DE102021203658A1

DE102021203658A1 - Motor vehicle, method and drive device for a motor vehicle

Info

Publication number: DE102021203658A1
Application number: DE102021203658.9A
Authority: DE
Inventors: Fabio Häupler; Alessio Paone; Jens Schönekäs; Vivek Srinivas Madabushi; Thomas Dögel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-04-14
Filing date: 2021-04-14
Publication date: 2022-10-20

Abstract

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine Antriebsvorrichtung (200) für ein Kraftfahrzeug. Die Antriebsvorrichtung (200) umfasst eine elektrische Maschine (210) und einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (220) mit einem von der elektrischen Maschine (210) angetriebenen Pumpenrad (222) und einem Turbinenrad (224), die zur hydrodynamischen Kraftübertragung zwischen dem Pumpenrad (222) und dem Turbinenrad (224) ausgebildet sind. Zudem umfasst der Drehmomentwandler (220) ein Gehäuse (226). Das Pumpenrad (222) ist in dem Gehäuse (226) und gegenüber dem Gehäuse (226) verdrehbar angeordnet. Das Turbinenrad (224) ist drehfest mit dem Gehäuse (226) angeordnet.Embodiments of the present invention create a drive device (200) for a motor vehicle. The drive device (200) includes an electric machine (210) and a hydrodynamic torque converter (220) with an electric machine (210) driven impeller (222) and a turbine wheel (224) for hydrodynamic power transmission between the impeller (222) and the turbine wheel (224) are formed. In addition, the torque converter (220) includes a housing (226). The impeller (222) is arranged in the housing (226) and can rotate relative to the housing (226). The turbine wheel (224) is arranged in a rotationally fixed manner with the housing (226).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug sowie auf ein Verfahren und eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Konzept zur Auslegung eines Drehmomentwandlers für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug.The present invention relates to a motor vehicle and to a method and a drive device for a motor vehicle. In particular, but not exclusively, the present invention relates to a concept for designing a torque converter for an electrically powered motor vehicle.

Elektrische Antriebe spielen eine immer wichtigere Rolle bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen. Zugunsten eines höheren Fahrkomforts und weiterer Funktionsvorteile ist in bekannten Konzepten für elektrische Antriebe außerdem der Einsatz von Drehmomentwandlern vorgesehen. Insbesondere schaffen Drehmomentwandler eine Vervielfachung eines Abtriebsmoments, wodurch insbesondere eine Leistungsfähigkeit oder ein Fahrverhalten beim Anfahren, Bergauffahren oder Fahren mit Zuladung verbessert werden kann.Electric drives are playing an increasingly important role in the development of motor vehicles. In favor of greater driving comfort and other functional advantages, the use of torque converters is also provided in known concepts for electric drives. In particular, torque converters create a multiplication of an output torque, as a result of which, in particular, performance or driving behavior when starting off, driving uphill or driving with a load can be improved.

Dokument US 2020/0016986 A1 zeigt ein Beispiel für einen elektrischen Antrieb mit Drehmomentwandler.document US 2020/0016986 A1 shows an example of an electric drive with a torque converter.

Die Massenträgheit beim Antreiben des Drehmomentwandlers erfordert jedoch ein hohes Abtriebsmoment des elektrischen Antriebs.However, the mass inertia when driving the torque converter requires a high output torque of the electric drive.

Es besteht daher ein Bedarf nach einem verbesserten Konzept für elektrische Antriebe.There is therefore a need for an improved concept for electric drives.

Diesem Bedarf tragen die hier beiliegenden unabhängigen und abhängigen Ansprüche Rechnung.The independent and dependent claims attached hereto meet this need.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die Antriebsvorrichtung umfasst eine elektrische Maschine und einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem von der elektrischen Maschine angetriebenen Pumpenrad und einem Turbinenrad, die zur hydrodynamischen Kraftübertragung zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad ausgebildet sind. Zudem umfasst der Drehmomentwandler ein Gehäuse. Das Pumpenrad ist in dem Gehäuse und gegenüber dem Gehäuse verdrehbar angeordnet. Das Turbinenrad ist drehfest mit dem Gehäuse angeordnet.Embodiments of the present invention provide a driving device for a motor vehicle. The drive device includes an electric machine and a hydrodynamic torque converter with an impeller driven by the electric machine and a turbine wheel, which are designed for hydrodynamic power transmission between the impeller and the turbine wheel. In addition, the torque converter includes a housing. The impeller is arranged in the housing and is rotatable relative to the housing. The turbine wheel is arranged in a rotationally fixed manner with the housing.

Die elektrische Maschine ist auch als Elektromotor oder als elektrische Antriebsmaschine für das Kraftfahrzeug zu verstehen. Die elektrische Maschine kann in jedweder Bauart für elektrische Maschinen, zum Beispiel als Gleichstrommaschine oder Wechselstrommaschine ausgeführt sein. In manchen Anwendungen kann die elektrische Maschine ferner für den Betrieb als Generator ausgebildet sein.The electric machine is also to be understood as an electric motor or as an electric drive machine for the motor vehicle. The electrical machine can be of any design for electrical machines, for example as a DC machine or an AC machine. In some applications, the electrical machine can also be designed to operate as a generator.

Unter dem Kraftfahrzeug ist jedwedes motorgetriebenes Fahrzeug zu verstehen. Das Kraftfahrzeug ist zum Beispiel ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Omnibus, ein Motorrad oder dergleichen.Motor vehicle means any motor-driven vehicle. The motor vehicle is, for example, a passenger car, a truck, a bus, a motorcycle or the like.

Der hydrodynamische Drehmomentwandler, auch Föttinger-Wandler genannt, kann insbesondere einem höheren Fahrkomfort dienen und zur Vervielfachung eines von der elektrischen Maschine erzeugten Abtriebsmoments der elektrischen Maschine im Drehmomentübertragungspfad nachgelagert sein. Entsprechend Prinzipien hydrodynamischer Drehmomentwandler ist das Pumpenrad beispielsweise derart ausgebildet, so dass, wenn es von der elektrischen Maschine angetrieben wird, ein Fluid (Öl, Wasser oder Ähnliches) zur Aufnahme von Strömungsenergie beschleunigt und zum Turbinenrad befördert. Das Turbinenrad kann so ausgeführt sein, dass es die Strömungsenergie des Fluids aufnimmt und das Fluid umgelenkt, so dass das Fluid zu dem Pumpenrad zurückfließt. Für eine Vervielfachung des Abtriebsmoments kann zwischen dem Turbinenrad und dem Pumpenrad eine weitere Umlenkung des Fluids beim Zurückfließen des Fluids von dem Turbinenrad zu dem Pumpenrad vorgesehen sein. Für die weitere Umlenkung weist der Drehmomentwandler beispielsweise ein sogenanntes Reaktionsglied oder Leitrad auf.The hydrodynamic torque converter, also known as the Föttinger converter, can be used in particular for greater driving comfort and can be downstream of the electric machine in the torque transmission path to multiply an output torque generated by the electric machine. According to the principles of hydrodynamic torque converters, the impeller is designed such that, when it is driven by the electric machine, a fluid (oil, water or the like) is accelerated to absorb flow energy and conveyed to the turbine wheel. The turbine wheel can be designed in such a way that it absorbs the flow energy of the fluid and redirects the fluid so that the fluid flows back to the impeller. To multiply the output torque, a further deflection of the fluid can be provided between the turbine wheel and the impeller when the fluid flows back from the turbine wheel to the impeller. For further deflection, the torque converter has, for example, what is known as a reaction element or guide wheel.

Zur Bereitstellung des Fluids kann das Gehäuse mit dem Fluid befüllt und optional an einen Zulauf oder Kreislauf des Fluids angeschlossen werden. Um ein Austreten des Fluids zumindest zu reduzieren oder gar zu verhindern kann das Gehäuse entsprechend gegen ein Austreten des Fluids abgedichtet sein.To provide the fluid, the housing can be filled with the fluid and optionally connected to an inlet or circuit of the fluid. In order to at least reduce or even prevent the fluid from escaping, the housing can be appropriately sealed against the fluid escaping.

Bekannte Konzepte sehen vor, dass das Pumpenrad als Abdeckung für das Gehäuse dient und hierfür drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist. Dadurch erhöht sich die Massenträgheit und damit das Lastmoment sowie ein erforderliches Abriebsmoment beim Antreiben des Pumpenrads. Vorliegend wird vorgeschlagen, dass das Pumpenrad gegenüber dem Gehäuse bei der hydrodynamischen Kraftübertragung (frei) verdrehbar ist und das Turbinenrad fest/drehfest/starr mit dem Gehäuse verbunden ist. Das Pumpenrad ist also für die hydrodynamische Kraftübertragung nicht drehfest mit dem Gehäuse verbunden. Hierdurch kann das Pumpenrad von einer Masse des Gehäuses freigestellt werden und die Massenträgheit sowie das Lastmoment beim Antreiben des Pumpenrads zugunsten eines besseren Fahrverhaltens, einer weniger drehmomentstarken Auslegung der elektrischen Maschine und/oder einer höheren Leistungsfähigkeit der Antriebsvorrichtung reduziert werden.Known concepts provide that the impeller serves as a cover for the housing and is connected to the housing in a rotationally fixed manner for this purpose. This increases the mass inertia and thus the load torque as well as a required abrasion torque when driving the impeller. In the present case, it is proposed that the pump wheel be (freely) rotatable relative to the housing during the hydrodynamic power transmission and that the turbine wheel be connected to the housing in a fixed/rotatable/rigid manner. The impeller is therefore not connected to the housing in a torque-proof manner for the hydrodynamic power transmission. As a result, the impeller can be freed from a mass of the housing and the mass inertia and the load torque when driving the impeller can be reduced in favor of better driving behavior, a less high-torque design of the electric machine and/or a higher performance of the drive device.

Wie später näher erläutert, bietet die hierin beschriebene Ausgestaltung des Drehmomentwandlers neben den vorhergehend genannten funktionalen Vorteilen außerdem Bauartvorteile.As discussed in more detail below, the torque converter configuration described herein provides design advantages in addition to the functional advantages noted above.

In manchen Ausführungsbeispielen sind das Turbinenrad in axialer Richtung auf einer der elektrischen Maschine zugewandten Seite des Pumpenrads und das Pumpenrad in der axialen Richtung auf einer von der elektrischen Maschine abgewandten Seite des Turbinenrads angeordnet. Dies erlaubt insbesondere das Turbinenrad zur Zentrierung auf der elektrischen Maschine, beziehungsweise einem Maschinengehäuse der elektrischen Maschine zu lagern und somit Verkippungen zwischen der elektrischen Maschine und dem Turbinenrad sowie dem Gehäuse vorzubeugen.In some exemplary embodiments, the turbine wheel is arranged in the axial direction on a side of the impeller facing the electric machine and the impeller is arranged in the axial direction on a side of the turbine wheel facing away from the electric machine. In particular, this allows the turbine wheel to be mounted on the electrical machine or a machine housing of the electrical machine for centering purposes, and thus to prevent tilting between the electrical machine and the turbine wheel and the housing.

In manchen Ausführungsbeispielen bildet das Turbinenrad eine Abdeckung, welche das Gehäuse in der axialen Richtung auf der der elektrischen Maschine zugewandten Seite schließt und mit einem Deckel des Gehäuses verbunden ist, welcher das Pumpenrad in der axialen Richtung auf einer der elektrischen Maschine abgewandten Seite des Pumpenrads umschließt. Zugunsten einer höheren Funktionsdichte dient das Turbinenrad somit zum einen der Kraftübertragung und zum anderen dem Verschluss des Gehäuses. Dadurch, dass der Deckel auf der von der elektrischen Maschine abgewandten Seite angeordnet ist, können sich außerdem, wie später näher erläutert, Bauraumvorteile ergeben.In some exemplary embodiments, the turbine wheel forms a cover which closes the housing in the axial direction on the side facing the electric machine and is connected to a cover of the housing which encloses the impeller in the axial direction on a side of the impeller facing away from the electric machine . In favor of a higher functional density, the turbine wheel serves to transmit power on the one hand and to close the housing on the other. The fact that the cover is arranged on the side facing away from the electric machine can also result in space advantages, as will be explained in more detail later.

In bekannten Konzepten ist zudem vorgesehen, dass das Turbinenrad drehfest mit einer Abtriebswelle zur Drehmomentabführung aus dem Drehmomentwandler verbunden ist und abtriebsseitig nachgelagerte Komponenten, wie zum Beispiel eine Parksperre mit der Abtriebswelle gekoppelt sind. Dies erfordert beispielsweise zuungunsten einer Gestaltungsfreiheit und eines höheren technischen Aufwands die Parksperre auf der Abtriebswelle anzuordnen.In known concepts, it is also provided that the turbine wheel is connected in a torque-proof manner to an output shaft for dissipating torque from the torque converter, and components downstream on the output side, such as a parking lock, are coupled to the output shaft. This requires, for example, to arrange the parking lock on the output shaft, to the detriment of design freedom and higher technical complexity.

Gemäß manchen Ausführungsbeispielen der vorgeschlagenen Antriebsvorrichtung umfasst die Antriebsvorrichtung eine Parksperre mit einem drehfest mit dem Gehäuse angeordneten Zahnrad, einer Sperrklinke und einem Betätigungselement, welches ausgebildet ist, die Sperrklinke in Formschluss mit dem Zahnrad zu bringen, um eine Drehung des Gehäuses zu begrenzen. Durch die Begrenzung der Drehung wird beispielsweise verhindert, dass das Kraftfahrzeug ungewollt ins Rollen kommt. Die vorgeschlagene Anbindung der Parksperre, beziehungsweise des Zahnrads an das Gehäuse erlaubt, wie später näher erläutert, eine größere Gestaltungsfreiheit und eine günstigere Unterbringung der Parksperre.According to some exemplary embodiments of the proposed drive device, the drive device comprises a parking lock with a gear wheel arranged in a rotationally fixed manner with the housing, a pawl and an actuating element which is designed to positively engage the pawl with the gear wheel in order to limit rotation of the housing. Limiting the rotation prevents the motor vehicle from rolling unintentionally, for example. The proposed connection of the parking lock, or the gear wheel, to the housing allows, as explained in more detail later, greater freedom of design and more favorable accommodation of the parking lock.

Das Zahnrad ist zugunsten eines geringeren radialen, beziehungsweise axialen Bauraums beispielsweise axial versetzt zu dem Gehäuse oder radial außerhalb an dem Gehäuse angeordnet.In favor of a smaller radial or axial installation space, the gear wheel is arranged, for example, axially offset to the housing or radially outside on the housing.

Dadurch, dass der Deckel des Gehäuses bei der vorgeschlagenen Ausgestaltung des Drehmomentwandlers auf der in axialer Richtung von der elektrischen Maschine abgewandten Seite angeordnet werden kann, kann axial zwischen der elektrischen Maschine und dem Gehäuse des Drehmomentwandlers Bauraum verfügbar sein.Since the cover of the housing can be arranged on the side facing away from the electric machine in the axial direction in the proposed configuration of the torque converter, installation space can be available axially between the electric machine and the housing of the torque converter.

Bevorzugt kann das Zahnrad zugunsten einer günstigeren Bauraumausnutzung axial zwischen dem Gehäuse und der elektrischen Maschine angeordnet sein.The gearwheel can preferably be arranged axially between the housing and the electrical machine in order to make better use of the installation space.

Der Drehmomentwandler kann als ein Drehmomentwandler ausgebildet sein, bei welchem das Reaktionsglied oder Leitrad starr und nicht drehbar angeordnet ist.The torque converter may be configured as a torque converter in which the reaction member or stator is rigid and non-rotatable.

Gemäß manchen Ausführungsbeispielen ist der Drehmomentwandler als Trilok-Drehmomentwandler ausgebildet. Der Trilok-Drehmomentwandler zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Reaktionsglied/Leitrad auf einem Freilauf gelagert ist. Der Freilauf kann so ausgebildet sein, so dass sich das Reaktionsglied/Leitrad in eine Richtung drehen kann und in die andere Richtung zur Drehmomentabstützung blockiert. Dadurch kann sich gegenüber Drehmomentwandlern mit einem starr angeordneten Leitrad ein höherer Wirkungsgrad ergeben.According to some exemplary embodiments, the torque converter is designed as a Trilok torque converter. The Trilok torque converter is characterized in particular by the fact that the reaction element/guide wheel is mounted on a freewheel. The freewheel can be designed in such a way that the reaction member/guide wheel can rotate in one direction and is blocked in the other direction for torque support. This can result in a higher degree of efficiency compared to torque converters with a rigidly arranged guide wheel.

In manchen Ausführungsbeispielen weist die elektrische Maschine eine Drehmomentstütze für ein Leitrad des Trilok-Drehmomentwandlers auf. Bevorzugt ist beispielsweise ein Maschinengehäuse der elektrischen Maschine derart ausgebildet, so dass es sich in das Gehäuse des Drehmomentwandlers erstreckt, wo es dazu dient das auf den Freilauf und auf das Leitrad wirkende Drehmoment abzustützen.In some exemplary embodiments, the electric machine has a torque arm for a stator of the Trilok torque converter. For example, a machine housing of the electrical machine is preferably designed in such a way that it extends into the housing of the torque converter, where it serves to support the torque acting on the freewheel and on the stator.

Gemäß manchen Ausführungsbeispielen umfasst die Antriebsvorrichtung eine Überbrückungskupplung, welche ausgebildet ist, um einen Reibschluss zwischen dem Pumpenrad und dem Gehäuse herzustellen, wobei die Überbrückungskupplung in der axialen Richtung auf einer von der elektrischen Maschine abgewandten Seite des Pumpenrads und zwischen dem Gehäuse und dem Pumpenrad angeordnet ist. Auf diese Weise kann die hydrodynamische Kraftübertragung zugunsten einer höheren Effizienz überbrückt werden. Dadurch, dass die Überbrückungskupplung auf der von der elektrischen Maschine abgewandten Seite angeordnet ist, wird auf der der elektrischen Maschine zugewandten Seite Bauraum verfügbar, welcher zugunsten einer günstigeren Bauraum Ausnutzung zur Anordnung anderer Komponenten, wie beispielsweise der vorgeschlagenen Parksperre genutzt werden kann.According to some exemplary embodiments, the drive device includes a bridging clutch, which is designed to create a frictional connection between the impeller and the housing, the bridging clutch being arranged in the axial direction on a side of the impeller facing away from the electric machine and between the housing and the impeller . In this way, the hydrodynamic power transmission can be bypassed in favor of greater efficiency. Due to the fact that the lock-up clutch is arranged on the side facing away from the electric machine, space is available on the side facing the electric machine, which in favor of a cheaper space utilization for arranging other components, such as the proposed parking lock can be used.

Das Gehäuse ist beispielsweise mit einem Abtrieb verbunden. Zum Beispiel ist das Gehäuse drehfest mit einer Abtriebswelle und/oder einem Getriebe verbunden. The housing is connected to an output, for example. For example, the housing is non-rotatably connected to an output shaft and/or a transmission.

Andere Ausführungsbeispiele schaffen ein Verfahren für ein Kraftfahrzeug. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen einer wie hierin vorgeschlagenen Antriebsvorrichtung. Ferner umfasst das Verfahren ein Erfassen von Information über einen Drehmomentbedarf zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und ein Betreiben der Antriebsvorrichtung basierend auf der Information über den Drehmomentbedarf.Other embodiments provide a method for a motor vehicle. The method includes providing a drive device as proposed herein. The method also includes acquiring information about a torque requirement for driving the motor vehicle and operating the drive device based on the information about the torque requirement.

Der Drehmomentbedarf gibt beispielsweise ein für eine (aktuelle) Fahrsituation erforderliches Drehmoment an. Je nach Fahrsituation kann das erforderliche Drehmoment einen Wert, welchen die elektrische Maschine (unter Vermeidung von Überhitzung dauerhaft) zu leisten imstande ist, übersteigen. Dies kann insbesondere beim Anfahren, beim Befahren von Steigungen oder beim Fahren mit Anhänger oder Zuladung der Fall sein. Das Betreiben der Antriebsvorrichtung basierend auf der Information über den Drehmomentbedarf umfasst beispielsweise ein Betätigen des Drehmomentwandlers zur Vervielfachung eines Abtriebsmoments der elektrischen Maschine und, um den Drehmomentbedarf zu decken. Zum Betätigen des Drehmomentwandlers wird beispielsweise die Überbrückungskupplung gelöst, so dass zugunsten einer Drehmomentvervielfachung und somit zum Decken des Drehmomentbedarfs die hydrodynamische Kraftübertragung über den Drehmomentwandler stattfindet.The torque requirement indicates, for example, a torque required for a (current) driving situation. Depending on the driving situation, the required torque can exceed a value that the electric machine is capable of (permanently avoiding overheating). This can be the case in particular when starting off, when driving uphill or when driving with a trailer or load. Operating the drive device based on the information about the torque requirement includes, for example, operating the torque converter to multiply an output torque of the electric machine and to cover the torque requirement. To actuate the torque converter, for example, the lock-up clutch is released, so that the hydrodynamic power transmission takes place via the torque converter in favor of multiplying the torque and thus covering the torque requirement.

Das Betreiben der Antriebsvorrichtung umfasst optional ein Steuern einer Drehmomentvervielfachung über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler der Antriebsvorrichtung basierend auf der Information über den Drehmomentbedarf. Die Drehmomentvervielfachung kann insbesondere von einem Drehzahlunterschied zwischen einer Drehzahl des Pumpenrads und einer Drehzahl des Turbinenrads abhängen. Zum Steuern der Drehmomentvervielfachung wird beispielsweise der Drehzahlunterschied zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad gesteuert. Zur Steuerung des Drehzahlunterschiedes wird beispielsweise der von einer Überbrückungskupplung hergestellte Reibschluss zwischen Pumpenrad und Gehäuse des Drehmomentwandlers angepasst und zum Beispiel eine dabei wirkende Reibung angepasst. Dazu kann die Überbrückungskupplung elektronisch und/oder hydraulisch basierend auf der Information über den Drehmomentbedarf gesteuert werden.Operating the propulsion device optionally includes controlling torque multiplication via a hydrodynamic torque converter of the propulsion device based on the torque demand information. The torque multiplication can depend in particular on a speed difference between a speed of the impeller and a speed of the turbine wheel. For example, to control the torque multiplication, the speed difference between the impeller and the turbine wheel is controlled. To control the speed difference, for example, the frictional connection produced by a lock-up clutch between the impeller and the housing of the torque converter is adjusted and, for example, a friction acting in the process is adjusted. For this purpose, the lock-up clutch can be controlled electronically and/or hydraulically based on the information about the torque requirement.

Weitere Ausführungsbeispiele schaffen ein Kraftfahrzeug, welches ein Ausführungsbeispiel der hierin vorgeschlagenen Antriebsvorrichtung umfasst und/oder ausgebildet ist, um ein Ausführungsbeispiel des hierin vorgeschlagenen Verfahrens auszuführen.Further exemplary embodiments create a motor vehicle which includes an exemplary embodiment of the drive device proposed herein and/or is designed to carry out an exemplary embodiment of the method proposed herein.

Einige Beispiele von Ausführungsbeispielen der Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Schnittbild eines Drehmomentwandlers nach einem bekannten Konzept;
2 ein Schnittbild eines Ausführungsbeispiels einer Antriebsvorrichtung nach dem hierin vorgeschlagenen Konzept;
3 ein Schnittbild eines Ausführungsbeispiels der Antriebsvorrichtung für verschiedene Positionierungen einer Parksperre;
4 eine Auftragung eines Antriebsmoments für ein Kraftfahrzeug gegenüber einer Fahrgeschwindigkeit; und
5 ein Flussdiagramm zur schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens für ein Kraftfahrzeug.

A few examples of exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying figures, merely by way of example. Show it:

1 a sectional view of a torque converter according to a known concept;
2 a sectional view of an embodiment of a drive device according to the concept proposed herein;
3 a sectional view of an embodiment of the drive device for different positioning of a parking lock;
4 a plot of a drive torque for a motor vehicle versus a driving speed; and
5 a flowchart for the schematic representation of an embodiment of a method for a motor vehicle.

Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind.Various embodiments will now be described in more detail and with reference to the accompanying drawings, in which some embodiments are illustrated.

Obwohl Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise modifiziert und abgeändert werden können, sind Ausführungsbeispiele in den Figuren als Beispiele dargestellt und werden hierin ausführlich beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die jeweils offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass Ausführungsbeispiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Bereich der Erfindung liegen, abdecken sollen.Although example embodiments can be modified and altered in various ways, example embodiments are illustrated in the figures and are described in detail herein. It should be understood, however, that example embodiments are not intended to be limited to the precise forms disclosed, but rather that example embodiments are intended to cover all functional and/or structural modifications, equivalents, and alternatives falling within the scope of the invention.

1 zeigt ein Schnittbild eines Drehmomentwandlers 120 nach einem bekannten Konzept. Wie in den Schnittbild zu sehen ist, umfasst der Drehmomentwandler 120 ein Pumpenrad 122, ein Turbinenrad 124 und ein Leitrad 128. Das Pumpenrad 122, das Turbinenrad 124 und das Leitrad 128 bilden einen hydrodynamischen Kreis zur hydrodynamischen Kraftübertragung und Drehmomentvervielfachung aus. Nach bekannten Konzepten ist das Pumpenrad 122 gegenüber dem Turbinenrad 124 auf einer in axialer Richtung 191 von einem Antrieb (nicht dargestellt) abgewandten Seite und das Turbinenrad 124 gegenüber dem Pumpenrad 122 auf einer in axialer Richtung 191 dem Antrieb zugewandten Seite des Drehmomentwandlers 120 angeordnet. Der Drehmomentwandler 120 umfasst außerdem ein Gehäuse umfassend einen Deckel 125. Der Deckel 125 ist gegenüber dem Turbinenrad 124 in axialer Richtung 191 auf der dem Antrieb zugewandten Seite, zwischen dem Turbinenrad 124 und dem Antrieb angeordnet. Das Pumpenrad 122 ist drehfest mit dem Deckel 125 verbunden und schließt den Drehmomentwandler 120 auf der von dem Antrieb abgewandten Seite des Drehmomentwandlers 120 ab. Das Turbinenrad 124 ist frei drehbar gegenüber dem Deckel 125. Das Turbinenrad 124 ist drehfest mit einer Abtriebswelle 150 verbunden. Der Deckel 125 ist zum Antreiben des Pumpenrads 122 drehfest mit dem Antrieb verbunden. Ferner umfasst der Drehmomentwandler 120 eine Überbrückungskupplung 140, die in der axialen Richtung 191 zwischen dem Turbinenrad 124 und dem Deckel 125 angeordnet ist und ausgebildet ist, um zwischen dem Turbinenrad 124 und dem Deckel 125 einen Reibschluss herzustellen. Zur hydrodynamischen Kraftübertragung über den Drehmomentwandler 120 werden entsprechend sowohl das Pumpenrad 122 (direkt/unmittelbar) als auch der Deckel 125 von dem Antrieb angetrieben. Dies macht einen geeignet drehmomentstarken Antrieb zur Überwindung des Massenträgheitsmoments und Lastmoments des Pumpenrads 122 und des Deckels 125 erforderlich. 1 12 shows a sectional view of a torque converter 120 according to a known concept. As can be seen in the sectional diagram, the torque converter 120 includes an impeller 122, a turbine wheel 124 and a stator wheel 128. The impeller wheel 122, the turbine wheel 124 and the stator wheel 128 form a hydrodynamic circuit for hydrodynamic power transmission and torque multiplication. According to known concepts, the pump wheel 122 is arranged opposite the turbine wheel 124 on a side facing away from a drive (not shown) in the axial direction 191 and the turbine wheel 124 is arranged opposite the pump wheel 122 on a side of the torque converter 120 facing the drive in the axial direction 191. The torque converter 120 also includes a Housing comprising a cover 125. The cover 125 is arranged opposite the turbine wheel 124 in the axial direction 191 on the side facing the drive, between the turbine wheel 124 and the drive. The impeller 122 is connected to the cover 125 in a torque-proof manner and closes off the torque converter 120 on the side of the torque converter 120 facing away from the drive. The turbine wheel 124 is freely rotatable relative to the cover 125. The turbine wheel 124 is connected to an output shaft 150 in a torque-proof manner. The cover 125 is connected to the drive for driving the impeller 122 in a torque-proof manner. Furthermore, the torque converter 120 includes a lock-up clutch 140 which is arranged in the axial direction 191 between the turbine wheel 124 and the cover 125 and is designed to produce a frictional connection between the turbine wheel 124 and the cover 125 . For the hydrodynamic power transmission via the torque converter 120, both the impeller 122 (directly/immediately) and the cover 125 are correspondingly driven by the drive. This requires a suitably high-torque drive to overcome the mass moment of inertia and the load moment of the impeller 122 and the cover 125 .

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann daher darin gesehen werden, ein zum Antreiben eines Drehmomentwandlers erforderliches Abtriebsmoment einer elektrischen Maschine zu senken.One object of the present invention can therefore be seen as reducing an output torque of an electric machine that is required to drive a torque converter.

Die Aufgabe kann durch das hierin vorgeschlagene Konzept und die dargestellten Ausführungsbeispiele gelöst werden.The task can be solved by the concept proposed herein and the illustrated exemplary embodiments.

2 zeigt ein Schnittbild eines Ausführungsbeispiel einer für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehenen Antriebsvorrichtung 200 nach dem hierin vorgeschlagenen Konzept. Die Antriebsvorrichtung 200 umfasst eine elektrische Maschine 210 und einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 220. Der Drehmomentwandler 220 umfasst ein von der elektrischen Maschine 210 angetriebenes Pumpenrad 222 und ein Turbinenrad 224, die zur hydrodynamischen Kraftübertragung zwischen dem Pumpenrad 222 und dem Turbinenrad 224 ausgebildet sind. Für den Antrieb durch die elektrische Maschine 210 ist das Pumpenrad 222 drehfest mit einer Abtriebswelle 214 der elektrischen Maschine 210 gekoppelt. Wie gezeigt, weist das Pumpenrad 222 zur hydrodynamischen Kraftübertragung Pumpenradschaufeln 222a auf, die auf einer Pumpenradschale 222b und über deren Umfang verteilt angeordnet sind. Die Pumpenradschaufeln 222a sind derart ausgestaltet, so dass das Pumpenrad 222, wenn es durch die elektrische Maschine 210 angetrieben wird, ein die Pumpenradschaufeln 222a umgebendes Fluid (nicht gezeigt) zu dessen Aufnahme von Strömungsenergie beschleunigt und zum Turbinenrad 224 befördert. Das Turbinenrad 224 weist Turbinenradschaufeln 224a auf, welche auf eine Turbinenradschale 224b und über deren Umfang verteilt angeordnet sind. Die Turbinenradschaufeln 224a sind ausgebildet, um die Strömungsenergie des von dem Pumpenrad 222 beschleunigten Fluids aufzunehmen und über ein Leitrad 228 des Drehmomentwandlers 220 zu den Pumpenrad 222 zurückzubefördern. Das Leitrad 228 ist ausgebildet, um das zum Pumpenrad 222 zurückgeförderte Fluid zugunsten einer Drehmomenterhöhung am Turbinenrad 224 umzudenken. Auf diese Weise wird ein hydrodynamischer Kreis zur hydrodynamischen Kraftübertragung und Drehmomentvervielfachung ausgebildet. Das Turbinenrad 224 ist in axialer Richtung 291 auf einer der elektrischen Maschine 210 zugewandten Seite des Pumpenrads 222 und das Pumpenrad 222 in der axialen Richtung auf einer von der elektrischen Maschine 210 abgewandten Seite des Turbinenrads 224 angeordnet. 2 12 shows a sectional view of an exemplary embodiment of a drive device 200 provided for use in a motor vehicle according to the concept proposed herein. Drive device 200 includes an electric machine 210 and a hydrodynamic torque converter 220. Torque converter 220 includes an impeller 222 driven by electric machine 210 and a turbine wheel 224, which are designed for hydrodynamic power transmission between impeller 222 and turbine wheel 224. The impeller 222 is coupled in a torque-proof manner to an output shaft 214 of the electric machine 210 for the purpose of being driven by the electric machine 210 . As shown, the impeller 222 for hydrodynamic power transmission has impeller vanes 222a which are arranged on an impeller shell 222b and are distributed over the circumference thereof. The impeller blades 222a are designed such that the impeller 222, when it is driven by the electric machine 210, accelerates a fluid (not shown) surrounding the impeller blades 222a to absorb flow energy and conveys it to the turbine wheel 224. The turbine wheel 224 has turbine wheel blades 224a, which are arranged on a turbine wheel shell 224b and distributed over its circumference. The turbine wheel blades 224a are designed to absorb the flow energy of the fluid accelerated by the pump wheel 222 and to convey it back to the pump wheel 222 via a guide wheel 228 of the torque converter 220 . Stator wheel 228 is designed to redirect the fluid conveyed back to pump wheel 222 in favor of an increase in torque at turbine wheel 224 . In this way, a hydrodynamic circuit for hydrodynamic power transmission and torque multiplication is formed. The turbine wheel 224 is arranged in the axial direction 291 on a side of the impeller 222 facing the electric machine 210 and the impeller 222 is arranged in the axial direction on a side of the turbine wheel 224 facing away from the electric machine 210 .

Ferner umfasst die Antriebsvorrichtung 200 ein Gehäuse 226. Das Gehäuse 226 kann zur Bereitstellung des Fluids für die hydrodynamische Kraftübertragung zumindest teilweise mit dem Fluid befüllt sein/werden. Das Pumpenrad 222 ist in dem Gehäuse 226 und gegenüber dem Gehäuse 226 verdrehbar angeordnet. Im Gegensatz dazu ist das Turbinenrad 224 drehfest mit dem Gehäuse 226 verbunden. Wie in dem Schnittbild zu sehen ist, ist hierfür die Turbinenradschale 224b drehfest oder starr mit einem Deckel 225 des Gehäuses 226 verbunden. Auf diese Weise bildet das Turbinenrad 224 eine Abdeckung für den Deckel 225, welche das Gehäuse 226 in der axialen Richtung 291 auf der der elektrischen Maschine 210 zugewandten Seite schließt. Der Deckel 225 ist gegenüber dem Pumpenrad 222 in der axialen Richtung auf der von der elektrischen Maschine 210 abgewandten Seite angeordnet und umschließt das Pumpenrad 222 somit auf der von der elektrischen Maschine 210 abgewandten Seite. Zudem ist das Turbinenrad 224 mit einem Abtrieb, vorliegend einer Abtriebswelle 250, des Drehmomentwandlers 220 verbunden. Hierzu ist das Gehäuse 226, hier der Deckel 225 des Gehäuses 226, drehfest mit der Abtriebswelle 250 verbunden.Furthermore, the drive device 200 comprises a housing 226. The housing 226 can be at least partially filled with the fluid to provide the fluid for the hydrodynamic power transmission. The impeller 222 is arranged in the housing 226 and is rotatable relative to the housing 226 . In contrast, the turbine wheel 224 is non-rotatably connected to the housing 226 . As can be seen in the sectional view, the turbine wheel shell 224b is connected to a cover 225 of the housing 226 in a rotationally fixed or rigid manner for this purpose. In this way, the turbine wheel 224 forms a cover for the cover 225, which closes the housing 226 in the axial direction 291 on the side facing the electrical machine 210. The cover 225 is arranged opposite the impeller 222 in the axial direction on the side facing away from the electrical machine 210 and thus encloses the impeller 222 on the side facing away from the electrical machine 210 . In addition, turbine wheel 224 is connected to an output, in this case an output shaft 250, of torque converter 220. For this purpose, the housing 226, here the cover 225 of the housing 226, is connected to the output shaft 250 in a rotationally fixed manner.

Dadurch, dass das Pumpenrad 222 von dem Gehäuse 226 freigestellt ist, kann das Trägheitsmoment, welches zum Antreiben des Pumpenrads 222 erforderlich ist, zugunsten eines geringeren erforderlichen Abtriebsmoments durch die elektrische Maschine 210 geringer sein als bei einem Drehmomentwandler, wie zum Beispiel Drehmomentwandler 120, dessen Pumpenrad drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist.Because the impeller 222 is free from the housing 226, the moment of inertia required to drive the impeller 222 can be lower in favor of a lower required output torque by the electric machine 210 than with a torque converter, such as torque converter 120, whose Impeller is rotatably connected to the housing.

Ferner kann dadurch, dass das Turbinenrad 224 auf der Seite angeordnet ist, die der elektrischen Maschine 210 zugewandt ist, das Turbinenrad 224 gegenüber einem Abtrieb, vorliegend einer Abtriebswelle 214, der elektrischen Maschine 210 zentriert werden. Vorliegend weist ein Maschinengehäuse 211 der elektrischen Maschine 210 einen Abstützbereich 212 auf, welcher zur Lagerung und Zentrierung des Turbinenrads 224 ausgebildet ist. Zur Lagerung und Zentrierung ist der Abstützbereich 212 vorliegend radial innerhalb des Turbinenrads 224 und das Turbinenrad 224 auf einem Lager 260 angeordnet, welches auf dem Abstützbereich 212 aufgebracht ist.Furthermore, the fact that the turbine wheel 224 is arranged on the side of the electric Machine 210 facing, the turbine wheel 224 relative to an output, in this case an output shaft 214, the electric machine 210 are centered. In the present case, a machine housing 211 of electric machine 210 has a support area 212 which is designed to support and center turbine wheel 224 . For mounting and centering, the support area 212 is presently arranged radially inside the turbine wheel 224 and the turbine wheel 224 is arranged on a bearing 260 which is mounted on the support area 212 .

In Antriebsvorrichtungen kann zudem eine Parksperre vorgesehen sein, welche ausgebildet ist, um einen Abtrieb eines Drehmomentwandlers gegen Drehungen zu sichern, um das Kraftfahrzeug beispielsweise gegen „Wegrollen“ zu sichern. Hierfür ist es vorgesehen die Parksperre 230 an einen Abtrieb des Drehmomentwandlers 220 anzubinden.A parking lock can also be provided in drive devices, which is designed to secure an output of a torque converter against rotation, in order to secure the motor vehicle against “rolling away”, for example. Provision is made for this to connect parking lock 230 to an output of torque converter 220 .

Die Parksperre 230 umfasst ein drehfest mit dem Gehäuse 226 angeordneten Zahnrad 234, eine Sperrklinke 232 und ein Betätigungselement (nicht dargestellt), welches ausgebildet ist, die Sperrklinke 232 in Formschluss mit dem Zahnrad 234 zu bringen, um eine Drehung des Gehäuses 226 zu begrenzen. Hierzu ist die Sperrklinke 232 drehfest mit dem Kraftfahrzeug, beispielsweise mit einem Gehäuse oder einer Aufnahme des Kraftfahrzeugs für die Antriebsvorrichtung 200 gekoppelt. Dadurch kann ein ungewolltes „Wegrollen“ des Fahrzeugs, zum Beispiel wenn das Fahrzeug geparkt ist, verhindert werden. Vorliegend ist das Zahnrad 234 axial versetzt auf einer von der elektrischen Maschine 210 abgewandten Seite des Gehäuses 226 angeordnet und durch eine Steckverzahnung mit der Abtriebswelle 250 drehfest verbunden.The parking lock 230 includes a gear wheel 234 arranged in a rotationally fixed manner with the housing 226, a pawl 232 and an actuating element (not shown) which is designed to positively engage the pawl 232 with the gear wheel 234 in order to limit rotation of the housing 226. For this purpose, the pawl 232 is coupled in a rotationally fixed manner to the motor vehicle, for example to a housing or a receptacle of the motor vehicle for the drive device 200 . This can prevent the vehicle from “rolling away” unintentionally, for example when the vehicle is parked. In the present case, the gear wheel 234 is arranged in an axially offset manner on a side of the housing 226 facing away from the electric machine 210 and is connected in a torque-proof manner to the output shaft 250 by splines.

Bei bekannten Konzepten ist das Gehäuse nicht drehfest mit dem Abtrieb des Drehmomentwandlers gekoppelt. Um die Parksperre mit einem Abtrieb des Drehmomentwandlers zu koppeln, ist es daher bei bekannten Konzepten erforderlich die Parksperre drehfest mit einer Abtriebswelle zu koppeln, welche auf einer von einem Antrieb abgewandten Seite aus dem Gehäuse des Drehmomentwandlers herausgeführt ist. Deshalb ist es in bekannten Konzepten erforderlich die Parksperre auf der vom Antrieb abgewandten Seite des Drehmomentwandlers anzuordnen. Dies führt zu einer Einschränkung der Gestaltungsfreiheit und kann zu einer ungünstigen Bauraumausnutzung führen.In known concepts, the housing is not coupled to the output of the torque converter in a torque-proof manner. In order to couple the parking lock to an output of the torque converter, it is therefore necessary in known concepts to couple the parking lock in a torque-proof manner to an output shaft, which is led out of the housing of the torque converter on a side facing away from a drive. It is therefore necessary in known concepts to arrange the parking lock on the side of the torque converter facing away from the drive. This leads to a restriction of the freedom of design and can lead to an unfavorable use of space.

Wie in 3 gezeigt, erlaubt das vorgeschlagene Konzept zugunsten einer besseren Bauraumausnutzung alternative Anordnungen der Parksperre 230.As in 3 shown, the proposed concept allows alternative arrangements of the parking lock 230 in favor of a better use of space.

3 zeigt ein Schnittbild eines Ausführungsbeispiels der Antriebsvorrichtung für verschiedene Anordnungen/Positionierungen der Parksperre 230. Konkret zeigt 3 vier verschiedene Anordnungen A, B, C und D für die Parksperre 230. 3 shows a sectional view of an exemplary embodiment of the drive device for various arrangements/positionings of the parking lock 230. Specifically, FIG 3 four different arrangements A, B, C and D for the parking lock 230.

Anordnung A entspricht dabei der in 2 gezeigten Anordnung der Parksperre 230. Hierbei ist die Parksperre 230 axial versetzt auf der von der elektrischen Maschine 210 abgewandten Seite des Gehäuses 226 angeordnet und das Zahnrad 234 drehfest mit der Abtriebswelle 250 gekoppelt. Alternativ ist das Zahnrad 234 in der Anordnung A mit dem Deckel 225 drehfest verbunden.Arrangement A corresponds to that in 2 shown arrangement of the parking lock 230. Here, the parking lock 230 is arranged axially offset on the side facing away from the electric machine 210 of the housing 226 and the gear 234 rotatably coupled to the output shaft 250. Alternatively, the gear wheel 234 in arrangement A is connected to the cover 225 in a rotationally fixed manner.

Bei weiteren möglichen Anordnungen, wie zum Beispiel den dargestellten Anordnungen B und C, ist die Parksperre 230 radial außerhalb an dem Gehäuse 226 angeordnet. Dadurch kann ein Bauraumbedarf in der axialen Richtung 291 verringert werden.In other possible arrangements, such as the illustrated arrangements B and C, the parking lock 230 is arranged radially outward on the housing 226 . As a result, a space requirement in the axial direction 291 can be reduced.

Bei der Anordnung B ist die Parksperre 230 radial außen an dem Deckel 225 angeordnet. Das Zahnrad 234 ist hierbei radial außen an dem Deckel 225 drehfest angebracht.In arrangement B, parking lock 230 is arranged radially on the outside of cover 225 . The gear wheel 234 is attached to the cover 225 in a rotationally fixed manner radially on the outside.

Bei der Anordnung C ist die Parksperre 230 radial außerhalb der Turbinenradschale 224b angeordnet. Das Zahnrad 234 der Parksperre 230 ist hierbei zur drehfesten Verbindung mit dem Gehäuse 226 drehfest mit einem Verbindungsstück 229 der Turbinenradschale 224b zur Koppelung mit dem Deckel 225 verbunden.In arrangement C, the parking lock 230 is arranged radially outside of the turbine shell 224b. The gear wheel 234 of the parking lock 230 is connected in a rotationally fixed manner to a connecting piece 229 of the turbine wheel shell 224b for coupling to the cover 225 for the non-rotatable connection to the housing 226 .

Durch die hierin beschriebene Architektur des Drehmomentwandlers 220 ist zwischen dem Turbinenrad 224 und dem Antrieb, vorliegende der elektrischen Maschine 210, mehr Bauraum verfügbar als bei den besagten bekannten Konzepten. Dies erlaub wie bei Anordnung D, die Parksperre 230 in der axialen Richtung 291 zwischen dem Turbinenrad 224 und der elektrischen Maschine 210 anzuordnen. Ferner erlaubt die vorgeschlagene Architektur die Parksperre 230, hier insbesondere das Zahnrad 234 drehfest mit dem Turbinenrad 224 zu koppeln. Vorliegend ist das Zahnrad 234 beispielsweise drehfest auf einem Lagerabstützelement 224c angeordnet, welches ausgebildet ist, um das Turbinenrad 224 auf dem Lager 260 abzustützen.The architecture of torque converter 220 described herein means that more installation space is available between turbine wheel 224 and the drive, present electric machine 210, than in the known concepts mentioned. As with arrangement D, this allows the parking lock 230 to be arranged in the axial direction 291 between the turbine wheel 224 and the electric machine 210 . Furthermore, the proposed architecture allows the parking lock 230 to couple the gear wheel 234 to the turbine wheel 224 in a torque-proof manner. In the present case, gearwheel 234 is arranged, for example, in a rotationally fixed manner on a bearing support element 224c, which is designed to support turbine wheel 224 on bearing 260.

Durch die beschriebenen Anordnungen A bis D kann eine bessere Bauraumausnutzung erreicht werden.With the described arrangements A to D, a better use of space can be achieved.

Vorliegend ist der Drehmomentwandler 220 als Trilok-Drehmomentwandler ausgeführt. Hierbei ist das Leitrad 228 auf einem Freilauf 216 gelagert. Der Freilauf 216 erlaubt, dass sich das Leitrad 228 zur Verringerung einer Umlenkung des Fluids bei einem geringeren Drehzahlunterschied zwischen einer Drehzahl des Pumpenrads 222 und einer Drehzahl des Turbinenrads 224 in eine Richtung drehen kann. Ferner ist der Freilauf 216 ausgebildet, das Leitrad 228 zur Drehmomentvervielfachung gegen eine Drehung in die entgegengesetzte Richtung abzustützen.In the present case, the torque converter 220 is designed as a Trilok torque converter. In this case, the guide wheel 228 is mounted on a freewheel 216 . The one-way clutch 216 allows the stator 228 to help reduce fluid deflection a smaller speed difference between a speed of the impeller 222 and a speed of the turbine 224 can rotate in one direction. Furthermore, the one-way clutch 216 is designed to support the idler wheel 228 against rotation in the opposite direction for torque multiplication.

Bevorzugt ist der Abstützbereich 212 ferner als Drehmomentstütze und Lagerstelle für das Leitrad 228 ausgebildet. Entsprechend ist der Freilauf 216 vorliegend auf dem Abstützbereich 212 angeordnet.The support area 212 is preferably also designed as a torque support and bearing point for the guide wheel 228 . Accordingly, the freewheel 216 is arranged on the support area 212 in the present case.

Ferner umfasst die Antriebsvorrichtung 200 eine Überbrückungskupplung 240, welche ausgebildet ist, um einen Reibschluss zwischen dem Pumpenrad 222 und dem Gehäuse 226 herzustellen. Die Überbrückungskupplung 240 ist in der axialen Richtung auf einer von der elektrischen Maschine 210 abgewandten Seite des Pumpenrads 222 und innerhalb des Gehäuses 226 zwischen diesem und dem Pumpenrad 222 angeordnet. Vorliegend ist die Überbrückungskupplung 240 drehfest mit dem Pumpenrad 222 verbunden und mit einer Reibvorrichtung ausgestattet, welche ausgebildet ist, um den Reibschluss mit dem Deckel 225 herzustellen. Dies erlaubt bedarfsweise den Drehmomentwandler 220 zur hydrodynamischen Kraftübertragung zur Vervielfachung des Abtriebsmoments freizugeben und die hydrodynamische Kraftübertragung zugunsten einer höheren Effizienz zu überbrücken. In Fahrsituationen, wie zum Beispiel beim Anfahren, beim Befahren einer Steigung und/oder beim Fahren mit Zuladung oder Anhänger, in denen ein erhöhter Drehmomentbedarf vorliegt, kann die Überbrückungskupplung 240 den Reibschluss zumindest reduzieren oder aufheben, um den Drehmomentwandler 220 zur hydrodynamischen Kraftübertragung und Vervielfachung des Abtriebsmoments freizugeben. Wenn kein erhöhter Drehmomentbedarf vorliegt, kann die Überbrückungskupplung 240 zugunsten eines höheren Wirkungsgrads den Reibschluss zwischen dem Pumpenrad 222 und dem Gehäuse 226 herstellen und/oder erhöhen.Furthermore, the drive device 200 includes a lock-up clutch 240 which is designed to create a frictional connection between the impeller 222 and the housing 226 . The lock-up clutch 240 is arranged in the axial direction on a side of the impeller 222 facing away from the electric machine 210 and inside the housing 226 between the latter and the impeller 222 . In the present case, the lock-up clutch 240 is connected to the impeller 222 in a torque-proof manner and is equipped with a friction device, which is designed to produce the frictional connection with the cover 225 . If necessary, this allows the torque converter 220 to be released for hydrodynamic power transmission in order to multiply the output torque and to bridge the hydrodynamic power transmission in favor of greater efficiency. In driving situations, such as when starting off, when driving up an incline and/or when driving with a payload or trailer, in which there is an increased torque requirement, the lock-up clutch 240 can at least reduce or eliminate the frictional engagement in order to use the torque converter 220 for hydrodynamic power transmission and multiplication release the output torque. When there is no increased torque demand, the lock-up clutch 240 may establish and/or increase the frictional engagement between the impeller 222 and the housing 226 for greater efficiency.

Die Vervielfachung des Abtriebsmoments wiederum erlaubt es dem Kraftfahrzeug (mit oder ohne Zuladung oder Anhängelast) Steigungen zu befahren oder an Steigungen anzufahren sowie eine höhere Beschleunigung beim Anfahren oder Befahren von Steigungen. Dies soll nachfolgend in Bezug auf 4 näher erläutert werden.The multiplication of the output torque in turn allows the motor vehicle (with or without payload or trailer load) to drive up inclines or to start up inclines and to accelerate faster when starting off or driving up inclines. This is to be referred to in the following 4 be explained in more detail.

4 zeigt eine Auftragung eines zum Antreiben des Kraftfahrzeugs verfügbaren oder bereitgestellten Antriebsmoments gegenüber einer Fahrgeschwindigkeit in einem Diagramm 400. 4 shows a plot of a drive torque available or provided for driving the motor vehicle versus a driving speed in a diagram 400.

Die Abszisse 410 des Diagramms 400 gibt die Fahrgeschwindigkeit und die Ordinate 420 das Antriebsmoment an.The abscissa 410 of the diagram 400 indicates the driving speed and the ordinate 420 indicates the drive torque.

In Diagramm 400 sind Kurven 422, 424, 426 und 428 für ein Antriebsmoment für das Kraftfahrzeug gegenüber der Fahrgeschwindigkeit aufgetragen, wovon Kurve 422 ein für ein Befahren einer Steigung (hier einer Steigung von 32%) erforderliches Antriebsmoment, Kurve 424 ein für ein Befahren einer Steigung (hier einer Steigung von 12%) mit Anhängelast erforderliches Antriebsmoment, Kurve 426 ein von der elektrischen Maschine erzeugtes Abtriebsmoment und Kurve 428 ein durch den Drehmomentwandler vervielfachtes Abtriebsmoment angeben. Das von der elektrischen Maschine erzeugte Abtriebsmoment ist dabei als ein von der elektrischen Maschine ausgegebenes und nicht-vervielfachtes Abtriebsmoment zu verstehen. Vorliegend erreicht oder übersteigt das von der elektrischen Maschine erzeugte Antriebsmoment bis zu einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit zwar das zum Befahren der Steigung von 12% mit Anhängelast erforderliche Antriebsmoment, nicht jedoch das zum Befahren der Steigung von 32% erforderliche Antriebsmoment. Das von der elektrischen Maschine erzeugte Abtriebsmoment ist demnach ungenügend als Antriebsmoment für das Kraftfahrzeug zum Befahren der Steigung von 32%. Dagegen kann das durch den Drehmomentwandler vervielfachte Abtriebsmoment zumindest in einem bestimmten Geschwindigkeitsbereich gleich oder größer als das zum Befahren der Steigung von 32% erforderliche Antriebsmoment sein. Der Drehmomentwandler erlaubt es dem Kraftfahrzeug somit beispielsweise bei einer Steigung von 32% anzufahren und/oder zu beschleunigen. Insbesondere erlaubt der Drehmomentwandler von einer kostspieligen drehmomentstärkeren Auslegung der elektrischen Maschine, einer zusätzlichen elektrischen Maschine und/oder einem zusätzlichen Getriebe abzusehen. Es sei angemerkt, dass das vorhergehend Beschriebene auch auf andere Steigungen und andere Situationen übertragbar ist.In diagram 400, curves 422, 424, 426 and 428 are plotted for a drive torque for the motor vehicle versus the driving speed, of which curve 422 is a drive torque required for driving up a slope (here a slope of 32%), curve 424 is a drive torque required for driving on a Slope (here a slope of 12%) with trailer load required drive torque, curve 426 an output torque generated by the electric machine and curve 428 specify an output torque multiplied by the torque converter. The output torque generated by the electrical machine is to be understood as an output torque that is output by the electrical machine and is not multiplied. In the present case, the drive torque generated by the electric machine up to a certain driving speed reaches or exceeds the drive torque required to negotiate the 12% incline with a trailer load, but not the drive torque required to negotiate the 32% incline. The output torque generated by the electric machine is therefore insufficient as a drive torque for the motor vehicle to drive up the 32% incline. On the other hand, the output torque multiplied by the torque converter can be equal to or greater than the drive torque required to negotiate the 32% gradient, at least in a specific speed range. The torque converter thus allows the motor vehicle to start and/or accelerate on a gradient of 32%, for example. In particular, the torque converter makes it possible to dispense with an expensive, higher-torque design of the electric machine, an additional electric machine and/or an additional transmission. It should be noted that what has been described above can also be applied to other gradients and other situations.

Wie aus Diagramm 400 ersichtlich wird, kann die Vervielfachung insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten, zum Beispiel von 0 bis 50 km/h oder eine andere bestimmte Geschwindigkeitsschwelle erfolgen. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Vervielfachung auch in anderen Geschwindigkeitsbereichen erfolgen.As can be seen from diagram 400, the multiplication can take place in particular at low speeds, for example from 0 to 50 km/h or some other specific speed threshold. In other exemplary embodiments, the multiplication can also take place in other speed ranges.

Für eine zusätzliche Steuerung des Antriebsmoments kann die Antriebsvorrichtung ferner ein Getriebe (nicht dargestellt) umfassen, welches der elektrischen Maschine 210 und optional auch dem Drehmomentwandler 220 nachgeschaltet ist. Das Getriebe ist beispielsweise ein Achsgetriebe und/oder Planetengetriebe. Wahlweise kann eine andere Bauart für das Getriebe gewählt werden. Die elektrische Maschine 210, der Drehmomentwandler 220, die Parksperre 230 und das Getriebe können beliebig zueinander positioniert sein.For additional control of the drive torque, the drive device can also include a transmission (not shown), which is connected downstream of the electric machine 210 and optionally also the torque converter 220 . The transmission is, for example, an axle drive and/or planetary gear. Optionally, another Design can be selected for the transmission. The electric machine 210, the torque converter 220, the parking lock 230 and the transmission can be positioned in any way with respect to one another.

Die vorgeschlagene Antriebsvorrichtung für eine oder mehrere Achsen des Kraftfahrzeugs umgesetzt sein.The proposed drive device can be implemented for one or more axles of the motor vehicle.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können sich, wie nachfolgend erläutert, insbesondere auf ein Verfahren betreffend ein Betreiben der vorgeschlagenen Antriebsvorrichtung beziehen.As explained below, exemplary embodiments of the present invention can relate in particular to a method relating to the operation of the proposed drive device.

5 zeigt ein Flussdiagramm zur schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 500 für ein Kraftfahrzeug. 5 shows a flowchart for the schematic representation of an embodiment of a method 500 for a motor vehicle.

Das Verfahren 500 umfasst ein Bereitstellen 510 eines Ausführungsbeispiel der hierin vorgeschlagenen Antriebsvorrichtung. Hierfür kann die Antriebsvorrichtung in beliebiger Ausführung in dem Kraftfahrzeug umgesetzt sein.The method 500 includes providing 510 an exemplary embodiment of the drive device proposed herein. For this purpose, the drive device can be implemented in any design in the motor vehicle.

Zudem umfasst das Verfahren ein Erfassen 520 von Information über einen Drehmomentbedarf zum Antreiben des Kraftfahrzeugs. Die Informationen über den Drehmomentbedarf geben beispielsweise ein zum Anfahren, Beschleunigen oder zum Halten einer Geschwindigkeit erforderliches oder gewünschtes Drehmoment an. Der Drehmomentbedarf kann insbesondere von einer Geschwindigkeit, einer Zuladung, einer Anhängelast, einem Abrollwiderstand, einer befahrenen Steigung oder einem befahrenen Gefälle und/oder einer gewünschten Beschleunigung abhängen. Entsprechend basiert die Information über den Drehmomentbedarf beispielsweise auf Informationen über eine Gas- und/oder Bremspedalstellung, über die Fahrgeschwindigkeit, Informationen über ein Lastmoment, über die befahrene Steigung oder das befahrene Gefälle, Informationen über ein Gewicht der Zuladung und/oder der Anhängelast und/oder weiteren für den Drehmomentbedarf relevanten Informationen. Bei höherer Anhängelast, höherer Fahrgeschwindigkeit, einer stärkeren Steigung und einer höheren gewünschten Beschleunigung ist der Drehmomentbedarf beispielsweise höher.In addition, the method includes acquiring 520 information about a torque requirement for driving the motor vehicle. The information about the torque requirement indicates, for example, a required or desired torque for starting, accelerating or for maintaining a speed. The torque requirement can depend in particular on a speed, a payload, a trailer load, a rolling resistance, an uphill or downhill gradient and/or a desired acceleration. Accordingly, the information about the torque requirement is based, for example, on information about an accelerator and/or brake pedal position, about the driving speed, information about a load torque, about the uphill or downhill gradient being traveled, information about the weight of the payload and/or the trailer load and/or or other information relevant to the torque requirement. For example, with a higher trailer load, higher driving speed, a steep incline and a higher desired acceleration, the torque requirement is higher.

Ferner umfasst das Verfahren 500 ein Betreiben 530 der Antriebsvorrichtung basierend auf der Information über den Drehmomentbedarf. Das Betreiben 530 der Antriebsvorrichtung umfasst beispielsweise ein Betreiben der elektrischen Maschine und/oder des Drehmomentwandlers basierend auf der Information über den Drehmomentbedarf. Bei einem höheren Drehmomentbedarf wird die elektrische Maschine beispielsweise derart betrieben, dass sie ein höheres Antriebsmoment liefert. Optional sieht das Betreiben 530 der Antriebsvorrichtung ein bedarfsweises Zuschalten des Drehmomentwandlers vor. Auf diese Weise kann das Abtriebsmoment der elektrischen Maschine bedarfsweise zur Deckung des Drehmomentbedarfs durch den Drehmomentwandler vervielfacht werden.Furthermore, the method 500 includes operating 530 the drive device based on the information about the torque requirement. Operating 530 the drive device includes, for example, operating the electric machine and/or the torque converter based on the information about the torque requirement. When there is a higher torque requirement, the electric machine is operated, for example, in such a way that it delivers a higher drive torque. Optionally, the operation 530 of the drive device provides for the torque converter to be switched on as required. In this way, the output torque of the electric machine can be multiplied by the torque converter as required to cover the torque requirement.

Das Betreiben der Antriebsvorrichtung umfasst optional ein Steuern einer Drehmomentvervielfachung über den Drehmomentwandler der Antriebsvorrichtung basierend auf der Information über den Drehmomentbedarf. Der Drehmomentwandler umfasst beispielsweise eine steuerbare Überbrückungskupplung, welche, wie vorhergehend erläutert einen Reibschluss zwischen dem Pumpenrad und dem Abtrieb, vorliegend dem Gehäuse des Drehmomentwandlers herstellen und steuern kann. Durch die Überbrückungskupplung kann somit ein Verhältnis einer Drehzahl des Turbinenrads und des Pumpenrads gesteuert werden und somit die von diesem Verhältnis abhängige Vervielfachung des Antriebsmoments. Die Überbrückungskupplung wird beispielsweise derart gesteuert, so dass der Reibschluss bei einem höheren Drehmomentbedarf abnimmt und ein Schlupf des Pumpenrads gegenüber dem Gehäuse und des Turbinenrads somit zugunsten einer größeren Drehmomentvervielfachung/Vervielfachung des Antriebsmoments zunimmt.Operating the propulsion device optionally includes controlling a torque multiplication across the torque converter of the propulsion device based on the torque demand information. The torque converter includes, for example, a controllable lock-up clutch which, as explained above, can produce and control a frictional connection between the impeller and the output, in this case the housing of the torque converter. A ratio of a speed of the turbine wheel and the impeller can thus be controlled by the lock-up clutch and thus the multiplication of the drive torque dependent on this ratio. The lock-up clutch is controlled, for example, in such a way that the frictional engagement decreases when there is a higher torque requirement and slippage of the impeller relative to the housing and the turbine wheel thus increases in favor of a greater torque multiplication/multiplication of the drive torque.

Bezugnehmend auf 4 kann die Vervielfachung des Antriebsmoments insbesondere dann gesteigert werden, wenn (wie beispielsweise entsprechend der Kurve 422 und/oder 424) beim Anfahren an einer Steigung und/oder mit Zuladung und/oder Anhängelast ein erhöhter Drehmomentbedarf besteht, um den erhöhten Drehmomentbedarf zu decken.Referring to 4 the multiplication of the drive torque can be increased in particular when (as, for example, in accordance with curve 422 and/or 424) when starting on an incline and/or with an additional load and/or trailer load, there is an increased torque requirement in order to cover the increased torque requirement.

Bei einem geringeren Drehmomentbedarf kann die Überbrückungskupplung entsprechend derart gesteuert werden, so dass der Schlupf zugunsten eines höheren Wirkungsgrads abnimmt.If the torque requirement is lower, the lock-up clutch can be controlled accordingly in such a way that the slip decreases in favor of a higher degree of efficiency.

Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorher detaillierten Beispiele und Figuren beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein gleiches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das andere Beispiel zusätzlich einzuführen.The aspects and features described together with one or more of the previously detailed examples and figures can also be combined with one or more of the other examples to replace a same feature of the other example or to add the feature to the other example to introduce

Weiterhin sind die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Während jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hier explizit vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.Furthermore, the following claims are hereby incorporated into the Detailed Description, where each claim may stand on its own as a separate example. While each claim may stand on its own as a separate example, it should be noted that although a dependent claim in the claims relates to a specific combination with one or more other claims - Other examples may also include a combination of the dependent claim with the subject-matter of any other dependent or independent claim. Such combinations are explicitly suggested herein unless it is indicated that a particular combination is not intended. Furthermore, features of a claim are also intended to be included for any other independent claim, even if that claim is not made directly dependent on the independent claim.

BezugszeichenlisteReference List

120120: Drehmomentwandlertorque converter
122122: Pumpenradimpeller
124124: Turbinenradturbine wheel
125125: Deckellid
128128: Leitradidler wheel
140140: Überbrückungskupplunglock-up clutch
150150: Abtriebswelleoutput shaft
191191: axiale Richtungaxial direction
200200: Antriebsvorrichtungdrive device
210210: elektrische Maschineelectric machine
211211: Maschinengehäusemachine housing
212212: Abstützbereichsupport area
214214: Abtriebswelleoutput shaft
216216: Freilauffreewheel
220220: Drehmomentwandlertorque converter
222222: Pumpenradimpeller
222a222a: Pumpenradschaufelnimpeller blades
222b222b: Pumpenradschaleimpeller shell
224224: Turbinenradturbine wheel
224a224a: Turbinenradschaufelnturbine wheel blades
224b224b: Turbinenradschaleturbine shell
224c224c: Lagerabstützelementbearing support element
225225: Deckellid
226226: GehäuseHousing
228228: Leitradidler wheel
230230: Parksperreparking lock
232232: Sperrklinkepawl
234234: Zahnradgear
240240: Überbrückungskupplunglock-up clutch
250250: Abtriebswelleoutput shaft
260260: Lagerwarehouse
291291: axiale Richtungaxial direction
400400: Diagrammdiagram
410410: Abszisseabscissa
420420: Ordinateordinate
422422: erforderliches Antriebsmomentrequired drive torque
424424: erforderliches Antriebsmomentrequired drive torque
426426: Abtriebsmoment der elektrischen MaschineOutput torque of the electric machine
428428: vervielfachtes Abtriebsmomentmultiplied output torque
500500: Verfahren für ein KraftfahrzeugProcess for a motor vehicle
510510: Bereitstellen einer AntriebsvorrichtungProviding a drive device
520520: Erfassen von Information über einen DrehmomentbedarfAcquiring information about a torque demand
530530: Betreiben der AntriebsvorrichtungOperating the drive device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

US 2020/0016986 A1 [0003]

Claims

A drive device (200) for a motor vehicle, the drive device (200) comprising: an electric machine (210); and a hydrodynamic torque converter (220) with an impeller (222) driven by the electric machine (210) and a turbine wheel (224), which are designed for hydrodynamic power transmission between the impeller (222) and the turbine wheel (224), and with a housing (226), wherein the impeller (222) is arranged in the housing (226) and relative to the housing (226) so that it can rotate and the turbine wheel (224) is arranged in a rotationally fixed manner with the housing (226).

The drive device (200) according to claim 1 , wherein the turbine wheel (224) in the axial direction (291) on one of the electric machine (210) facing side of the impeller (222) and the impeller (224) in the axial direction (291) on one of the electric machine (210) Facing away from the turbine wheel (224) are arranged.

The drive device (200) according to claim 1 or 2 , wherein the turbine wheel forms a cover which closes the housing (226) in the axial direction on the side facing the electric machine (210) and is connected to a cover (225) of the housing (226) which the impeller (222) in the axial direction (291) on a side of the impeller (222) facing away from the electric machine (210).

The drive device (200) according to one of the preceding claims, further comprising a parking lock (230) with a gear wheel (234) arranged in a rotationally fixed manner with the housing (226), a pawl (232) and an actuating element which is designed to block the pawl (232 ) into positive engagement with the gear (234) to limit rotation of the housing (226).

The drive device (200) according to claim 4 wherein the gear (234) is disposed axially offset from the housing (226) or radially outwardly on the housing (126).

The drive device (200) according to claim 4 or 5 , wherein the gear (234) is arranged axially between the housing (226) and the electric machine (210).

The drive device (200) according to any one of the preceding claims, wherein the torque converter (220) is designed as a Trilok torque converter.

The drive device (200) according to claim 7 wherein the electric machine (210) has a torque arm for a stator (228) of the Trilok torque converter.

The drive device (200) according to any one of the preceding claims, further comprising a lock-up clutch (240) which is designed to create a frictional connection between the impeller (222) and the housing (226), the lock-up clutch (240) in the axial direction is arranged on a side of the impeller (222) facing away from the electric machine (210) and between the housing (226) and the impeller (222).

The drive device (200) according to any one of the preceding claims, wherein the housing (226) is connected to an output.

A method (500) for a motor vehicle, the method (500) comprising: Providing (510) a drive device (200) according to any one of the preceding claims; acquiring (520) information about a torque requirement for propelling the motor vehicle; and Operating (530) the drive device (100) based on the information about the torque demand.

The method (500) according to claim 11 , wherein operating the drive device comprises controlling a torque multiplication across a hydrodynamic torque converter of the drive device (200) based on the information about the torque demand.

A motor vehicle having a drive device (200) according to one of Claims 1 until 10 includes and / or is designed to a method (500) according to claim 11 or 12 to execute.