DE102022100665B4 - Drehmomentwandleranordnung mit elektronischer Steuerung - Google Patents

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Abstract

Eine Drehmomentwandleranordnung (14, 114) zum antriebsmäßigen Verbinden eines Elektromotors (12) mit einem Getriebe (16), wobei der Elektromotor (12) ein Ausgangselement (28) und das Getriebe (16) ein Eingangselement (11) aufweist, wobei die Drehmomentwandleranordnung (14, 114) umfasst:ein Drehmomentwandler-Gehäuse (156, 158), TC-Gehäuse (156, 158), das eine interne Fluidkammer (159) definiert und konfiguriert ist, sich antriebsmäßig mit dem Ausgangselement (28) zu verbinden, um dadurch ein von dem Elektromotor (12) erzeugtes Drehmoment aufzunehmen;ein Drehmomentwandler-Ausgangselement (172), TC-Ausgangselement (172), das in dem TC-Gehäuse (156, 158) untergebracht und konfiguriert ist, sich antriebsmäßig mit dem Eingangselement (11) zu verbinden, um dadurch ein Drehmoment auf das Getriebe (16) zu übertragen;ein Turbinenrad (30, 130) mit Turbinenradschaufeln (137), die an einem Turbinenradgehäuse (139) angebracht sind, wobei das Turbinenradgehäuse (139) an dem TC-Ausgangselement (172) befestigt und innerhalb der inneren Fluidkammer (159) drehbar ist;ein Pumpenrad (34, 134) mit Pumpenradschaufeln (133), das an einem Pumpenradgehäuse (135) montiert ist, wobei das Pumpenradgehäuse (135) neben dem Turbinenradgehäuse (139) liegt und innerhalb der inneren Fluidkammer (159) drehbar ist;eine Überbrückungskupplung (152), die innerhalb der Fluidkammer (159) zwischen dem Turbinenradgehäuse (139) und dem TC-Gehäuse (156, 158) angeordnet ist und das TC-Gehäuse (156, 158) mit dem TC-Ausgangselement (172) verriegelt;eine Trennkupplung (150), die innerhalb der Fluidkammer (159) zwischen dem Pumpenradgehäuse (135) und dem TC-Gehäuse (156, 158) angeordnet ist und dazu dient, das TC-Gehäuse (156, 158) mit dem Pumpenrad (34, 134) zu verriegeln;eine mechanische Pumpe (190), die in Fluidverbindung mit dem TC-Gehäuse (156, 158) steht und konfiguriert ist, sich antriebsmäßig mit dem Ausgangselement (28) zu verbinden, um von dem Elektromotor (12) angetrieben zu werden und Fluid in das TC-Gehäuse (156, 158) zu leiten, um den Druck in der internen Fluidkammer (159) zu erhöhen und die Überbrückungskupplung (152) und die Trennkupplung (150) zu aktivieren; undeine elektronische Steuerung, die programmiert ist:der Überbrückungskupplung (152) zu befehlen, sich zu öffnen und der Trennkupplung (150) zu befehlen, sich gleichzeitig zu schließen;zu befehlen, eine Motordrehzahl des Elektromotors (12) auf mindestens eine vordefinierte minimale Motordrehzahl zu erhöhen, die kalibriert ist, eine Pumpendrehzahl der mechanischen Pumpe (190) auf eine vordefinierte minimale Pumpendrehzahl zu erhöhen, die kalibriert ist, die Drehmomentwandleranordnung (14, 114) auf ihre Kapazität zu bringen;nachdem die Motordrehzahl die minimale Motordrehzahl erreicht hat, der Überbrückungskupplung (152) zu befehlen, sich schrittweise zu schließen, um dadurch eine Schlupfdifferenz zwischen dem Pumpenrad (34, 134) und dem Turbinenrad (30, 130) mit einer vordefinierten Rate zu verringern; undals Reaktion darauf, dass eine Turbinendrehzahl des Turbinenrads (30, 130) gleich der Motordrehzahl des Elektromotors (12) ist, der Überbrückungskupplung (152) zu befehlen, sich zu schließen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Antriebsstrangsysteme zum Übertragen von Drehmoment. Insbesondere beziehen sich Aspekte dieser Offenbarung auf hydraulische Steuersysteme mit zugehöriger Logik für hydrodynamische Drehmomentwandler elektrifizierter Fahrzeugantriebsstränge.
  • Einführung
  • Heutige Serienfahrzeuge, wie z.B. das moderne Automobil, sind ursprünglich mit einem Antriebsstrang ausgestattet, der das Fahrzeug antreibt und die Bordelektronik des Fahrzeugs versorgt. Bei Kraftfahrzeugen besteht der Antriebsstrang in der Regel aus einer Antriebsmaschine, die das Antriebsdrehmoment über ein automatisches oder manuell geschaltetes Getriebe an das Antriebssystem des Fahrzeugs (z. B. Differential, Achswellen, Kurvenmodule, Räder usw.) überträgt. In der Vergangenheit wurden Kraftfahrzeuge mit Hubkolben-Verbrennungsmotoren (Engl.: Internal Combustion Engine, ICE) angetrieben, da diese leicht verfügbar und relativ kostengünstig waren, ein geringes Gewicht aufwiesen und eine hohe Effizienz aufwiesen. Solche Motoren beinhalten Dieselmotoren mit Selbstzündung (Engl.: Compression-Ignited, CI), Ottomotoren mit Fremdzündung (Engl.: Spark-Ignited, SI), Zwei-, Vier- und Sechstaktmotoren sowie Rotationsmotoren, um nur einige Beispiele zu nennen. Hybridelektrische und vollelektrische Fahrzeuge (zusammenfassend als „Fahrzeuge mit Elektroantrieb“ bezeichnet) hingegen nutzen alternative Energiequellen für den Antrieb des Fahrzeugs und minimieren oder eliminieren so die Abhängigkeit von einem auf fossilen Brennstoffen basierenden Motor für die Zugkraft.
  • Ein vollelektrisches Fahrzeug (Engl.: Full-Electric Vehicle, FEV) - umgangssprachlich auch als „Elektroauto“ bezeichnet - ist eine Fahrzeugkonfiguration mit Elektroantrieb, bei der der Verbrennungsmotor und die zugehörigen peripheren Komponenten des Antriebsstrangsystems vollständig entfallen und stattdessen ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (Engl.: Rechargeable Energy Storage System, RESS) und ein Traktionsmotor für den Fahrzeugantrieb verwendet werden. Die Motoranordnung, das Kraftstoffversorgungssystem und das Abgassystem eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor werden in einem batteriegestützten FEV durch einen oder mehrere Traktionsmotoren, ein Traktionsbatteriepaket und ein Batteriekühlungs- und -ladesystem ersetzt. Hybrid-Elektrofahrzeug-Antriebsstränge (Engl.: Hybrid-Electric Vehicles, HEV) hingegen nutzen mehrere Zugkraftquellen, um das Fahrzeug anzutreiben, wobei in der Regel ein Verbrennungsmotor in Verbindung mit einem batterie- oder brennstoffzellenbetriebenen Fahrmotor betrieben wird. Da hybridartige Fahrzeuge mit Elektroantrieb in der Lage sind, ihre Leistung aus anderen Quellen als dem Motor zu beziehen, können HEV-Motoren ganz oder teilweise abgeschaltet werden, während das Fahrzeug durch den/die Elektromotor(en) angetrieben wird.
  • Bei Fahrzeugantrieben mit Automatikgetriebe wird üblicherweise ein hydrodynamischer Drehmomentwandler (TC) zwischen den Motor und das mehrgängige Getriebe geschaltet, um die Übertragung der Drehleistung zwischen beiden zu steuern. Herkömmliche Drehmomentwandler sind so konzipiert, dass sie die Leistung des Motors selektiv auf das Antriebssystem übertragen, um das Fahrzeug anzutreiben, und dass sich die Kurbelwelle drehen kann, ohne dass der Motor abgewürgt wird, wenn die Räder des Fahrzeugs und die Getriebegänge zum Stillstand kommen. Ein Standard-Drehmomentwandler, der die mechanische Kupplung eines Schaltgetriebes ersetzt, fungiert als Flüssigkeitskupplung mit einem Pumpenrad, das mit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist, und einem Turbinenrad, das mit der Eingangswelle des Getriebes verbunden ist. Zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad befindet sich ein rotierendes Leitrad, das den Flüssigkeitsstrom zwischen den jeweiligen Flüssigkeitsvolumina reguliert. Eine Hydraulikpumpe moduliert den Flüssigkeitsdruck im Gehäuse des Drehmomentwandlers, um die vom Pumpenrad auf das Turbinenrad übertragene Rotationsenergie zu regulieren. Ein großer Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad führt zu einer Vervielfachung des vom Pumpenrad aufgenommenen Drehmoments, z.B. wenn das Fahrzeug aus dem Leerlauf oder aus dem Stillstand startet.
  • Die meisten modernen Drehmomentwandler sind mit einem internen „Überbrückungs“-Kupplungsmechanismus ausgestattet, der selektiv eingerückt wird, um die Kurbelwelle des Motors starr mit der Eingangswelle des Getriebes zu verbinden, wenn ihre Drehzahlen nahezu gleich sind, z.B. um unerwünschten Schlupf und daraus resultierende Effizienzverluste zu vermeiden. System-„Schlupf“ entsteht, weil die Drehzahl des Pumpenrads relativ zu der Drehzahl des Turbinenrads im entriegelten Zustand von Natur aus unterschiedlich sind. Die Drehmomentwandle-Kupplung (Engl.: Torque Converter Clutch, TCC) sorgt dafür, dass das Pumpenrad am Ausgang des Motors und das Turbinenrad am Eingang des Getriebes mechanisch gekoppelt werden, so dass sich der Motorausgang und der Getriebeeingang mit der gleichen Drehzahl drehen. Die Anwendung der TCC kann von einem Antriebsstrang-Steuermodul (Engl.: Powertrain Control Module, PCM) gesteuert werden, um die Kupplungskräfte unter bestimmten Betriebsbedingungen zu modifizieren, z.B. beim Schalten von Kupplung zu Kupplung, um unerwünschte Drehmomentschwankungen und Motordrehzahländerungen in Übergangszeiten zu vermeiden, wenn eine Unterbrechung des Drehmomentflusses erwünscht ist. Ein torsionsisolierender Dämpfer kann eingesetzt werden, um drehmomentbedingte Schwingungen zu dämpfen, die während der TCC-Überbrückung zwischen dem Motor und dem Getriebe übertragen werden. Während Drehmomentwandler üblicherweise in Verbrennungsmotoren und Hybridantrieben eingesetzt werden, um das Motordrehmoment zu regeln, werden sie jetzt auch in FEV-Antriebssträngen eingesetzt, damit der/die Traktionsmotor(en) die Vorteile der Drehmomentvervielfachung und der Isolierung der Antriebsstrangerregung durch den TC nutzen können.
  • Die JP 2010- 083 230 A beschreibt eine Hybrid-Antriebsvorrichtung, die einen sanften Start ermöglicht und gleichzeitig eine Vergrößerung des Raums und der Kosten verhindert. Die Hybridantriebsvorrichtung hat einen Motorgenerator auf einem Kraftübertragungsweg zwischen einem Motor und einer automatischen Getriebevorrichtung und ist ausgestattet mit: einer Fluidkupplung 2 mit einem Pumpenlaufrad 2b, einem Turbinenlaufrad 2c und einer Überbrückungskupplung 2e; einem Kupplungsmechanismus (Kombination aus einer Kupplung und einer Einwegkupplung), der selektiv die Drehmomentübertragung vom Motor zum Pumpenlaufrad und die Drehmomentübertragung vom Pumpenlaufrad zum Motor ausführt; und einer Ölpumpe, die integral mit dem Pumpenlaufrad gedreht wird, um den hydraulischen Druck zum Betreiben der automatischen Getriebevorrichtung, der Überbrückungskupplung und eines Kupplungsmechanismus (der Kupplung) zu erzeugen. Der Motorgenerator ist fest mit dem Pumpenrad verbunden.
  • Die DE 10 2008 024 276 A1 beschreibt ein Hydraulikversorgungssystem für eine Drehmomentwandler-Pumpenradkupplung eines Drehmomentwandlers eines Automatikgetriebes für ein von einer Leistungsquelle angetriebenes Fahrzeug. Das Hydrauliksystem weist den Drehmomentwandler mit einem Pumpenrad, einer Turbine und der Pumpenradkupplung zum abwechselnden Herstellen und Lösen einer Antriebsverbindung zwischen dem Pumpenrad und der Leistungsquelle, ein Hydrauliksteuersystem, das Leitungsdruck und einen Wandlerladedruck erzeugt und das mit der Pumpenradkupplung verbunden ist, eine Entladeleitung, die mit der Pumpenradkupplung in Verbindung steht und durch welche hindruch Hydraulikfluid aus dem Drehmomentwandler mit einem Entladedruck austritt, der gleich dem ersten Druck ist, wodurch eine Druckdifferenz über die Pumpenradkupplung minimiert wird, was zum Entkuppeln der Pumpenradkupplung dient, und einen Ölkühler auf, an den Fluid von wenigstens einer von der Quelle von Leitungsdruck und der Entladeleitung des Drehmomentwandlers geliefert wird und aus dem Fluid in das Steuersystem zurückkehrt.
  • Die JP 2009- 001 125 A beschreibt eine Hybridantriebsvorrichtung, die in der Lage ist, das von einem Ausgangselement eines Planetengetriebes abgegebene Drehmoment zu verstärken. Die Hybridantriebsvorrichtung hat einen ersten Planetenmechanismus mit einem Eingangselement, einem Reaktionskraftelement und Ausgangselementen und, einen mit dem Eingangselement verbundenen Motor und einen mit dem Reaktionskraftelement verbundenen Motor. In der Hybridantriebsvorrichtung erfolgt die Kraftübertragung durch kinetische Energie eines Fluids zwischen einem ersten rotierenden Element und einem zweiten rotierenden Element, und es ist ein Drehmomentwandler vorgesehen, der das übertragene Drehmoment verstärken kann. Der Motor ist mit dem ersten rotierenden Element verbunden, so dass die Leistung übertragen werden kann. Das zweite rotierende Element ist mit den Ausgangselementen und verbunden, so dass Leistung übertragen werden kann.
  • Die US 2008 / 0 227 597 A1 beschreibt ein System zum Steuern eines Drehmomentwandlers eines automatischen Getriebes, das von einer Kraftquelle angetrieben wird. Das System umfasst einen Drehmomentwandler, ein Flügelrad, eine Turbine, die antriebsmäßig mit einem Getriebeeingang verbunden ist und durch das Flügelrad hydrokinetisch angetrieben werden kann, einen Stator, eine Flügelradkupplung zum abwechselnden Ein- und Auskuppeln einer Antriebsverbindung zwischen dem Flügelrad und der Kraftquelle, eine Quelle für den Wandlerladedruck, die mit der Laufradkupplung in Verbindung steht, eine Quelle für den Wandlerentladedruck, die mit der Laufradkupplung in Verbindung steht, eine Größe der Differenzkraft aufgrund des Ladedrucks und des Entladedrucks an der Laufradkupplung, die abwechselnd mehrere Betriebszustände der Laufradkupplung erzeugt, und eine Öffnung mit einem variablen Fluidströmungsquerschnitt zum Ändern einer Größe des Wandlerentladedrucks.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Die Erfindung wird durch die Ansprüche definiert.
  • Hierin werden Drehmomentwandleranordnungen (TC-Anordnungen) mit hydraulischen Systemen zur kombinierten Wandlerzuführungs- und Kupplungssteuerung, drehmomentübertragende Antriebsstränge, die mit solchen TC-Anordnungen ausgestattet sind, Verfahren zum Herstellen und Verfahren zum Verwenden solcher TC-Anordnungen, und Fahrzeuge, die mit solchen TC-Anordnungen ausgestattet sind, bereitgestellt. Als Beispiel werden FEV-Antriebsstränge mit einer elektrischen Antriebseinheit (Engl.: Electric Drive Unit, EDU) vorgestellt, die eine Motor-/Generatoreinheit (Engl.: MotorGenerator-Unit, MGU) enthält, die antriebsmäßig mit einer speziellen hydrodynamischen TC-Anordnung gekoppelt ist. Die modulare TC-Anordnung umfasst eine Überbrückungskupplung vom Typ einer Drehmomentwandler-Kupplung und eine Pumpen-Trennkupplungs-Vorrichtung (PDC-Vorrichtung, Engl.: Pump Disconnect Clutch), die beide im Fluidvolumen der TC untergebracht sind. Die PDC-Vorrichtung ist axial von der Überbrückungskupplung beabstandet und radial zwischen einem Pumpenradgehäuse und einem getriebeseitigen hinteren (Pumpen-)Deckel des TC-Gehäuses eingesetzt. Die PDC-Vorrichtung kann eine reibungsartige Kupplung sein, die hydraulisch betätigt werden kann, um das Pumpenradgehäuse und die Pumpenradschaufeln reibschlüssig mit dem hinteren Pumpendeckel und somit mit dem MGU zu verbinden. In gleicher Weise kann die TCC-Überbrückungskupplung auf eine TC-Ausgangswelle aufgeschoben und mit ihr verzahnt sein, die zwischen einem Turbinenradgehäuse und einem motorseitigen vorderen (Turbinen-)Deckel angeordnet ist. Die TCC-Überbrückungskupplung kann eine diskrete reibungsartige Kupplung sein, die separat hydraulisch betätigt werden kann, um den vorderen Turbinendeckel reibschlüssig mit der Ausgangswelle/dem Ausgangselement des TC und somit mit dem mehrgängigen Getriebe zu verbinden. Eine aktive oder passive Einwegkupplung (Engl.: One-Way Clutch, OWC) kann antriebsmäßig zwischen dem Turbinenradgehäuse und der TC-Ausgangswelle angeordnet sein, um das positive Motordrehmoment während des reinen Motorbetriebs an das Getriebe zu übertragen.
  • Eine motorgetriebene mechanische Pumpe - ob auf der Achse oder außerhalb der Achse - kann am oder im EDU-Gehäuse montiert und mit dem Motor gekoppelt sein. Diese Pumpe dreht sich mit der MGU, um Hydraulikflüssigkeit zum Laden des TC, die Kupplungssteuerung für TCC und PDC sowie für das Wärmemanagement und die Schmierung von TC und EDU zuzuführen. Nach dem Einsetzen des Pedals aus dem Stillstand oder nahe dem Stillstand kann eine hydraulische Kupplungssteuerungsstrategie während des Starts des Elektrofahrzeugs (z. B. zum Zeitpunkt T1) mit dem Befehlen der TCC, sich zu entriegeln/öffnen und an die PDC, sich zu verriegeln/schließen beginnen. Gleichzeitig wird die Motordrehzahl der MGU auf eine vordefinierte Schwellendrehzahl hochgefahren, damit die Pumpe an Kapazität gewinnt; zu diesem Zeitpunkt wird die MGU in einem Drehzahlregelungsmodus betrieben. Mit zunehmender Motordrehzahl steigt der interne TC-Fluiddruck und damit auch die Turbinenraddrehzahl; die MGU wird in einen Drehmomentregelungsmodus geschaltet (z.B. zum Zeitpunkt T2). Wenn die Motordrehzahl ein Plateau erreicht und die Fahrzeuggeschwindigkeit weiter ansteigt, wird die TCC angewiesen, sich allmählich zu schließen/zu verriegeln, um den Schlupfspalt gleichmäßig zu schließen (z. B. zum Zeitpunkt T3). Wenn die Motor- und die Getriebedrehzahl übereinstimmen, wird die TCC verriegelt (z. B. zum Zeitpunkt T4).
  • Zu den Vorteilen, die zumindest einige der vorgestellten Konzepte mit sich bringen, gehören hydraulische Systeme für Drehmomentwandler, die einen ganzheitlichen Pumpenbetrieb für kombinierte Wandlerzufuhr, Kupplungssteuerung, Schmierung und Kühlung ermöglichen. Weitere Vorteile können eine neuartige Startsteuerungsstrategie sein, bei der eine einzelne motorgetriebene mechanische Pumpe für eine effizientere Drehmomenterzeugung und eine schnellere Fahrzeugbeschleunigung eingesetzt wird. Die optionale Einbeziehung einer elektrischen Pumpe kann die Steuerung vereinfachen und einen hydraulischen Bypass für höhere Motordrehzahlen (z. B. über 9000 U/min) ermöglichen. Weitere Konzepte können die Verwendung des TC als Wärmequelle für eine verbesserte thermische Kontrolle beinhalten (z. B. Vorkonditionierung der EDU bei Kaltstartbedingungen). Die vorgestellten Merkmale können auch dazu beitragen, die Ansprechzeiten für das Einschalten und Ausschalten des TC zu verbessern und den Motor selektiv von unerwünschten Erregungen aus dem Antriebsstrang zu isolieren.
  • Aspekte dieser Offenbarung beziehen sich auf hydrodynamische Drehmomentwandleranordnungen mit hydraulischen Systemen zur gemeinsamen Wandlerzuführung, Kupplungssteuerung und Schmierung. In einem Beispiel wird eine Drehmomentwandleranordnung vorgestellt, die ein TC-Gehäuse umfasst, das antriebsmäßig (z. B. über Nasen und Nasenplatte) mit einem Ausgangselement (z.B. Rotorwelle und Nabe) eines Elektromotors verbunden ist, um das vom Motor erzeugte Drehmoment aufzunehmen. Ein TC-Ausgangselement (z. B. eine zentrale Turbinenwelle und/oder Getriebewelle) ragt aus dem TC-Gehäuse heraus und ist antriebsmäßig mit einem Eingangselement (z. B. einem Eingangszahnrad oder einer Eingangswelle) eines Getriebes verbunden, um das vom Motor erzeugte Drehmoment darauf zu übertragen. In einer internen Fluidkammer des TC-Gehäuses ist eine Turbine mit Turbinenradschaufeln an einem Turbinenradgehäuse und ein Pumpenrad mit Pumpenradschaufeln an einem Pumpenradgehäuse drehbar gelagert. Das Turbinenrad ist neben dem Pumpenrad angeordnet und auf dem TC-Abtriebselement zur gemeinsamen Drehung mit diesem montiert.
  • Unter Fortführung der Diskussion des obigen Beispiels beinhaltet die Drehmomentwandleranordnung auch eine Überbrückungskupplung, die innerhalb der internen Fluidkammer zwischen dem Turbinenradgehäuse und dem TC-Gehäuse angeordnet ist. Die Überbrückungskupplung ist selektiv betätigbar, um das TC-Gehäuse mit dem TC-Ausgangselement und somit mit dem Getriebeeingangselement zu verriegeln, damit es sich gemeinsam mit diesem dreht. Eine Trennkupplung ist ebenfalls innerhalb der Fluidkammer zwischen dem Pumpenradgehäuse und dem TC-Gehäuse angeordnet. Die Trennkupplung ist selektiv betriebsfähig, um das Pumpenrad mit dem TC-Gehäuse und damit mit dem Ausgangselement des Motors zu verriegeln, damit es sich gemeinsam mit diesem dreht. An das TC-Gehäuse ist eine mechanische Pumpe gekoppelt, die mit dem Ausgangselement des Motors verbunden ist, um von dem Elektromotor angetrieben zu werden. Dabei fördert die Pumpe Hydraulikflüssigkeit in das TC-Gehäuse, um den Druck in der internen Fluidkammer zu erhöhen und die Überbrückungskupplung und die Trennkupplung zu aktivieren.
  • Weitere Aspekte dieser Offenbarung beziehen sich auf Kraftfahrzeuge, die mit TC-Anordnungen mit kombinierter Wandlerzufuhr- und Kupplungssteuerungsfähigkeiten ausgestattet sind. Wie hierin verwendet, können die Begriffe „Fahrzeug“ und „Kraftfahrzeug“ austauschbar und synonym verwendet werden, um jede relevante Fahrzeugplattform einzuschließen, wie z.B. Personenkraftwagen (ICE, HEV, FEV, Brennstoffzelle, voll- und teilautonome Fahrzeuge usw.), Nutzfahrzeuge, Industriefahrzeuge, Raupenfahrzeuge, Gelände- und All-Terrain-Fahrzeuge (ATV), Motorräder, landwirtschaftliche Geräte, Wasserfahrzeuge, Luftfahrzeuge usw. In einem Beispiel umfasst ein Kraftfahrzeug eine Fahrzeugkarosserie mit mehreren Rädern, einen Fahrgastraum und andere serienmäßige Ausrüstungen. Ein elektrischer Traktionsmotor ist an der Fahrzeugkarosserie angebracht und arbeitet allein (z. B. bei FEV-Antriebssträngen) oder in Verbindung mit einer Verbrennungsmotoranordnung (z.B. bei HEV-Antriebssträngen), um eines oder mehrere der Räder anzutreiben und so das Fahrzeug anzutreiben. An der Fahrzeugkarosserie ist auch ein mehrgängiges Leistungsgetriebe angebracht, das die Antriebsmaschine(n) mit dem/den angetriebenen Rad/Rädern antriebsmäßig verbindet.
  • Unter Fortführung der Diskussion des obigen Beispiels beinhaltet das Fahrzeug auch eine Drehmomentwandleranordnung, die den/die Antriebsmotor(en) mit der Kraftübertragung operativ verbindet. Diese TC-Anordnung beinhaltet ein TC-Gehäuse, das antriebsmäßig mit dem Rotor des Traktionsmotors verbunden ist, um so das von dem Motor erzeugte Drehmoment aufzunehmen. Ein TC-Ausgangselement ist an dem TC-Gehäuse befestigt und antriebsmäßig mit dem Getriebe verbunden, um das Motordrehmoment auf das Getriebe zu übertragen. Ein Turbinenrad, das an einem Turbinenradgehäuse montierte Turbinenradschaufeln beinhaltet, ist an dem TC-Ausgangselement befestigt und in der internen Fluidkammer des TC-Gehäuses drehbar. Ebenso ist ein Pumpenrad, das an einem Pumpenradgehäuse montierte Pumpenradschaufeln beinhaltet, neben dem Turbinenradgehäuse angebracht und in der Fluidkammer drehbar.
  • Bei der oben erwähnten TC-Anordnung ist eine Überbrückungskupplung innerhalb der Fluidkammer zwischen dem Turbinenradgehäuse und dem TC-Gehäuse angeordnet. Die Überbrückungskupplung ist betriebsfähig, das TC-Gehäuse mit dem TC-Ausgangselement zu verriegeln, z.B. um sich im Einklang mit diesem zu drehen. Ebenso ist eine Trennkupplung innerhalb der Fluidkammer angeordnet, die sich zwischen dem Pumpenradgehäuse und dem TC-Gehäuse befindet. Die Trennkupplung ist betriebsfähig, das TC-Gehäuse mit dem Pumpenrad zu verriegeln, z.B. damit es sich im Einklang mit diesem dreht. Eine mechanische Pumpe, die fluidisch mit dem TC-Gehäuse verbunden ist, ist antriebsmäßig mit dem Rotor verbunden, um von dem Motor angetrieben zu werden. Auf diese Weise fördert die Pumpe Hydraulikflüssigkeit in das TC-Gehäuse, um den Druck in der Fluidkammer zu erhöhen und die Überbrückungskupplung und die Trennkupplung zu aktivieren.
  • Außerdem werden hierin eine Systemsteuerungslogik, Regeltechniken mit geschlossenem Regelkreis und computerlesbare Medien (Engl.: Computer-Readable Media, CRM) zum Herstellen und/oder Betreiben der offenbarten Drehmomentwandleranordnungen, Antriebsstränge und/oder Kraftfahrzeuge vorgestellt. In einem Beispiel wird ein Verfahren zum Zusammensetzen einer Drehmomentwandleranordnung zur antriebsmäßigen Verbindung einer Antriebsmaschine mit einem Getriebe vorgestellt. Dieses repräsentative Verfahren umfasst in beliebiger Reihenfolge und in beliebiger Kombination mit einer der oben und unten offenbarten Optionen und Merkmale: Empfangen eines Drehmomentwandler-Gehäuses, das konfiguriert ist, sich antriebsmäßig mit dem Ausgangselement eines Elektromotors zu verbinden, um dadurch ein von dem Motor erzeugtes Drehmoment aufzunehmen; Befestigen eines TC-Ausgangselements an dem TC-Gehäuse, wobei das TC-Ausgangselement konfiguriert ist, sich antriebsmäßig mit dem Eingangselement eines Leistungsgetriebes zu verbinden, um dadurch ein Drehmoment auf das Getriebe zu übertragen; drehbares Anbringen eines Turbinenrads innerhalb der Fluidkammer, wobei das Turbinenrad Turbinenradschaufeln aufweist, die an einem Turbinenradgehäuse angebracht sind, wobei das Turbinenradgehäuse an dem TC-Ausgangselement angebracht ist; drehbares Anbringen eines Pumpenrads innerhalb der Fluidkammer, wobei das Pumpenrad Pumpenradschaufeln aufweist, die an einem Pumpenradgehäuse angebracht sind, wobei das Pumpenradgehäuse neben dem Turbinenradgehäuse angeordnet ist; Anordnen einer Überbrückungskupplung innerhalb der Fluidkammer zwischen dem Turbinenradgehäuse und dem TC-Gehäuse, wobei die Überbrückungskupplung betriebsfähig ist, um das TC-Gehäuse mit dem TC-Ausgangselement zu verriegeln; Anordnen einer Trennkupplung innerhalb der Fluidkammer zwischen dem Pumpenradgehäuse und dem TC-Gehäuse, wobei die Trennkupplung betriebsfähig ist, um das TC-Gehäuse mit dem Pumpenrad zu verriegeln; und fluidisches Verbinden einer mechanischen Pumpe mit dem TC-Gehäuse, wobei die mechanische Pumpe konfiguriert ist, sich antriebsmäßig mit dem Ausgangselement zu verbinden, um von dem Elektromotor angetrieben zu werden und Flüssigkeit in das TC-Gehäuse zuzuführen, um dadurch den Druck innerhalb der inneren Fluidkammer zu erhöhen und die Überbrückungskupplung und die Trennkupplung zu aktivieren.
  • Für jede(s) der offenbarten Fahrzeuge, TC-Anordnungen und Verfahren kann eine residente oder ferngesteuerte elektronische Systemsteuerung programmiert sein: der Überbrückungskupplung zu befehlen, sich zu öffnen, und der Trennkupplung zu befehlen, sich im Wesentlichen gleichzeitig zu schließen; zu befehlen, eine Motordrehzahl des Elektromotors auf mindestens eine vordefinierte minimale Motordrehzahl zu erhöhen, die kalibriert ist, um eine Pumpendrehzahl der mechanischen Pumpe auf eine vordefinierte minimale Pumpendrehzahl zu erhöhen, die kalibriert ist, um die Drehmomentwandleranordnung auf Kapazität zu bringen; nachdem die Motordrehzahl die minimale Motordrehzahl erreicht hat, der Überbrückungskupplung zu befehlen, sich schrittweise zu schließen, um dadurch ein Schlupfdifferential zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad mit einer vordefinierten Rate zu verringern; und als Reaktion darauf, dass eine Turbinendrehzahl des Turbinenrads im Wesentlichen gleich der Motordrehzahl des Elektromotors ist, der Überbrückungskupplung zu befehlen, sich zu schließen. Bei Fahrzeuganwendungen, bei denen z.B. der Elektromotor und das Getriebe Teil eines Fahrzeugantriebsstrangs sind, kann die elektronische Steuerung die vordefinierte minimale Pumpendrehzahl als Funktion einer von einem Fahrzeugführer empfangenen Antriebsdrehmomentanforderung berechnen.
  • Für jede(s) der offenbarten Fahrzeuge, TC-Anordnungen und Verfahren kann eine elektronische Systemsteuerung programmiert sein: zu bestimmen, ob die Motordrehzahl unter dem Schwellenwert für die Motordrehzahl liegt; als Reaktion darauf, dass die Motordrehzahl unter dem Schwellenwert für die Motordrehzahl liegt, zu bestimmen, ob die Überbrückungskupplung geschlossen ist; und als Reaktion darauf, dass die Überbrückungskupplung geschlossen ist, die Überbrückungskupplung durchrutschen zu lassen, bis die Schlupfdifferenz zwischen dem Turbinenrad und dem Pumpenrad im Wesentlichen gleich einer mathematischen Differenz zwischen der vordefinierten minimalen Pumpendrehzahl und der Pumpendrehzahl ist. Als weitere Option kann eine elektronische Systemsteuerung programmiert sein: als Reaktion darauf, dass die Motordrehzahl nicht unter dem Schwellenwert für die Motordrehzahl liegt, zu bestimmen, ob die Überbrückungskupplung geschlossen ist; und als Reaktion darauf, dass die Überbrückungskupplung nicht geschlossen ist, die Steuerung der Überbrückungskupplung und des Elektromotors zu koordinieren, durch: Steuern einer Drehmomentausgabe des Elektromotors, um die von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs empfangene Antriebsdrehmomentanforderung zu erreichen; Steuern eines Fluiddrucks auf die Überbrückungskupplung, um die Überbrückungskupplung schrittweise zu schließen. Das Befehlen der Überbrückungskupplung, sich zu öffnen und der Trennkupplung, sich zu schließen, kann in direkter Reaktion auf das Empfangen eines Pedalkipp-Steuerbefehls von dem Fahrzeugbetreiber (z.B. einem Fahrer, einem Insassen oder einem ADAS-Steuergerät) erfolgen.
  • Für jede(s) der offenbarten Fahrzeuge, TC-Anordnungen und Verfahren kann eine elektrische Pumpe mit der mechanischen Pumpe und einem Flüssigkeitssumpf fluidisch verbunden sein. Die elektrische Pumpe ist betriebsfähig, Flüssigkeit aus der mechanischen Pumpe abzuziehen und die abgezogene Flüssigkeit in den Flüssigkeitssumpf zu leiten. Ein elektronisches Ventil, das sowohl mit der elektrischen als auch mit der mechanischen Pumpe fluidisch verbunden ist, ist selektiv betätigbar, um die elektrische Pumpe mit der mechanischen Pumpe fluidisch zu verbinden, so dass die elektrische Pumpe Flüssigkeit aus der mechanischen Pumpe abziehen kann. Eine optionale Einwegkupplung (OWC) kann zwischen dem Turbinenradgehäuse und dem TC-Ausgangselement eingefügt sein. Die OWC-Vorrichtung besteht im Allgemeinen aus einem Paar koaxialer Laufringe, wobei ein Laufring am Turbinenradgehäuse und ein Laufring am TC-Abtriebselement angebracht ist. Mehrere drehmomentübertragende Elemente sind zwischen den koaxialen Laufringen angeordnet und koppeln diese antriebsmäßig selektiv miteinander, um z.B. ein Drehmoment in einer einzigen Richtung zu übertragen.
  • Für jede(s) der offenbarten Fahrzeugen, TC-Anordnungen und Verfahren kann das TC-Gehäuse eine zweiteilige Konstruktion sein, die aus einem Pumpendeckel, der das Pumpenrad umschließt, und einem Turbinendeckel, der das Turbinenrad umschließt und fest mit dem Pumpendeckel verbunden ist, gefertigt ist. Die mechanische Pumpe kann an einer Außenfläche des Pumpendeckels und/oder des Turbinendeckels angebracht sein. Die Trennkupplung kann einen Trennkupplungs-Flansch (DC-Flansch) beinhalten, der z.B. radial nach außen aus dem Pumpenradgehäuse hervorragt. Der DC-Flansch beinhaltet eine Trennkupplungs-Reibfläche (DC-Reibfläche), die sich mit dem TC-Gehäuse reibschlüssig verbindet. In einem spezielleren Beispiel ragt ein Trennkupplungs-Kupplungsscheibenpaket (DC-Kupplungsscheibenpaket, gestapelte DC-Druckscheiben) von einer Innenfläche des Pumpendeckels hervor; die DC-Reibfläche beinhaltet ein Trennkupplungs- Kupplungsplattenpaket (DC-Kupplungsplattenpaket, gestapelte DC-Reibscheiben), das mit dem DC-Kupplungsscheibenpaket verschachtelt ist und selektiv mit diesem verriegelt. Als noch eine weitere Option beinhaltet die Überbrückungskupplung eine Drehmomentwandler-Nabe (TCC-Nabe), die verschiebbar auf dem TC-Ausgangselement montiert ist und sich gemeinsam mit diesem dreht. Die TCC-Nabe beinhaltet eine TCC-Reibfläche, die sich reibschlüssig mit dem TC-Gehäuse verbindet. In einem spezielleren Beispiel ragt ein TCC-Kupplungsscheibenpaket (gestapelte TCC-Druckscheiben) axial von einer Innenfläche des Turbinendeckels vor; die TCC-Reibfläche beinhaltet ein TCC-Kupplungsplattenpaket (gestapelte TCC-Reibscheiben), das mit dem TCC-Kupplungsscheibenpaket verschachtelt ist und mit diesem verriegelt.
  • Die obige Zusammenfassung ist nicht dazu beabsichtigt, jede Ausführungsform oder jeden Aspekt der vorliegenden Offenbarung darstellen. Vielmehr stellt die vorstehende Zusammenfassung lediglich eine beispielhafte Darstellung einiger der hierin dargelegten neuen Konzepte und Merkmale dar. Die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und damit verbundene Vorteile dieser Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der abgebildeten Beispiele und repräsentativen Modi zur Ausführung der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen leicht ersichtlich. Darüber hinaus schließt diese Offenbarung ausdrücklich alle Kombinationen und Unterkombinationen der oben und unten dargestellten Elemente und Merkmale ein.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
    • 1 ist eine schematische Darstellung eines repräsentativen elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem vollelektrischen Antriebsstrang, der eine Motor-/Generatoreinheit aufweist, die über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem Mehrganggetriebe gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung verbunden ist.
    • 2 ist eine teilweise schematische Schnitt-Seitenansicht ausgewählter Teile einer repräsentativen hydrodynamischen Drehmomentwandleranordnung mit einem hydraulischen Steuersystem, das eine mechanische Pumpe zur kombinierten Kupplungssteuerung, Wandlerzuführung und Schmierung gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung verwendet.
    • 3 ist eine teilweise schematische Schnitt-Seitenansicht der repräsentativen hydrodynamischen Drehmomentwandleranordnung von 2 mit einem hydraulischen Steuersystem, das eine elektrische Pumpe zum selektiven Entleeren der mechanischen Pumpe für einen reduzierten Kavitätsdruck in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung verwendet.
    • 4 ist ein Flussdiagramm, das ein repräsentatives hydraulisches Steuerprotokoll zum Betreiben einer Drehmomentwandleranordnung veranschaulicht, das in einem Speicher gespeicherte Anweisungen entsprechen kann, die von einer residenten oder entfernten Steuerung, einer Steuerlogikschaltung, einer programmierbaren Steuereinheit oder einer anderen integrierten Schaltung (IC) oder einem Netzwerk von IC-Vorrichtungen in Übereinstimmung mit Aspekten der offenbarten Konzepte ausgeführt werden können.
  • Die vorliegende Offenbarung ist für verschiedene Modifikationen und alternative Formen zugänglich, und einige repräsentative Ausführungsformen sind beispielhaft in den Zeichnungen dargestellt und werden hierin im Detail beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die neuen Aspekte dieser Offenbarung nicht auf die besonderen Formen beschränkt sind, die in den oben aufgezählten Zeichnungen dargestellt sind.
  • Vielmehr soll die Offenbarung alle Modifikationen, Äquivalente, Kombinationen, Unterkombinationen, Permutationen, Gruppierungen und Alternativen abdecken, die in den Anwendungsbereich dieser Offenbarung fallen, wie sie zum Beispiel von den beigefügten Ansprüchen umfasst werden.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Diese Offenbarung kann in vielen verschiedenen Formen verwirklicht werden. Repräsentative Ausführungsformen der Offenbarung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden hierin mit dem Verständnis, dass diese Ausführungsformen als Beispiel für die offenbarten Prinzipien dienen und keine Einschränkungen der allgemeinen Aspekte der Offenbarung darstellen, im Detail beschrieben. Insofern sollen Elemente und Beschränkungen, die z.B. in den Abschnitten „Zusammenfassung“, „Einführung“, „Beschreibung der Erfindung“ und „Detaillierte Beschreibung“ beschrieben, aber nicht ausdrücklich in den Ansprüchen dargelegt sind, nicht als in die Ansprüche aufgenommen gelten, weder einzeln noch insgesamt, weder durch Implikation noch durch Schlussfolgerung noch auf andere Weise.
  • Für die Zwecke der vorliegenden detaillierten Beschreibung gilt, sofern nicht ausdrücklich ausgeschlossen: Der Singular schließt den Plural ein und umgekehrt; die Wörter „und“ und „oder“ gelten sowohl im Konjunktiv als auch im Disjunktiv; die Wörter „jeder“ und „alle“ bedeuten „jeder und alle“; und die Wörter „einschließlich“, „enthaltend“, „umfassend“, „aufweisend“ und dergleichen bedeuten jeweils „einschließlich ohne Einschränkung“. Darüber hinaus können Wörter der Annäherung wie „ungefähr“, „fast“, „im Wesentlichen“, „im Allgemeinen“, „ungefähr“ und dergleichen hierin im Sinne von „bei, nahe oder fast bei“ oder „innerhalb von 0-5 % von“ oder „innerhalb akzeptabler Fertigungstoleranzen“ oder einer beliebigen logischen Kombination davon verwendet werden. Schließlich können sich richtungsbezogene Adjektive und Adverbien wie „vorn“, „hinten“, „innen“, „außen“, „steuerbord“, „backbord“, „vertikal“, „horizontal“, „nach oben“, „nach unten“, „vorne“, „hinten“, „links“, „rechts“ usw. auf ein Kraftfahrzeug beziehen, z.B. auf die Vorwärtsfahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs, wenn das Fahrzeug auf einer horizontalen Fahrfläche betrieben wird.
  • Nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Merkmale in den verschiedenen Ansichten beziehen, ist in 1 eine schematische Darstellung eines repräsentativen Kraftfahrzeugs gezeigt, das allgemein mit 10 bezeichnet und hierin zu Diskussionszwecken als Personenkraftwagen mit einem quer eingebauten, EDU-angetriebenen FEV-Antriebsstrang dargestellt ist. Das dargestellte Automobil 10 - hierin auch kurz als „Kraftfahrzeug“ oder „Fahrzeug“ bezeichnet - ist lediglich eine beispielhafte Anwendung, mit der Aspekte der vorliegenden Offenbarung praktiziert werden können. In gleicher Weise sollte die Verwendung der vorliegenden Konzepte für einen vollelektrischen Fahrzeug-Antriebsstrang als eine nicht-begrenzende Implementierung der offenbarten Merkmale verstanden werden. Es versteht sich, dass Aspekte und Merkmale dieser Offenbarung auch auf andere Antriebsstrang-Architekturen angewendet werden können, für jeden logisch relevanten Fahrzeugtyp implementiert werden können und sowohl für automobile als auch für nicht-automobile Anwendungen genutzt werden können. Darüber hinaus werden hier nur ausgewählte Komponenten der Kraftfahrzeuge, elektrifizierten Antriebsstränge und Drehmomentwandleranordnungen gezeigt und im Detail beschrieben. Nichtsdestotrotz können die Fahrzeuge, Antriebsstränge und TC-Anordnungen, die im Folgenden erörtert werden, zahlreiche zusätzliche und alternative Merkmale und andere verfügbare periphere Komponenten enthalten, um die verschiedenen Methoden und Funktionen dieser Offenbarung auszuführen.
  • Der FEV-Antriebsstrang von 1 verwendet eine Elektromotor-/Generatoreinheit 12 (MGU 12), die über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 14 mit einem mehrgängigen Leistungsgetriebe 16 verbunden ist, das als eigenständige, modulare elektrische Antriebseinheit 18, z.B. mit integriertem Elektronikpaket und Wärmemanagementsystem, verpackt sein kann. Gemäß dem dargestellten Beispiel ist das Getriebe 16 im Allgemeinen aus einer ersten und einer zweiten parallelen Welle 11 bzw. 13, einer Schaltsynchronisierung 20 auf der ersten Welle 11, einem ersten und einem zweiten koplanaren Zahnradsatz 22 bzw. 24, die die erste und die zweite Welle 11, 13 antriebsmäßig miteinander verbinden, und einem drehmomentübertragenden Übertragungselement 26 auf dem ersten Zahnradsatz 22, aufgebaut. Es sei darauf hingewiesen, dass das Getriebe 16 in 1 rein repräsentativ ist und optional andere geeignete Konfigurationen annehmen kann, einschließlich mehrgängiger Automatikgetriebe, stufenloser Getriebearchitekturen (CVT), automatisierter Schaltgetriebe, Planetengetriebeanordnungen usw.
  • Für den Fahrzeugantrieb kann die Motor-/Generatoreinheit 12 als elektrischer Traktionsmotor ausgeführt sein, der durch Umwandlung gespeicherter elektrischer Energie in mechanische Drehkraft über einen Rotor 28 (hierin auch als „Ausgangselement des Motors“ oder Motorausgangselement bezeichnet) ein Zugmoment erzeugt. Die MGU 12 kann direkt an ein TC-Eingangselement gekoppelt oder antriebsmäßig an einem Gehäuseabschnitt des Drehmomentwandlers 14 angebracht und über den TC antriebsmäßig mit einer Eingangswelle oder einem Element des Getriebes 16 verbunden sein. Obwohl das Fahrzeug 10 als vollelektrische Architektur mit einem einzigen Motor in serieller Leistungsflusskommunikation mit einer einzigen Fahrzeugachse dargestellt ist, können auch andere Antriebsstrangkonfigurationen verwendet werden, einschließlich P1- und P2-Hybridantriebsstränge sowie andere FEV- und Standardantriebsstrangarchitekturen. In dieser Hinsicht kann die MGU 12 durch andere Arten von Primär-Antriebsmaschinen für den Antriebsstrang des Fahrzeugs 10 ersetzt werden, ohne dass dies von der vorliegenden Offenbarung abweicht. So kann beispielsweise eine Verbrennungsmotoranordnung zusätzlich zu oder als Ersatz für eine oder mehrere MGUs eingesetzt werden, um den Antriebsstrang 15 des Fahrzeugs mit Drehmoment zu versorgen.
  • Die Elektromotor/Generator-Einheit 12 kann ein Induktions-Kurzschlussläufermotor oder ein Asynchronmotor mit Permanentmagneten (PM) sein, der aus einem ringförmigen Stator (nicht dargestellt) aufgebaut ist, der den Rotor 28 umgibt und konzentrisch zu diesem ist. Die Stromversorgung des Stators kann über elektrische Leiter oder Kabel erfolgen, die in geeigneten Dichtungs- und Isolierdurchführungen (nicht abgebildet) durch das Motorgehäuse geführt werden. Umgekehrt kann elektrische Energie von der MGU 12 zu einem fahrzeuginternen Traktionsbatteriepaket oder einer ähnlich geeigneten Elektrofahrzeugbatterie (EVB) 46 geleitet werden, z.B. durch regeneratives Bremsen. Der Betrieb der dargestellten Komponenten des Antriebsstrangs kann durch eine fahrzeuginterne oder -externe Steuerung, z.B. eine programmierbare elektronische Steuereinheit (ECU) 25, geregelt werden.
  • Die hydrokinetische Drehmomentwandleranordnung 14 dient als Fluidkupplung zum Verbinden und Trennen des Motors 12 mit bzw. von der Innenverzahnung des Getriebes 16. In einer inneren Fluidkammer der TC-Anordnung 14 befinden sich ein beschaufeltes Turbinenrad 30, ein beschaufeltes Pumpenrad 34, das neben dem Turbinenrad 30 angeordnet ist, und ein beschaufeltes Leitrad 32, das zwischen und koaxial zu dem Turbinenrad 30 und dem Pumpenrad 34 angeordnet ist. Wie dargestellt, ist das Turbinenrad 30 drehfest mit der ersten Welle 11 des Getriebes 16 verbunden, während das Pumpenrad 34 drehfest mit dem Rotor 28 der MGU 12 verbunden ist. Das Leitrad 32 verändert die Strömung des Fluids zwischen dem Turbinenrad 30 und dem Pumpenrad 34, so dass das zurückfließende Fluid die Drehung des Pumpenrads 34 unterstützt, anstatt sie zu behindern. Auf diese Weise bietet das Leitrad 32 einen Mechanismus zur Vervielfachung des von dem Turbinenrad 30 auf das Pumpenrad 34 übertragenen Drehmoments.
  • Unter weiterer Bezugnahme auf 1 beinhaltet jeder der beiden koplanaren Zahnradsätze 22, 24 ein Paar zusammengefügter Zahnräder. Insbesondere ist ein erstes Zahnrad 36 des ersten koplanaren Zahnradsatzes 22 drehbar auf der ersten Welle 11 gelagert und konzentrisch zu dieser. Ein zweites Zahnrad 38 des ersten koplanaren Zahnradsatzes 22 ist auf der zweiten Welle 13 gelagert und dreht sich mit dieser gemeinsam. Das Übertragungselement 26 verbindet das erste Zahnrad 36 antriebsmäßig mit dem zweiten Zahnrad 38 des ersten koplanaren Zahnradsatzes 22. Das Übertragungselement 26 kann eine Kette, ein Zahnrad, ein Riemen oder ein anderes Element sein, das dazu dient, die Übertragung des Drehmoments zwischen dem ersten Zahnrad 36 und dem zweiten Zahnrad 38 des ersten koplanaren Zahnradsatzes 22 aufrechtzuerhalten, während die gleiche Drehrichtung für beide Zahnräder 36, 38 beibehalten wird.
  • Ein erstes Zahnrad 40 des zweiten koplanaren Zahnradsatzes 24 ist ebenfalls drehbar auf der ersten Welle 11 und konzentrisch mit dieser gelagert, während ein zweites Zahnrad 42 des zweiten koplanaren Zahnradsatzes 24 auf der zweiten Welle 13 gelagert ist und sich im Gleichschritt mit dieser dreht. Das erste Zahnrad 40 und das zweite Zahnrad 42 des zweiten koplanaren Zahnradsatzes 24 greifen ineinander, um ein Drehmoment zwischen ihnen zu übertragen. Auf diese Weise erfolgt die Übertragung des Drehmoments vom ersten Zahnrad 40 auf das zweite Zahnrad 42 des zweiten koplanaren Zahnradsatzes 24 mit einer Änderung der Drehrichtung zwischen dem ersten Zahnrad 40 und dem zweiten Zahnrad 42. Auf der zweiten Welle 13 ist ein Abtriebszahnrad 44 gelagert, das axial von dem ersten Zahnradsatz 22 und dem zweiten Zahnradsatz 24 beabstandet ist und sich im Gleichlauf mit dieser Welle dreht. Dieses Abtriebsrad 44 kämmt mit einem komplementären Zahnkranz 60 eines vorderen oder hinteren Differentials 62 des Achsantriebs des Fahrzeugs 15. Das Differential 62 stellt einen Drehmomentpfad zu einer oder mehreren Achsen und einem oder mehreren Antriebsrädern 64 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 bereit. Obwohl in 1 nicht explizit dargestellt, sollte erkannt werden, dass das Achsantriebssystem 15 jede verfügbare Konfiguration annehmen kann, einschließlich Layouts mit Vorderradantrieb (FWD), Hinterradantrieb (RWD), Vierradantrieb (4WD), Allradantrieb (AWD), Six-by-Four (6X4), usw.
  • Die Synchronisierung 20 kann eine Innenverzahnung aufweisen, die mit einer komplementären Verzahnung auf der ersten Welle 11 zusammenpasst und eine gemeinsame Drehung zwischen der Synchronisierung 20 und der ersten Welle 11 ermöglicht, während die relative axiale Bewegung der Synchronisierung 20 auf der ersten Welle 11 beibehalten wird. Auf diese Weise lässt sich die Synchronisierung 20 durch Verschieben auf der ersten Welle 11 selektiv zwischen mindestens drei verschiedenen axialen Positionen verschieben. Wenn sich die Synchronisierung 20 beispielsweise in einer ersten „neutralen“ Position befindet, kann sich die erste Welle 11 relativ zu den ersten Zahnrädern 36, 40 des ersten und zweiten koplanaren Zahnradsatzes 22, 24 frei drehen. Die Synchronisierung 20 kann entlang der ersten Welle 11 in eine zweite „Vorwärts“-Position geschoben werden, um mit dem ersten Zahnrad 40 des zweiten koplanaren Zahnradsatzes 24 für eine gemeinsame Drehung in Eingriff zu kommen. Auf diese Weise dreht sich das erste Zahnrad 40 im Gleichklang mit der Synchronisierung 20 und der ersten Welle 11.
  • Unter Fortsetzung der obigen Diskussion der verschiedenen Betriebsarten des Getriebes 16 kann die Synchronisierung 20 entlang der ersten Welle 11 in eine dritte „Rückwärts“-Position geschoben werden, um dadurch für eine gemeinsame Drehung mit dem ersten Zahnrad 36 des ersten koplanaren Zahnradsatzes 22 in Eingriff zu kommen. Ähnlich wie bei der zweiten Position sorgt die dritte Position für eine gemeinsame Drehung zwischen dem ersten Zahnrad 36 des ersten koplanaren Zahnradsatzes 22 und der ersten Welle 11. Da jedoch das erste Zahnrad 36 mit dem zweiten Zahnrad 38 über das Übertragungselement 26 und nicht über kämmende Zahnräder gekoppelt ist, drehen sich das zweite Zahnrad 38 und damit die zweite Welle 13, das Abtriebszahnrad 44 und das Differential 62 rückwärts. Auf diese Weise wird eine Rückwärtsübersetzung erreicht, die die gleiche Drehrichtung des MGU 12 beibehält. Die sich daraus ergebende Architektur des Getriebes 16 ermöglicht es der EDU 18, die Drehmomentvervielfachung des Drehmomentwandlers 14 zu nutzen und gleichzeitig eine Rückwärtsrichtung an den Antriebsrädern 64 bereitzustellen.
  • 2 ist eine Seitenansicht einer oberen Hälfte einer repräsentativen Drehmomentwandleranordnung 114, die sowohl für Kraftfahrzeuganwendungen (z.B. für den TC 14 des Fahrzeugs 10 in 1) als auch für Nicht-Kraftfahrzeuganwendungen (z.B. für den Antrieb von Wasserfahrzeugen, Flugzeugen und Zügen, für industrielle Energiesysteme, Bohrinseln usw.) geeignet ist. Die TC-Anordnung 114 in 2 ist im Querschnitt entlang einer vertikalen Ebene dargestellt, die durch die zentrale Drehachse A-A der Anordnung verläuft (zur besseren Übersichtlichkeit wurde auf eine Kreuzschraffur verzichtet). Es sollte erkannt werden, dass eine Querschnittsdarstellung der unteren Hälfte der Drehmomentwandleranordnung 114 in der Seitenansicht ein nahezu identisches, spiegelverkehrtes Bild zu dem in 2 gezeigten sein kann. Der Drehmomentwandler 114 ist mit einem motorgetriebenen Pumpenrad 134, einem pumpenradgetriebenen Turbinenrad 130, einem die Fluidströmung verändernden Leitrad 132, einer Pumpen-Trennkupplung (DC) 150, einer Motor-zu-Getriebe-Überbrückungskupplung 152 und einer Einwegkupplung (OWC) 154 ausgestattet.
  • Um die internen Arbeitskomponenten des Drehmomentwandlers 114 zu schützen, ist die Anordnung mit einem flüssigkeitsdichten, ringförmigen Gehäuse konstruiert, das hauptsächlich durch einen getriebeseitigen hinteren Pumpendeckel 156 definiert ist, der fest, z.B. durch Elektronenstrahlschweißen, Mig- oder MAG-Schweißen, Laserschweißen und dergleichen, an einem motorseitigen vorderen Turbinendeckel 158 befestigt ist, so dass dazwischen eine hydraulische Arbeitsfluidkammer 159 gebildet wird. Der vordere Deckel 158 des TC-Gehäuses kann antriebsmäßig mit einem Ausgangselement eines Elektromotors (z.B. dem Rotor 28 des Motors 12 in 1) verbunden sein, z.B. über eine Reihe von in Umfangsrichtung beabstandeten Nasen 160 oder über einen keilförmigen Eingriff mit einer zylindrischen Gehäusenabe 162, die axial aus der Mitte des vorderen Deckels 158 herausragt. Die mechanische Kopplung des vorderen Deckels 158 mit dem Ausgangselement des Motors ermöglicht die Übertragung der Rotationskraft zwischen dem Motor und der TC-Anordnung 114 hin und her.
  • Das Pumpenrad 134 - im Fachjargon auch als „Pumpe“ bezeichnet - befindet sich in serieller Strömungsverbindung mit dem Turbinenrad 130. Zwischen dem Pumpenrad 134 und dem Turbinenrad 130 befindet sich ein mit Schaufeln versehenes Leitrad 132, das den von dem Turbinenrad 130 zum Pumpenrad 134 zurückfließenden Fluidstrom selektiv so verändert, dass das zurückfließende Fluid die Drehung des Pumpenrads 134 unterstützt, anstatt sie zu behindern. Die TC-Anordnung 114 kann beispielsweise dazu verwendet werden, das Motordrehmoment von dem Rotor 28 der MGU 12 auf die Eingangswelle 11 des Getriebes 16 zu übertragen, indem die Hydraulikflüssigkeit in der Fluidkammer 159 manipuliert wird. Genauer gesagt bewirkt die Drehung der Pumpenradschaufeln 133, die an einem nachgiebigen Pumpenradgehäuse 135 befestigt sind, welches sich zwischen dem Pumpendeckel 156 und einer inneren Ummantelung 164 befindet, dass die Hydraulikflüssigkeit vorwärts und toroidal nach außen zu dem Turbinenrad 130 fließt. Wenn dies mit ausreichender Kraft geschieht, um den Trägheitswiderstand der Rotation zu überwinden, beginnen die Turbinenradschaufeln 137, die den Pumpenradschaufeln 133 gegenüberliegen, sich mit dem Pumpenrad 134 zu drehen. Diese Turbinenradschaufeln 137 sind koaxial zu den Pumpenradschaufeln 33 ausgerichtet und auf einem nachgiebigen Turbinenradgehäuse 139 montiert, das sich zwischen dem vorderen Deckel 518 und dem inneren Deckel 164 befindet. Der aus dem Turbinenrad 130 austretende Fluidstrom wird über das Leitrad 132 zurück in das Pumpenrad 134 geleitet. Das Leitrad 132 - das drehbar zwischen dem Strömungsaustrittsabschnitt des Turbinenrads 130 und dem Strömungseintrittsabschnitt des Pumpenrads 134 angebracht ist - leitet den Fluidstrom von den Turbinenradschaufeln 137 zu den Pumpenradschaufeln 133 in dieselbe Richtung wie die Pumpenradrotation um, wodurch das Pumpendrehmoment verringert und eine Drehmomentvervielfachung bewirkt wird.
  • Innerhalb des schützenden Außengehäuses 156, 158 der Drehmomentwandleranordnung 114 befindet sich außerdem ein Axiallager 166, das das Leitrad 132 drehbar lagert. Das Leitrad 132 ist mit einer hohlen Statorwelle 168 über eine Rollenkupplung 170 verbunden, die die Drehung des Leitrads 132 unter kalibrierten Betriebsbedingungen verhindern kann. Bei höheren Drehzahlen des Drehmomentwandlers ändert sich beispielsweise die Richtung der aus dem Turbinenrad 130 austretenden Hydraulikflüssigkeit, wodurch das Leitrad 132 die Rollenkupplung 170 überrollt und sich frei auf der Statorwelle 168 dreht. Die Statorwelle 168 und eine hohle Turbinenwelle 172 ragen axial nach hinten aus dem TC-Gehäuse heraus (in 2 nach rechts) und sind drehbar in einer äußeren Pumpennabe 174 eingeschlossen, die gegenüber einem Getriebegehäuse oder einer Kammer abgedichtet sein kann.
  • Das Pumpenradgehäuse 135 kann biegsam oder verschiebbar, z.B. über eine Keilverzahnung oder einen Befestigungskragen 161, zur gemeinsamen Drehung an der Statorwelle 168 befestigt sein. In gleicher Weise kann das Turbinenradgehäuse 139 biegsam oder gleitend befestigt sein, z.B. über eine Keilverzahnung oder einen Befestigungskragen 163, um sich gemeinsam auf der Turbinenradwelle 172 zu drehen (hier auch als „TC-Ausgangselement“ bezeichnet). Wie dargestellt, umgibt die Pumpennabe 174 die Statorwelle 168, um dazwischen gemeinsam einen ersten Fluidpfad 171 zu definieren, durch den Hydraulikflüssigkeit zur kontrollierten Aktivierung der TC-Anordnung 114 fließt. In gleicher Weise umgibt die Statorwelle 168 die Turbinenradwelle 172, um dazwischen einen zweiten Fluidpfad 173 zu bilden, durch den Hydraulikflüssigkeit fließt. Ein in Längsrichtung länglicher zentraler Hohlraum der Turbinenradwelle 172 definiert einen dritten Fluidpfad 175. Alle drei Hydraulikflüssigkeitspfade 171, 173, 175 sind mit einem Vorrat an Hydraulikflüssigkeit, z.B. einer Getriebeölwanne oder einem EDU-Sumpfvolumen (3), verbunden und unabhängig voneinander moduliert, um den Betrieb der TC-Anordnung 114 zu steuern.
  • Innerhalb der Fluidkammer 159 für die hydraulische Arbeitsflüssigkeit, die zwischen dem Turbinenrad 130 und dem Turbinendeckel 158 angeordnet ist, befindet sich eine TCC-typ Überbrückungskupplung, die eine direkte Antriebsverbindung zwischen einer Antriebsmaschine und einem drehmomentverändernden Getriebe herstellt (z.B. Motor 10 und Getriebe 16 von 1). Insbesondere wird durch das Schließen und reibschlüssige Verriegeln der Überbrückungskupplung 152 der vordere Deckel 158 des Gehäuses, die mit dem Ausgangselement des Motors gekoppelt ist, mechanisch mit der Turbinenradwelle 172 verriegelt, die mit dem Eingangselement des Getriebes gekoppelt ist. Gemäß dem dargestellten Beispiel umfasst die Überbrückungskupplung 152 eine scheibenförmige TCC-Nabe 176, die auf der Turbinenradwelle 172 montiert ist, z.B. über ineinandergreifende Innen- und Außenverzahnungen 177 bzw. 179, die sich gemeinsam mit ihr drehen. Von einem axialen Flansch 181 am Außenumfang der TCC-Nabe 176 ragt ein TCC-Kupplungsplattenpaket 178 radial nach außen, das aus zueinander parallelen, axial beabstandeten und radial ausgerichteten Reibscheiben besteht. Von einer Innenfläche des Turbinendeckels 158 ragt axial ein TCC-Kupplungsscheibenpaket 180 vor, das aus zueinander parallelen, axial beabstandeten und radial länglichen Druckscheiben besteht, die mit den Reibscheiben des TCC-Kupplungsplattenpakets 178 verschachtelt sind. Alternativ können die Reibscheiben starr an dem Turbinendeckel 158 und die Druckscheiben an der Überbrückungskupplung 152 befestigt sein.
  • Die Aktivierung und Deaktivierung der Überbrückungskupplung 152 und des zugehörigen Reibmaterials auf den Lamellen des Kupplungspakets 178 erfolgt durch eine axiale Gleit- und/oder Vorwärts-Biegebewegung der TCC-Nabe 176 auf der Turbinenradwelle 172 als Reaktion auf einen modulierten Hydraulikfluidstrom in die Fluidkammer 159. Insbesondere wird die Überbrückungskupplung 152 durch erhöhten hydraulischen Druck auf eine rückwärtige Fläche der TCC-Nabe 176 (nach rechts weisende Hauptfläche in 2) aktiviert, der über den Einlassfluidstrom entlang des ersten Fluidpfads 171 zwischen der Pumpennabe 174 und der Statorwelle 168 bereitgestellt werden kann. Andererseits wird die Deaktivierung der Überbrückungskupplung 152 durch einen erhöhten hydraulischen Druck auf einer vorderen Fläche der TCC-Nabe 176 (nach links weisende Hauptfläche in 2) erreicht, der über den Einlassfluidstrom entlang des dritten Fluidpfads 175 bereitgestellt werden kann.
  • Wenn die Überbrückungskupplung 152 geschlossen und verriegelt ist, d.h. wenn kein Schlupf zwischen den Druckscheiben im TCC-Kupplungsscheibenpaket 180 und den Reibscheiben im TCC-Kupplungsplattenpaket 178 besteht, umgeht der Motor 12 das Turbinenrad 130 und das Pumpenrad 134 des Drehmomentwandlers und überträgt die Leistung direkt auf das Getriebe 16. Ein optionales Vorspannelement, wie z.B. eine Blattfeder (nicht dargestellt), kann zwischen der Innenfläche der vorderen Abdeckung 158 und der Vorderseite der TCC-Nabe 176 zusammengedrückt werden und drückt die Überbrückungskupplung 152 nach hinten in eine nicht drehmomenttragende, deaktivierte Position (z.B. nach rechts in 2). Es sei darauf hingewiesen, dass die Trennkupplung 150 und die Überbrückungskupplung 152 im Rahmen dieser Offenbarung auch andere hydraulische Kupplungskonfigurationen annehmen können, wie z. B. Klauenkupplungen oder Kupplungen mit einer Reibfläche.
  • In die TC-Anordnung 114 von 2 ist eine motorisolierende Trennkupplungsvorrichtung 150 integriert, um den Elektromotor antriebsmäßig mit dem Mehrganggetriebe zu verbinden und, falls gewünscht, von diesem zu trennen. Ähnlich wie die oben erwähnte Überbrückungskupplung 152 ist die Trennkupplungsvorrichtung 150 von 2 als hydraulisch aktivierte Reibungskupplungsvorrichtung ausgeführt, die in der Fluidkammer 159 des TC-Gehäuses 156, 158 untergebracht ist. Wie dargestellt, ist die Trennkupplungsvorrichtung 150 zwischen dem Pumpenradgehäuse 135 und dem Pumpendeckel 156 angeordnet und bildet eine direkte mechanische Schnittstelle zwischen dem Pumpenrad 134 und dem TC-Gehäuse 156, 158. Die Trennkupplung 150 beinhaltet einen ringförmigen DC-Flansch 182, der einstückig mit einem Außenumfang des Pumpenradgehäuses 135 ausgebildet oder auf andere Weise daran befestigt ist. Der DC-Flansch 182 kann ein ringförmiger Rand sein, der von der äußersten Kante des Pumpenradgehäuses 135 radial nach außen ragt und sich um diese herum erstreckt. Damit das Fluid aus dem ersten Fluidpfad 171 um das Pumpenrad 134 und durch die Trennkupplung 150 fließen kann, kann der DC-Flansch 182 unterbrochen oder geschlitzt sein. Ein DC-Kupplungsplattenpaket 184, das aus zueinander parallelen, axial beabstandeten und radial ausgerichteten Reibplatten besteht, ragt von einem Axialflansch 183 am Außenumfang des DC-Flansches 182 radial nach außen. Von einer Innenfläche des Pumpendeckels 156 ragt ein DC-Kupplungsscheibenpaket 186 radial nach innen, das aus zueinander parallelen, axial beabstandeten und radial ausgerichteten Druckscheiben besteht, die mit den Reibscheiben des DC-Kupplungsplattenpakets 184 verschachtelt sind.
  • Die Aktivierung und Deaktivierung der Trennkupplung 150 erfolgt durch eine axiale Gleit- und/oder Biegebewegung des Pumpenradgehäuses 135 auf der Statorwelle 168 als Reaktion auf einen modulierten Hydraulikflüssigkeitsstrom in die Fluidkammer 159. Ähnlich wie bei der Überbrückungskupplung 152 wird die Trennkupplung 150 durch einen erhöhten hydraulischen Druck auf eine rückwärtige Fläche des Pumpenradgehäuses 135 aktiviert, der über denselben Einlassflüssigkeitsstrom durch den ersten Flüssigkeitspfad 171 bereitgestellt wird. Andererseits wird die Deaktivierung der Trennkupplung 150 durch einen erhöhten hydraulischen Druck auf einer vorderen Fläche des Pumpenradgehäuses 135 erreicht, der über den Einlassfluidstrom entlang des zweiten Fluidpfads 173 bereitgestellt wird. Wenn die Trennkupplung 150 geschlossen und verriegelt ist, d.h. kein Schlupf zwischen den Druckscheiben in dem DC-Kupplungsscheibenpaket 186 und den Reibscheiben in dem DC-Kupplungsplattenpaket 184 vorhanden ist, ist der Motor 12 mit dem Pumpenrad 134 antriebsmäßig verbunden, so dass er sich im Gleichschritt mit diesem dreht. Ein optionales Vorspannelement, wie z.B. eine Blattfeder 188, die zwischen der Innenfläche der hinteren Abdeckung 156 und der Rückseite des Pumpenradgehäuses 135 zusammengedrückt wird, drückt die Trennkupplung 150 in eine drehmomenttragende, aktivierte Position (z.B. nach links in 2).
  • In Fortsetzung der Diskussion über die Drehmomentwandleranordnung 114 von 2 ist eine Einwegkupplungsvorrichtung 154 (OWC 154) mechanisch zwischen dem Turbinenradgehäuse 139 und dem TC-Ausgangselement 172 angeordnet. Bei dieser OWC 154 kann es sich um eine unidirektionale Freilaufkupplung passiver Art handeln, die dazu dient, das Turbinenradgehäuse 139 und damit das Turbinenrad 130 automatisch mit der Turbinenradwelle 172 zu verbinden (oder zu „verriegeln“). Auf diese Weise verbindet die OWC 154 das Turbinenrad 130 antriebsmäßig mit dem Getriebe, z.B. wenn der Motor ein positives Drehmoment erzeugt. Im dargestellten Beispiel umfasst die OWC 154 einen ringförmigen äußeren Laufring 151, der konzentrisch innerhalb eines ringförmigen inneren Laufrings 153 ausgerichtet ist. Der äußere Laufring 151 ist mit einer radial inneren Kante des Turbinenradgehäuses 139 verschraubt, vernietet, verschweißt und/oder einstückig mit diesem geformt (zusammenfassend als „starr befestigt“ bezeichnet), so dass er sich im Einklang mit diesem dreht. Im Vergleich dazu ist der innere Laufring 153 starr an einem Außenumfang einer Turbinenradnabe 157 befestigt, um sich gemeinsam mit ihr zu drehen. Es ist vorgesehen, dass auch andere OWC-Konstruktionen realisiert werden können, einschließlich solcher mit axial beabstandeten, einander zugewandten Laufringen anstelle konzentrischer Innen- und Außenlaufringe, sowie aktive Einweg- und Zweiweg-Kupplungsvorrichtungen.
  • Angeordnet zwischen dem äußeren und dem inneren Laufring 151, 153 des OWC 154 und diese selektiv drehbar miteinander verbindend befindet sich eine Reihe von in Umfangsrichtung beabstandeten Drehmomentübertragungselementen 155. Diese Drehmomentübertragungselemente 155 können identisch geformte und bemessene federbelastete zylindrische Rollen umfassen; alternative Konfigurationen können eine beliebige Anzahl, Art und Kombination von Drehmomentübertragungselementen enthalten, einschließlich konischer Rollen, Nadelrollen, Klemmstücke, Klinken, Streben usw. Im ausgerückten Zustand befinden sich die Drehmomentübertragungselemente 155 in einem „nicht eingekuppelten“ Zustand, um eine überholende Drehbewegung des äußeren Laufrings 151 relativ zu dem inneren Laufring 153 in einer ersten (negativen) Richtung zu ermöglichen. Im eingerückten Zustand befinden sich die Drehmomentübertragungselemente 155 in einem „eingekuppelten“ Zustand, um eine einheitliche Drehbewegung des äußeren Laufrings 151 mit dem inneren Laufring 153 in einer zweiten (positiven) Richtung zu ermöglichen. Optionale Vorspannelemente (nicht dargestellt) können die Drehmomentübertragungselemente 155 in die eingekuppelte Position drücken oder anderweitig „vorspannen“.
  • Um die kombinierte Wandlerversorgung, Kupplungssteuerung und Schmierung zu ermöglichen, ist eine mechanische Flüssigkeitspumpe 190 fluidisch mit dem TC-Gehäuse und antriebsmäßig mit dem Elektromotor verbunden. Gemäß dem gezeigten Beispiel ist eine einzelne Flüssigkeitspumpe 190 innerhalb des EDU 18 montiert, z.B. angrenzend an eine Außenfläche des Pumpendeckels 156. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die Flüssigkeitspumpe 190 an anderen diskreten Stellen sowohl innerhalb als auch außerhalb des Außengehäuses des EDU 18 von 1 untergebracht sein kann. Fluidleitungen 192, die in Form von Fluidrohren, Fittings, Ventilen, Kanälen usw. ausgeführt sein können, verbinden die Flüssigkeitspumpe 190 mit den Fluidpfaden 171, 173, 175 innerhalb des TC-Gehäuses 156, 158. Obwohl als positive Verdrängerpumpe vom Gerotor-Typ dargestellt, kann die Flüssigkeitspumpe 190 auch andere Bauformen annehmen, einschließlich Schraubenpumpen, Kolbenpumpen und Drehkolbenpumpen.
  • Die mechanische Pumpe 190 kann in einer „auf-der-Achse“-Konfiguration verpackt sein, wobei ihre Rotorwelle koaxial auf derselben Drehachse A-A wie die TC-Anordnung 14 montiert ist. In diesem Fall kann die Pumpe 190 direkt mit der Pumpennabe 174 und/oder dem Rotor 28 verbunden sein, um beispielsweise durch den Elektromotor 12 von 1 gedreht zu werden. Bei diesem Aufbau kann sich die Pumpe 190 mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Motor 12 drehen. Im Vergleich dazu kann die mechanische Pumpe 190 für eine „achsfremde“ Konfiguration so verpackt sein, dass ihre Rotorwelle auf einer Drehachse montiert ist, die sich von der Achse A-A der TC-Anordnung 14 unterscheidet. Ein optionales Pumpenantriebssystem 194, wie z.B. ein Zahnradgetriebe, ein Kettenantrieb oder ein Riemenantrieb (dargestellt), verbindet die Pumpe 190 direkt oder indirekt mit der Nabe 174 und/oder dem Rotor 28 der MGU 12, die vom Motor 12 angetrieben wird. Bei diesem Aufbau kann sich die Pumpe 190 mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Motor 12 oder in einem konstanten Verhältnis zu diesem drehen. Wenn sie von einem Motor 12 angetrieben wird, fördert die Flüssigkeitspumpe 190 Hydraulikflüssigkeit aus einem Flüssigkeitssumpf (3) durch die Pumpennabe 174 und in die Fluidkammer 159 für die hydraulische Arbeitsflüssigkeit des TC-Gehäuses 156, 158. Dadurch wird der Druck in der Fluidkammer 159 erhöht, um: (1) die Flüssigkeitskupplung zwischen dem Turbinenrad 130 und dem Pumpenrad 134 zu aktivieren; (2) die Trennkupplung 150 und die Überbrückungskupplung 152, wie oben beschrieben, zu aktivieren; (3) thermische Energie aus der TC-Anordnung 114 zu ziehen; und (4) Schmierung für die internen Arbeitskomponenten der TC-Anordnung 114 bereitzustellen.
  • In Bezug auf 3 ist die TC-Anordnung 114 von 2 mit einer optionalen Architektur des hydraulischen Steuersystems 200 dargestellt, die eine elektrische Pumpe 202 zum selektiven Ablassen von Flüssigkeit aus der motorgetriebenen mechanischen Pumpe 190 verwendet, um den Kavitätsdruck im TC-Gehäuse 156, 158 zu verringern und somit den Betrieb der TC-Anordnung 114 bei hohen Motordrehzahlen (z. B. 9000 U/min und höher) zu ermöglichen. Obwohl sie sich im Aussehen unterscheiden, ist vorgesehen, dass alle oben beschriebenen Merkmale und Optionen in Bezug auf die Drehmomentwandleranordnungen 14 und 114 der 1 und 2 einzeln oder in beliebiger Kombination in die TC-Anordnung 114 von 3 aufgenommen sein können und umgekehrt. Aus Gründen der Kürze werden die sich überschneidenden Merkmale der 1-3 in der Beschreibung von 3 nicht wiederholt.
  • Die elektrische Pumpe 202 im hydraulischen Steuersystem 200 von 3 ist mit einem Paar von Fluidventilen 204 und 206 fluidisch verbunden; diese Fluidventile 204 und 206 verbinden die elektrische Pumpe 202 selektiv hydraulisch mit der internen Fluidkammer 159 des TC, der mechanischen Pumpe 190 und einem Flüssigkeitssumpf 208. Das erste Fluidventil 204 kann als magnetisch betätigte Ventilanordnung für Drehmomentwandler und Getriebe (TCT) ausgeführt sein, während das zweite Fluidventil 206 als federgespannte, hydraulisch betätigte Ventilanordnung für den Leitungsdruckregler (LPR) ausgeführt sein kann, obwohl dies nicht erforderlich ist. Das erste Fluidventil 204 ist über eine erste Versorgungsleitung 211 mit der TC-Anordnung 114 und dem zweiten Fluidventil 206, über eine zweite Versorgungsleitung 213 mit der elektrischen Pumpe 202 und über eine dritte Versorgungsleitung 215 mit der mechanischen Pumpe 190 verbunden. Dabei ist das zweite Fluidventil 206 über die erste Versorgungsleitung 211 mit der TC-Anordnung 114, über eine vierte Versorgungsleitung 217 mit der Elektropumpe 202 und über eine fünfte Versorgungsleitung 219 mit der mechanischen Pumpe 190 und dem Flüssigkeitssumpf 208 fluidisch verbunden. Bei dieser Anordnung sind die beiden Fluidventile 204, 206 zwischen der Pumpe 190 und der TC-Anordnung 114 angeordnet und können so die Pumpe von dieser trennen.
  • Wenn die elektrische Pumpe 202 über die Fluidventile 204, 206 mit der mechanischen Pumpe 190 verbunden ist, kann sie Hydraulikflüssigkeit aus der Pumpe 190 ablassen und die abgelassenen Flüssigkeiten in den Flüssigkeitssumpf 208 leiten. Damit die mechanische Pumpe 190 der TC-Anordnung 114 Druckflüssigkeit zuführen kann, verschiebt sich ein erster Ventilanker 201 innerhalb eines ersten Ventilkörpers 205 des ersten Fluidventils 204 in eine vordefinierte TC-Zufuhrposition (z. B. nach rechts in 4), um die erste und die dritte Versorgungsleitung 211, 215 über einen internen Fluidhohlraum 203 miteinander zu verbinden. In dieser TC-Versorgungsposition verbindet das erste Fluidventil 204 gleichzeitig die erste, zweite und dritte Zufuhrleitung 211, 213, 215 fluidisch miteinander. Zum Ablassen von Fluid aus der mechanischen Pumpe 190 ist die elektrische Pumpe 202 über das zweite Fluidventil 206 mit dem Flüssigkeitssumpf 208 fluidisch verbunden. Insbesondere verschiebt sich ein zweiter Ventilanker 221 innerhalb eines zweiten Ventilkörpers 225 des zweiten Fluidventils 206 in eine vordefinierte TC-Ablassposition (z. B. nach rechts in 4), um die vierte und fünfte Zufuhrleitung 217, 219 über einen internen Fluidhohlraum 223 fluidisch zu verbinden. Das Ablassen von Flüssigkeit aus der internen Flüssigkeitskammer 159 des Drehmomentwandlers trägt dazu bei, den Zentrifugaldruck innerhalb des TC-Gehäuses 156, 158 zu verringern, was wiederum der TC-Anordnung 114 ermöglicht, mit deutlich höheren Geschwindigkeiten zu arbeiten. Zur Vereinfachung und/oder Verstärkung der Startsteuerung kann die elektrische Pumpe 202 auch als primäre oder sekundäre Quelle für die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit aus dem Flüssigkeitssumpf 208 zur TC-Anordnung 114 verwendet werden, z.B. über die erste, dritte, vierte und fünfte Zufuhrleitung 211, 215, 217, 219.
  • Als nächstes unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 4 wird ein verbessertes Verfahren oder eine verbesserte Steuerstrategie zum Betreiben einer Drehmomentwandleranordnung, wie der TC-Anordnung 114 von 2 und 3, zum Starten eines Kraftfahrzeugs, wie des Kraftfahrzeugs 10 von 1, allgemein mit 300 in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Einige oder alle der in 4 dargestellten und nachstehend näher beschriebenen Vorgänge können einen Algorithmus darstellen, der prozessorausführbaren Befehlen entspricht, die beispielsweise in einem Haupt- oder Zusatz- oder Fernspeicher (z.B. der Speichervorrichtung 27 von 1) gespeichert sind und beispielsweise von einer elektronischen Steuerung, einer Verarbeitungseinheit, einer Logikschaltung oder einem anderen Modul oder einer Vorrichtung oder einem Netzwerk von Modulen/Geräten (z.B. ECU 25 von 1) ausgeführt werden, um eine oder alle der oben und unten beschriebenen Funktionen auszuführen, die mit den offenbarten Konzepten verbunden sind. Es sollte verstanden werden, dass die Reihenfolge der Ausführung der dargestellten Operationsblöcke geändert werden kann, zusätzliche Operationsblöcke hinzugefügt werden können und einige der beschriebenen Operationen modifiziert, kombiniert oder eliminiert werden können.
  • Das Verfahren 300 von 4 beginnt am START-Terminalblock 301 mit im Speicher abgelegten, prozessorausführbaren Anweisungen für eine programmierbare Steuerung oder Steuermodul oder einen ähnlich geeigneten Prozessor zum Aufruf einer Initialisierungsprozedur für die Start- und TCC-Drucksteuerung. Die Systemauswertung zum Bereitstellen dieser Routine kann in Echtzeit, nahezu in Echtzeit, kontinuierlich, systematisch, sporadisch und/oder in regelmäßigen Abständen, z.B. alle 10 oder 100 Millisekunden, während des normalen und laufenden Betriebs des Kraftfahrzeugs 10 ausgeführt werden. Als noch eine weitere Option kann der Terminalblock 301 als Reaktion auf eine Benutzerbefehlseingabe, eine Eingabeaufforderung durch eine residente Fahrzeugsteuerung oder ein Broadcast-Eingabesignal initialisiert werden, das von einem zentralisierten Fahrzeugdienstsystem „außerhalb des Fahrzeugs“ (z.B. einem Host-Cloud-Computing-Dienst) empfangen wird. Als nicht einschränkendes Beispiel kann ein Bediener des Kraftfahrzeugs 10 - sei es ein menschlicher oder ein computergestützter Fahrer - einen Pedal-Kipp-Steuerbefehl aus dem Leerlauf oder bei Null-Geschwindigkeit eingeben, z.B. durch Niederdrücken eines Gaspedals, wenn das Pedal vollständig freigegeben wurde. Nach Abschluss der in 4 dargestellten Steuervorgänge kann das Verfahren 300 zum END-Terminalblock 319 weitergehen und vorübergehend beendet werden oder optional zum Terminalblock 301 zurückkehren und in einer Dauerschleife laufen.
  • Nach dem Empfangen des Pedal-Kipp-Steuerbefehls geht das Verfahren 300 zum DC LOCK/TCC UNLOCK-Prozessblock 303 über und sendet ein oder mehrere Befehlssignale zum Öffnen der Überbrückungskupplung 152 und zum gleichzeitigen Schließen der Trennkupplung 150. Als nicht einschränkendes Beispiel kann ein integriertes Leistungselektronikpaket (Engl.: Integrated Power Electronics, IPE) der EDU 18 ein Antriebsstrang-Steuermodul (PCM) oder eine Motorsteuerung enthalten, der systemkalibrierte Steuersignale an die hydraulischen Steuerkreiselemente des TC, wie die oben beschriebenen Ventile und Motoren, überträgt. Diese Signale veranlassen den Steuerkreis in der oben beschrieben Art Flüssigkeit in die Fluidkammer 159 für hydraulische Arbeitsflüssigkeit zu leiten, um im Wesentlichen gleichzeitig die Trennkupplung 150 einzukuppeln und die Überbrückungskupplung 152 auszurücken (d.h., TCC geöffnet und DC geschlossen, genau zur gleichen Zeit oder ungefähr zur gleichen Zeit). Während das Anfahren des Fahrzeugs oben mit entriegelter TCC beschrieben wird, kann das Fahrzeug in einer EV-Anwendung mit verriegelter oder entriegelter TCC anfahren, was ein deutlicher Unterschied zu verbrennungsmotorisch gekoppelten TC-Architekturen ist.
  • Das Verfahren 300 fährt mit dem vordefinierten Verfahrensblock 305 CALCULATE fort, um eine vordefinierte minimale Pumpendrehzahl V'_p(Tq) zu bestimmen, bei der die Pumpe(n) des Steuerkreises einen ausreichenden Druck für die TC-Fluidkupplung und die Kupplungssteuerung liefern. Die minimale Pumpendrehzahl V'_p(Tq) kann in Echtzeit als Funktion einer Antriebsdrehmomentanforderung berechnet werden, die z.B. von einem Bediener des Kraftfahrzeugs empfangen wird, um die Drehmomentwandleranordnung 114 auf Kapazität zu bringen und gleichzeitig eine oder beide Kupplungen 150, 152 zu schließen. Das Antriebsdrehmoment steht im Zusammenhang mit dem Drehmoment, das durch die TC-Kupplungen übertragen wird, und bestimmt, je nach Kupplungsverstärkung, wie viel Druck jede Kupplung benötigt. Dies wiederum bestimmt den Druck, den die Pumpe liefern muss, um die TC-Anordnung so zu betreiben, dass das geforderte Antriebsdrehmoment erreicht wird. In einigen Ausführungen kann die minimale Pumpendrehzahl V'_p(Tq) aus einem Pumpendrehzahlplan abgerufen werden, der sich z.B. in einer gespeicherten Nachschlagetabelle befindet, die den geregelten Druck und den zugehörigen Durchfluss mit einer linearen Abfolge von Pumpendrehzahlen korreliert.
  • Nach dem Ableiten der minimalen Pumpendrehzahl V'_p(Tq) führt das Verfahren 300 den Entscheidungsblock 307 aus, um zu bestimmen, ob eine Echtzeit-Pumpendrehzahl V_p kleiner ist als die minimale Pumpendrehzahl V'_p oder, als weitere Option, ob eine Echtzeit-Motordrehzahl des Motors kleiner ist als eine Schwellenmotordrehzahl zum Erreichen der minimalen Pumpendrehzahl V'_p. Wenn die aktuelle Motordrehzahl des Motors 12 gleich oder größer als die Schwellenmotordrehzahl ist oder die aktuelle Pumpendrehzahl der Pumpe 190 gleich oder größer als die minimale Pumpendrehzahl ist (Block 307=NO), führt das Verfahren 300 als Reaktion darauf den Entscheidungsblock 309 aus, um zu bestimmen, ob die Überbrückungskupplung 152 geschlossen/verriegelt ist. Wenn die TCC-Überbrückungskupplung 152 verriegelt ist (Block 309=YES), kehrt das Verfahren 300 in einer Schleife zum vordefinierten Verfahrensblock 305 zurück.
  • Unter weiterer Bezugnahme auf 4 kann das Verfahren 300 automatisch darauf, dass die TCC-Überbrückungskupplung 152 nicht verriegelt ist (Block 309=NO) reagieren, indem ein erster koordinierter Motor- und TCC-Steuerungverfahrensblock 311 ausgeführt wird. Verfahrensblock 311 kann prozessorausführbare Befehle für eine residente Steuerung oder ein Steuermodul enthalten, um die Steuerung der Überbrückungskupplung 152 und des Elektromotors 12 zu koordinieren, durch: (1) Steuern der MotorDrehmomentausgabe des Motors 12, um die von dem Fahrer geforderte Antriebsdrehmomentanforderung zu erfüllen; und (2) Steuern des Fluiddrucks auf die Überbrückungskupplung, um die Überbrückungskupplung schrittweise zu schließen. Der letztere der beiden koordinierten Steuervorgänge kann erfordern, dass die aktuelle Motordrehzahl des Motors 12 auf mindestens die vordefinierte minimale Motordrehzahl erhöht wird, die gleichzeitig die aktuelle Pumpendrehzahl der Pumpe 190 auf die minimale Pumpendrehzahl erhöht, die die TC-Anordnung 114 zur Kapazität bringt. Das Verfahren 300 kann anschließend vom Verfahrensblock 311 zurück zum vordefinierten Prozessblock 305 schleifen.
  • Eine positive Antwort des Entscheidungsblocks 307, die anzeigt, dass die aktuelle Motordrehzahl unter dem Schwellenwert für die Motordrehzahl liegt oder die aktuelle Pumpendrehzahl unter der minimalen Pumpendrehzahl liegt (Block 307 = JA), veranlasst das Verfahren 300, automatisch den Entscheidungsblock 313 auszuführen, um zu bestimmen, ob die Überbrückungskupplung 152 geschlossen/verriegelt ist. Wenn die TCC-Überbrückungskupplung 152 geschlossen ist (Block 113=YES), führt das Verfahren 300 als Reaktion darauf den SLIP TCC-Verfahrensblock 315 aus und öffnet oder „schlupft“ die Überbrückungskupplung 152 schrittweise, bis die Schlupfdifferenz ΔS zwischen dem Turbinenrad 130 und dem Pumpenrad 134 im Wesentlichen gleich einer mathematischen Differenz zwischen der vordefinierten minimalen Pumpendrehzahl V'_p und der aktuellen Pumpendrehzahl V_p ist ΔS = V'_p - V_p. Nach Abschluss von Verfahrensblock 315 geht das Verfahren 300 zu einem zweiten koordinierten Motor- und TCC-Steuerungsverfahrensblock 317 über.
  • Das Verfahren 300 kann automatisch darauf reagieren, dass die TCC-Überbrückungskupplung 152 nicht verriegelt ist (Block 309=NO), indem der zweite koordinierte Motor- und TCC-Steuerungsverfahrensblock 317 ausgeführt wird. Verfahrensblock 317 kann prozessorausführbare Anweisungen für eine residente Steuerung oder ein Steuermodul beinhalten, um die Steuerung der Überbrückungskupplung 152 und des Elektromotors 12 zu koordinieren, durch: (1) Bringen der Motordrehzahl auf die minimale Motordrehzahl; (3) Steuern der Motordrehmomentausgabe des Motors 12, um die von dem Fahrer geforderte Antriebsdrehmomentanforderung zu erfüllen; und (3) Steuern des Fluiddrucks auf die Überbrückungskupplung, um die Überbrückungskupplung schrittweise durchrutschen zu lassen, um dadurch die Schlupfdifferenz ΔS zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad mit einer vordefinierten Rate zu verringern, z.B. um eine Bediener- oder Regenerationsdrehmomentanforderung aufrechtzuerhalten.
  • Aspekte dieser Offenbarung können in einigen Ausführungsformen durch ein computerausführbares Programm mit Anweisungen, wie z.B. Programmmodule, implementiert sein, die allgemein als Softwareanwendungen oder Anwendungsprogramme bezeichnet werden und von einem beliebigen Steuergerät oder den hierin beschriebenen Steuerungsvarianten ausgeführt werden. Software kann, in nicht einschränkenden Beispielen, Routinen, Programme, Objekte, Komponenten und Datenstrukturen umfassen, die bestimmte Aufgaben ausführen oder bestimmte Datentypen implementieren. Die Software kann eine Schnittstelle bilden, die es dem Computer ermöglicht, entsprechend einer Eingabequelle zu reagieren. Die Software kann auch mit anderen Codesegmenten zusammenarbeiten, um als Reaktion auf empfangene Daten in Verbindung mit der Quelle der empfangenen Daten eine Vielzahl von Aufgaben auszulösen. Die Software kann auf einer Vielzahl von Speichermedien wie CD-ROM, Magnetplatte und Halbleiterspeicher (z.B. verschiedene Arten von RAM oder ROM) gespeichert sein.
  • Darüber hinaus können Aspekte der vorliegenden Offenbarung mit einer Vielzahl von Computersystem- und Computernetzkonfigurationen praktiziert werden, einschließlich Multiprozessorsystemen, mikroprozessorbasierter oder programmierbarer Unterhaltungselektronik, Minicomputern, Großrechnern und dergleichen. Darüber hinaus können Aspekte der vorliegenden Offenbarung in verteilten Computerumgebungen angewandt werden, in denen Aufgaben von stationären und entfernten Verarbeitungsgeräten ausgeführt werden, die über ein Kommunikationsnetz verbunden sind. In einer Umgebung mit verteilter Datenverarbeitung können sich Programmmodule sowohl in lokalen als auch in entfernten Computerspeichermedien, einschließlich Speichergeräten, befinden. Aspekte der vorliegenden Offenbarung können daher in Verbindung mit verschiedener Hardware, Software oder einer Kombination davon in einem Computersystem oder einem anderen Verarbeitungssystem implementiert sein.
  • Jedes der hierin beschriebenen Verfahren kann maschinenlesbare Anweisungen zur Ausführung durch: (a) einen Prozessor, (b) eine Steuerung und/oder (c) jede andere geeignete Verarbeitungsvorrichtung enthalten. Jeder hierin offenbarte Algorithmus, jede Software, Steuerlogik, jedes Protokoll oder Verfahren kann als Software verkörpert sein, die auf einem greifbaren Medium gespeichert ist, wie z.B. einem Flash-Speicher, einem Solid-State-Drive-Speicher (SSD), einem Festplattenspeicher (HDD), einer CD-ROM, einer Digital Versatile Disk (DVD) oder anderen Speichergeräten. Der gesamte Algorithmus, die Steuerlogik, das Protokoll oder das Verfahren und/oder Teile davon können alternativ auch von einem anderen Gerät als einer Steuerung ausgeführt werden und/oder in Firmware oder dedizierter Hardware in einer verfügbaren Art und Weise verkörpert sein (z.B. implementiert durch eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine programmierbare Logikeinheit (PLD), eine feldprogrammierbare Logikeinheit (FPLD), diskrete Logik usw.). Obwohl spezifische Algorithmen unter Bezugnahme auf die hierin dargestellten Flussdiagramme und/oder Arbeitsablaufdiagramme beschrieben werden können, können alternativ auch viele andere Verfahren zur Implementierung der beispielhaften maschinenlesbaren Anweisungen verwendet werden.

Claims (9)

  1. Eine Drehmomentwandleranordnung (14, 114) zum antriebsmäßigen Verbinden eines Elektromotors (12) mit einem Getriebe (16), wobei der Elektromotor (12) ein Ausgangselement (28) und das Getriebe (16) ein Eingangselement (11) aufweist, wobei die Drehmomentwandleranordnung (14, 114) umfasst: ein Drehmomentwandler-Gehäuse (156, 158), TC-Gehäuse (156, 158), das eine interne Fluidkammer (159) definiert und konfiguriert ist, sich antriebsmäßig mit dem Ausgangselement (28) zu verbinden, um dadurch ein von dem Elektromotor (12) erzeugtes Drehmoment aufzunehmen; ein Drehmomentwandler-Ausgangselement (172), TC-Ausgangselement (172), das in dem TC-Gehäuse (156, 158) untergebracht und konfiguriert ist, sich antriebsmäßig mit dem Eingangselement (11) zu verbinden, um dadurch ein Drehmoment auf das Getriebe (16) zu übertragen; ein Turbinenrad (30, 130) mit Turbinenradschaufeln (137), die an einem Turbinenradgehäuse (139) angebracht sind, wobei das Turbinenradgehäuse (139) an dem TC-Ausgangselement (172) befestigt und innerhalb der inneren Fluidkammer (159) drehbar ist; ein Pumpenrad (34, 134) mit Pumpenradschaufeln (133), das an einem Pumpenradgehäuse (135) montiert ist, wobei das Pumpenradgehäuse (135) neben dem Turbinenradgehäuse (139) liegt und innerhalb der inneren Fluidkammer (159) drehbar ist; eine Überbrückungskupplung (152), die innerhalb der Fluidkammer (159) zwischen dem Turbinenradgehäuse (139) und dem TC-Gehäuse (156, 158) angeordnet ist und das TC-Gehäuse (156, 158) mit dem TC-Ausgangselement (172) verriegelt; eine Trennkupplung (150), die innerhalb der Fluidkammer (159) zwischen dem Pumpenradgehäuse (135) und dem TC-Gehäuse (156, 158) angeordnet ist und dazu dient, das TC-Gehäuse (156, 158) mit dem Pumpenrad (34, 134) zu verriegeln; eine mechanische Pumpe (190), die in Fluidverbindung mit dem TC-Gehäuse (156, 158) steht und konfiguriert ist, sich antriebsmäßig mit dem Ausgangselement (28) zu verbinden, um von dem Elektromotor (12) angetrieben zu werden und Fluid in das TC-Gehäuse (156, 158) zu leiten, um den Druck in der internen Fluidkammer (159) zu erhöhen und die Überbrückungskupplung (152) und die Trennkupplung (150) zu aktivieren; und eine elektronische Steuerung, die programmiert ist: der Überbrückungskupplung (152) zu befehlen, sich zu öffnen und der Trennkupplung (150) zu befehlen, sich gleichzeitig zu schließen; zu befehlen, eine Motordrehzahl des Elektromotors (12) auf mindestens eine vordefinierte minimale Motordrehzahl zu erhöhen, die kalibriert ist, eine Pumpendrehzahl der mechanischen Pumpe (190) auf eine vordefinierte minimale Pumpendrehzahl zu erhöhen, die kalibriert ist, die Drehmomentwandleranordnung (14, 114) auf ihre Kapazität zu bringen; nachdem die Motordrehzahl die minimale Motordrehzahl erreicht hat, der Überbrückungskupplung (152) zu befehlen, sich schrittweise zu schließen, um dadurch eine Schlupfdifferenz zwischen dem Pumpenrad (34, 134) und dem Turbinenrad (30, 130) mit einer vordefinierten Rate zu verringern; und als Reaktion darauf, dass eine Turbinendrehzahl des Turbinenrads (30, 130) gleich der Motordrehzahl des Elektromotors (12) ist, der Überbrückungskupplung (152) zu befehlen, sich zu schließen.
  2. Die Drehmomentwandleranordnung (14, 114) nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor (12) und das Getriebe (16) Teil eines Antriebsstrangs (15) eines Kraftfahrzeugs (10) sind, und wobei die elektronische Steuerung ferner programmiert ist, die vordefinierte minimale Pumpendrehzahl als Funktion einer von einem Bediener des Kraftfahrzeugs (10) empfangenen Antriebsdrehmomentanforderung zu berechnen.
  3. Die Drehmomentwandleranordnung (14, 114) nach Anspruch 2, wobei die elektronische Steuerung ferner programmiert ist: zu bestimmen, ob die Motordrehzahl unter dem Schwellenwert für die Motordrehzahl liegt, als Reaktion darauf, dass die Motordrehzahl unter dem Schwellenwert für die Motordrehzahl liegt, zu bestimmen, ob die Überbrückungskupplung (152) geschlossen ist; und als Reaktion darauf, dass die Überbrückungskupplung (152) geschlossen ist, die Überbrückungskupplung (152) durchrutschen zu lassen, bis die Schlupfdifferenz zwischen dem Turbinenrad (30, 130) und dem Pumpenrad (34, 134) gleich einer mathematischen Differenz zwischen der vordefinierten minimalen Pumpendrehzahl und der Pumpendrehzahl ist.
  4. Die Drehmomentwandleranordnung (14, 114) nach Anspruch 3, wobei die elektronische Steuerung ferner programmiert ist: als Reaktion darauf, dass die Motordrehzahl nicht unter dem Schwellenwert für die Motordrehzahl liegt, zu bestimmen, ob die Überbrückungskupplung (152) geschlossen ist; und als Reaktion darauf, dass die Überbrückungskupplung (152) nicht geschlossen ist, die Steuerung der Überbrückungskupplung (152) und des Elektromotors (12) zu koordinieren, durch: Steuern einer Drehmomentausgabe des Elektromotors (12), um die von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs (10) empfangene Antriebsdrehmomentanforderung zu erreichen; und Steuern eines Fluiddrucks auf die Überbrückungskupplung (152), um die Überbrückungskupplung (152) schrittweise zu schließen.
  5. Die Drehmomentwandleranordnung (14, 114) nach Anspruch 2, wobei das Befehlen der Überbrückungskupplung (152), sich zu öffnen und der Trennkupplung (150), sich zu schließen auf den Empfang eines Pedalkipp-Steuerbefehls vom Fahrer des Kraftfahrzeugs (10) reagiert.
  6. Die Drehmomentwandleranordnung (14, 114) nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine elektrische Pumpe (202), die fluidisch mit einem Flüssigkeitssumpf (208) verbunden ist, wobei die elektrische Pumpe (202) betriebsfähig ist, Flüssigkeit von der mechanischen Pumpe (190) abzuziehen und die abgezogene Flüssigkeit in den Flüssigkeitssumpf (208) zu leiten; und ein elektronisches Ventil, das mit der elektrischen Pumpe (202) und der mechanischen Pumpe (190) fluidisch verbunden ist, wobei das elektronische Ventil selektiv betätigbar ist, um die elektrische Pumpe (202) mit der mechanischen Pumpe (190) fluidisch zu verbinden, so dass die elektrische Pumpe (202) Flüssigkeit aus der mechanischen Pumpe (190) abziehen kann.
  7. Die Drehmomentwandleranordnung (14, 114) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Einwegkupplungs-Vorrichtung (154), OWC-Vorrichtung (154), die zwischen dem Turbinenradgehäuse (139) und dem TC-Ausgangselement (172) angeordnet ist, wobei die OWC-Vorrichtung (154) koaxiale Laufringe (151, 153) und eine Vielzahl von Drehmomentübertragungselementen (155) umfasst, die die koaxialen Laufringe (151, 153) miteinander verbinden.
  8. Die Drehmomentwandleranordnung (14, 114) nach Anspruch 1, wobei die Trennkupplung (150) einen Trennkupplungs-Flansch (182),DC-Flansch (182), beinhaltet, der von dem Pumpenradgehäuse (135) hervorragt, wobei der DC-Flansch (182) eine DC-Reibfläche umfasst, die konfiguriert ist, sich reibschlüssig mit dem TC-Gehäuse (156, 158) zu verbinden.
  9. Die Drehmomentwandleranordnung (14, 114) nach Anspruch 8, wobei das TC-Gehäuse (156, 158) einen Pumpendeckel (156), der das Pumpenrad (34, 134) umgibt, einen Turbinendeckel (158), der das Turbinenrad (30, 130) umgibt und starr an dem Pumpendeckel (156) befestigt ist, und ein Trennkupplungs-Kupplungsscheibenpaket (186), DC-Kupplungsscheibenpaket (186), beinhaltet, das von einer Innenfläche des Pumpendeckels (156) hervorragt, und wobei die DC-Reibfläche ein Trennkupplung-Kupplungsplattenpaket (184), DC-Kupplungsplattenpaket (184), beinhaltet, das mit dem DC-Kupplungsscheibenpaket (186) verschachtelt ist.
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