pumpenrad und einem Turbinenrad, wobei das Pumpenrad und das Turbinenrad jeweils Schaufeln aufweisen; eine Eingangswelle; eine Schweißkonstruktion, die dazu konfiguriert, sich um eine Achse zu drehen und Leistung von der Eingangswelle auf das Pumpenrad zu übertragen, wobei die Schweißkonstruktion Folgendes aufweist: eine Nabe mit einem ersten und einem zweiten Vorsprung, die sich in entgegengesetzten Richtungen relativ zu der Achse axial nach aul en erstrecken, wobei der erste und der zweite Vorsprung einen ersten bzw. einen zweiten Satz von Verzahnungen definieren, eine Drehmomentwandlerabdeckung, die an der Nabe gesichert und relativ zu der Achse radial außerhalb der Nabe angeordnet ist, und ein Pumpenradgehäuse, das an der Drehmomentwandlerabdeckung gesichert ist, relativ zu der Achse radial innerhalb der Drehmomentwandlerabdeckung angeordnet ist und auf einer gegenüberliegenden Seite der Turbinenradschaufeln relativ zu der Nabe und der Drehmomentwandlerabdeckung angeordnet ist, wobei die Pumpenradschaufeln an einer Innenfläche des Pumpenradgehäuses gesichert sind; und eine Ausgangswelle, die an dem Turbinenrad gesichert ist.
Fahrzeugantriebsstrangsystem nach Anspruch 10, ferner umfassend eine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung, die dazu konfiguriert ist, das Turbinenrad drehbar mit der Schweißkonstruktion zu verbinden und von dieser zu trennen, und eine Trennkupplung, die dazu konfiguriert ist, die Eingangswelle drehbar mit der Schweißkonstruktion zu verbinden und von dieser zu trennen, wobei die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung einen ersten Satz von Reibungsplatten beinhaltet, die über den ersten Satz von Verzahnungen an dem ersten Vorsprung der Nabe gesichert sind, und wobei die Trennkupplung einen zweiten Satz von Reibungsplatten beinhaltet, die über den zweiten Satz von Verzahnungen an dem zweiten Vorsprung der Nabe gesichert sind.
Fahrzeugantriebsstrangsystem nach Anspruch 11, ferner umfassend eine elektrische Maschine mit einem Rotor, wobei der zweite Vorsprung der Nabe einen Keil definiert, und wobei der Rotor an dem zweiten Vorsprung der Nabe auf einer gegenüberliegenden Seite des zweiten Vorsprungs relativ zu dem zweiten Satz von Reibungsplatten gesichert ist, und wobei der Rotor den Keil derart in Eingriff nimmt, dass die Drehung des Rotors und der Schweißkonstruktion synchronisiert sind.
Fahrzeugantriebsstrangsystem nach Anspruch 12, ferner umfassend eine Halteplatte, die über einen Presspassungseingriff an dem zweiten Vorsprung der Nabe gesichert ist, wobei die Halteplatte den Rotor in Eingriff nimmt, um eine Bewegung des Rotors relativ zu der Achse zu verhindern, und wobei die Drehmomentwandlerabdeckung eine Kantenfläche entlang des radialen Aul enumfangs der Drehmomentwandlerabdeckung definiert, wobei die Kantenfläche im Wesentlichen senkrecht zu der Achse verläuft und dazu konfiguriert ist, ein Presswerkzeug in Eingriff zu nehmen, um eine Reaktionskraft während des Einbaus der Halteplatte bereitzustellen.
Fahrzeugantriebsstrangsystem nach Anspruch 12, ferner umfassend einen Rotorpositionssensor, wobei der zweite Vorsprung der zweiten Nabe eine Keilnut definiert, und wobei der Rotorpositionssensor an dem zweiten Vorsprung der Nabe gesichert ist und die Keilnut derart in Eingriff nimmt, dass die Drehung des Rotorpositionssensors und der Schweißkonstruktion synchronisiert sind.
Schweißkonstruktion für ein Fahrzeugantriebsstrangsystem, die dazu konfiguriert ist, sich um eine Achse zu drehen und Leistung an einen Drehmomentwandler zu übertragen, wobei der Drehmomentwandler ein Pumpenrad und ein Turbinenrad aufweist, wobei die Schweißkonstruktion Folgendes umfasst: eine erste Nabe mit einem ersten und einem zweiten Vorsprung, die sich in entgegengesetzten Richtungen relativ zu der Achse axial nach aul en erstrecken, wobei der erste und der zweite Vorsprung einen ersten bzw. einen zweiten Satz von Verzahnungen definieren und der zweite Vorsprung einen Keil definiert, wobei der erste und der zweite Satz von Verzahnungen dazu konfiguriert sind, einen ersten und einen zweiten Satz von Reibungsplatten in Eingriff zu nehmen, und wobei der Keil dazu konfiguriert ist, einen Rotor der elektrischen Maschine in Eingriff zu nehmen; eine Drehmomentwandlerabdeckung, die an der ersten Nabe gesichert und relativ zu der Achse radial aul erhalb der ersten Nabe angeordnet ist; ein Pumpenradgehäuse, das an der Drehmomentwandlerabdeckung gesichert ist, relativ zu der Achse radial innerhalb der Drehmomentwandlerabdeckung angeordnet ist und auf einer gegenüberliegenden Seite des Turbinenrads relativ zu der ersten Nabe und der Drehmomentwandlerabdeckung angeordnet ist; eine zweite Nabe, die an der ersten Nabe gesichert und relativ zu der Achse radial innerhalb der ersten Nabe angeordnet ist; und eine dritte Nabe, die an dem Pumpenradgehäuse gesichert ist, sich relativ zu der Achse axial weg von der Drehmomentwandlerabdeckung erstreckt und auf einer gegenüberliegenden Seite des Turbinenrads relativ zu der ersten und der zweiten Nabe angeordnet ist.