DE112020002342T5

DE112020002342T5 - Hydrokinetische drehmomentkopplungsvorrichtung mitverriegelungskupplung mit doppelkolbenbaugruppe und wählbarereinwegkupplung

Info

Publication number: DE112020002342T5
Application number: DE112020002342.7T
Authority: DE
Inventors: Xuexian YIN
Original assignee: Valeo Kapec Co Ltd
Current assignee: Valeo Kapec Co Ltd
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2020-04-29
Publication date: 2022-01-27
Also published as: US10808822B1; WO2020231052A1; JP7275317B2; US20200355251A1; JP2022532175A; CN113811704A

Abstract

Hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung für ein elektrisches Hybridfahrzeug, die ein um eine Drehachse drehbares Gehäuse, einen Drehmomentwandler mit einem Impellerrad und einem Turbinenrad, eine Verriegelungskupplung mit einer Doppelkolbenbaugruppe und eine außerhalb des Gehäuses angeordnete wählbare Einwegkupplung umfasst. Die wählbare Einwegkupplung umfasst einen äußeren Laufring, Drehmomentübertragungselemente, einen inneren Laufring, der über die Drehmomentübertragungselemente antriebsmäßig und nicht-drehbar mit dem äußeren Laufring verbindbar ist, und eine Vielzahl von Betätigungselementen, die so konfiguriert sind, dass sie eines der Drehmomentübertragungselemente in jedem Paar der Drehmomentübertragungselemente umfangsmäßig verschieben. Die Doppelkolbenbaugruppe umfasst einen Hauptkolben und mindestens einen Sekundärkolben mit Betätigungsstangen. Ein Drehmomentübertragungselement jedes Paars der Drehmomentübertragungselemente ist durch axiale Bewegung der Betätigungsstangen des mindestens einen zweiten Verriegelungskolbens, der auf die Betätigungselemente wirkt, bewegbar.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Fluidkopplungsvorrichtungen und insbesondere auf eine hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung für ein Fahrzeug-Hybrid-Antriebsstrangsystem mit einer Verriegelungskupplung (engl. Lock-Up Kupplung) mit einer Doppelkolbenstruktur und einer wählbaren Einwegkupplung sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Hintergrund der Erfindung
Bekannte Hybridantriebsstrangsysteme umfassen einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor/Generator, die mit einem Fahrzeuggetriebe gekoppelt sind, um das Drehmoment auf einen Antriebsstrang für eine Traktionskraft zu übertragen. Bekannte Elektromotoren/Generatoren werden von Energiespeichersystemen, wie z. B. elektrischen Batterien, mit elektrischer Energie versorgt. Hybridantriebsstrangsysteme können in verschiedenen Betriebsarten arbeiten, um Antriebskraft zu erzeugen und auf die Fahrzeugräder zu übertragen.
Obwohl sich Hybridantriebssysteme, einschließlich der oben genannten, aber nicht darauf beschränkt, als akzeptabel für Fahrzeugantriebsanwendungen und -bedingungen erwiesen haben, sind Verbesserungen möglich, die ihre Leistung und Kosten verbessern können.
Technische Lösung
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst eine hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung für ein Hybrid-Elektrofahrzeug ein um eine Drehachse drehbares Gehäuse, einen Drehmomentwandler mit einem Impellerrad (auch als Flügelrad bezeichnet) und einem Turbinenrad, das in dem Gehäuse koaxial mit dem Impellerrad angeordnet ist, eine Verriegelungskupplung, die eine Doppelkolbenbaugruppe enthält und zwischen einem hydrodynamischen Übertragungsmodus, in dem das Turbinenrad relativ zum Gehäuse drehbar ist, und einem Verriegelungsmodus, in dem das Turbinenrad nicht drehbar mit dem Gehäuse gekoppelt ist, umschaltbar ist, und eine wählbare Einwegkupplung, die außerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Die wählbare Einwegkupplung umfasst einen äußeren Laufring, eine Vielzahl von Paaren von Drehmomentübertragungselementen, die jeweils ein erstes und ein zweites Drehmomentübertragungselement umfassen, einen inneren Laufring, der über das erste und das zweite Drehmomentübertragungselement antriebsmäßig und nicht-drehbar mit dem äußeren Laufring verbunden werden kann, und eine Vielzahl von Betätigungselementen, die so konfiguriert sind, dass sie die ersten Drehmomentübertragungselemente in jedem der Paare von Drehmomentübertragungselementen in Umfangsrichtung verschieben. Jedes der ersten und zweiten drehmomentübertragenden Elemente jedes der Paare der Drehmomentübertragungselemente ist selektiv in Umfangsrichtung relativ zu dem äußeren Laufring und/oder dem inneren Laufring zwischen einer eingerückten Position, in der der äußere Laufring nicht-drehbar mit dem inneren Laufring der wählbaren Einwegkupplung gekoppelt ist, und einer ausgerückten Position, in der der äußere Laufring relativ zu dem inneren Laufring der wählbaren Einwegkupplung drehbar ist, bewegbar. Die Doppelkolbenbaugruppe umfasst einen Hauptkolben und mindestens einen Sekundärkolben, der am Hauptkolben befestigt und relativ zum Hauptkolben und dem Gehäuse axial bewegbar ist. Der Hauptkolben der Doppelkolbenbaugruppe ist relativ zum Gehäuse und dem mindestens einen Sekundärkolben selektiv axial bewegbar zwischen einer Verriegelungsposition, in der der Hauptkolben nicht drehbar mit dem Gehäuse verbunden ist, und einer Nicht-Verriegelungsposition, in der der Hauptkolben relativ zum Gehäuse drehbar ist. Der mindestens eine Sekundärkolben weist eine Vielzahl von Betätigungsstangen auf, die mit dem mindestens einen Sekundärkolben eine Einheit bilden. Die ersten Drehmomentübertragungselemente jedes der Paare von Drehmomentübertragungselementen sind durch eine axiale Bewegung der Betätigungsstangen des mindestens einen zweiten Verriegelungskolbens, die auf die Betätigungselemente einwirken, selektiv in Umfangsrichtung von der eingerückten Position in die ausgerückte Position bewegbar.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb einer hydrokinetischen Drehmomentkopplungsvorrichtung für ein Hybrid-Elektrofahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine offenbart. Die hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung umfasst ein Gehäuse, das um eine Drehachse drehbar und antriebsmäßig mit der elektrischen Maschine gekoppelt ist, einen Drehmomentwandler mit einem Impellerrad und einem Turbinenrad, das in dem Gehäuse koaxial zu dem Impellerrad angeordnet ist, eine Verriegelungskupplung, die eine Doppelkolbenbaugruppe umfasst und zwischen einem hydrodynamischen Übertragungsmodus, in dem das Turbinenrad relativ zu dem Gehäuse drehbar ist, und einem Verriegelungsmodus, in dem das Turbinenrad nicht drehbar mit dem Gehäuse gekoppelt ist, umschaltbar ist, und eine wählbare Einwegkupplung, die außerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Die wählbare Einwegkupplung umfasst einen äußeren Laufring, mehrere Paare von Drehmomentübertragungselementen, die jeweils ein erstes und ein zweites Drehmomentübertragungselement umfassen, einen inneren Laufring, der über das erste und das zweite Drehmomentübertragungselement antriebsmäßig und nicht-drehbar mit dem äußeren Laufring verbunden werden kann, und mehrere Betätigungselemente, die so konfiguriert sind, dass sie die ersten Drehmomentübertragungselemente in jedem der Paare von Drehmomentübertragungselementen in Umfangsrichtung verschieben. Jedes der ersten und zweiten Drehmomentübertragungselemente jedes der Paare der Drehmomentübertragungselemente ist selektiv in Umfangsrichtung relativ zu dem äußeren Laufring und/oder dem inneren Laufring zwischen einer eingerückten Position, in der der äußere Laufring nicht-drehbar mit dem inneren Laufring der wählbaren Einwegkupplung gekoppelt ist, und einer ausgerückten Position, in der der äußere Laufring relativ zu dem inneren Laufring der wählbaren Einwegkupplung drehbar ist, bewegbar. Die Doppelkolbenbaugruppe umfasst einen Hauptkolben und mindestens einen Sekundärkolben, der am Hauptkolben befestigt und relativ zum Hauptkolben und dem Gehäuse axial bewegbar ist. Der Hauptkolben der Doppelkolbenbaugruppe ist relativ zum Gehäuse und dem mindestens einen Sekundärkolben selektiv axial bewegbar zwischen einer Verriegelungsposition, in der der Hauptkolben nicht drehbar mit dem Gehäuse verbunden ist, und einer Nicht-Verriegelungsposition, in der der Hauptkolben relativ zu dem Gehäuse drehbar ist. Der mindestens eine Sekundärkolben weist eine Vielzahl von Betätigungsstangen auf, die mit dem mindestens einen Sekundärkolben eine Einheit bilden. Die ersten Drehmomentübertragungselemente jedes der Paare der Drehmomentübertragungselemente sind durch axiale Bewegung der Betätigungsstangen des mindestens einen zweiten Verriegelungskolbens, der auf die Betätigungselemente einwirken, selektiv in Umfangsrichtung von der eingerückten Position in die ausgerückte Position bewegbar. Das Betriebsverfahren der hydrokinetischen Drehmomentkopplungsvorrichtung umfasst den Schritt zum selektiven Steuern der axialen Verschiebung der Doppelverriegelungs-Kolbenbaugruppe durch Regulieren eines hydraulischen Drucks auf den Hauptkolben und den mindestens einen Sekundärkolben, um die ersten Drehmomentübertragungselemente der wählbaren Einwegkupplung in einer gewünschten Position, d.h. der eingerückten Position und der ausgerückten Position, zu konfigurieren.
Andere Aspekte der Erfindung, einschließlich Vorrichtungen, Einrichtungen, Systeme, Konverter, Prozesse und dergleichen, die Teil der Erfindung sind, werden beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen deutlicher.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Hybridantriebsstrangsystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Querschnittsansicht einer hydrokinetischen Drehmomentkopplungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer ersten Betriebsart;
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der hydrokinetischen Drehmomentkopplungsvorrichtung von 2, die ein Turbinenrad, eine Verriegelungskupplung und eine wählbare Einwegkupplung (Selectable One-Way Clutch; SOWC) zeigt;
4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der hydrokinetischen Drehmomentkopplungsvorrichtung von 2, die die Verriegelungskupplung, die wählbare Einwegkupplung (SOWC) und einen Drehschwingungsdämpfer zeigt;
5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der hydrokinetischen Drehmomentkopplungsvorrichtung, die in dem Rechteck „5“ von 2 dargestellt ist;
6 ist eine Explosionsdarstellung der Verriegelungskupplung mit einer Doppelkolbenbaugruppe und einer Abdeckungshülle gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine perspektivische Ansicht der Doppelkolbenbaugruppe, die gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an der Abdeckungshülle angebracht ist;
8 ist eine perspektivische Ansicht eines Hauptkolbens der Doppelkolbenbaugruppe gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 ist eine perspektivische Ansicht eines Sekundärkolbens der Doppelkolbenbaugruppe gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 ist eine Explosionsdarstellung der wählbaren Einwegkupplung (SOWC) gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11 ist eine perspektivische Ansicht eines äußeren Laufrings der SOWC gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12 ist eine perspektivische Ansicht der Betätigungselemente der SOWC gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 ist eine Vorderansicht der SOWC gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem deaktivierten Zustand und zeigt auch die freien distalen Enden der Kolbenstangen der Sekundärkolben, die auf die Betätigungselemente der SOWC wirken;
14 ist eine Querschnittsansicht der SOWC gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang der Schnittlinien 14-14 in 13;
15 ist eine vergrößerte perspektivische Vorderansicht des SOWC gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im deaktivierten Zustand, die ein Paar von ersten und zweiten Rollen und das freie distale Ende der Kolbenstange des Sekundärkolbens zeigt;
16 ist eine Vorderansicht der SOWC gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im deaktivierten Zustand ohne Darstellung der freien distalen Enden der Kolbenstangen der Sekundärkolben, die auf die Betätigungselemente der SOWC wirken;
17 ist eine Rückansicht der SOWC im deaktivierten Zustand gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
18 ist eine vergrößerte hintere Querschnittsansicht der SOWC gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im deaktivierten Zustand und zeigt ein Paar von ersten und zweiten Rollen;
19 ist eine vergrößerte hintere Querschnittsansicht der SOWC gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im deaktivierten Zustand und zeigt eine erste Rolle und ein entsprechendes Betätigungselement;
20 ist eine Querschnittsansicht der hydrokinetischen Drehmomentkopplungsvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer zweiten Betriebsart;
21 ist eine vergrößerte Ansicht eines Fragments der hydrokinetischen Drehmomentkopplungsvorrichtung, die in dem Rechteck „20“ von 20 dargestellt ist;
22 ist eine Querschnittsansicht der hydrokinetischen Drehmomentkopplungsvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer dritten Betriebsart;
23 ist eine vergrößerte Ansicht eines Fragments der hydrokinetischen Drehmomentkopplungsvorrichtung, die in dem Rechteck „22“ von 22 dargestellt ist;
24 ist eine vordere Querschnittsansicht der SOWC gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem aktivierten Zustand und zeigt auch die freien distalen Enden der Kolbenstangen der Sekundärkolben, die auf die Betätigungselemente der SOWC wirken;
25 ist eine Querschnittsansicht der SOWC gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang der Schnittlinien 24-24 in 24;
26 ist eine Querschnittsansicht der hydrokinetischen Drehmomentkopplungsvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer vierten Betriebsart; und
27 ist eine vergrößerte Ansicht eines Fragments der hydrokinetischen Drehmomentkopplungsvorrichtung, die in dem Rechteck „26“ von 26 dargestellt ist.

Beschreibung der Ausführungsformen
Es wird nun ausführlich auf beispielhafte Ausführungsformen und Verfahren der Erfindung Bezug genommen, wie sie in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile in den Zeichnungen bezeichnen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung in ihren breiteren Aspekten nicht auf die spezifischen Details, repräsentativen Vorrichtungen und Verfahren und illustrativen Beispiele beschränkt ist, die in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen und Verfahren gezeigt und beschrieben werden. Diese Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen ist in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu lesen, die als Teil der gesamten schriftlichen Beschreibung zu betrachten sind. In der Beschreibung sind relative Begriffe wie „horizontal“, „vertikal“, „aufwärts“, „abwärts“, „oberer“, „unterer“, „rechts“, „links“, „oben“ und „unten“ sowie Ableitungen davon (z. B. „horizontal gerichtet“, „nach unten“, „nach oben“ usw.) so zu verstehen, dass sie sich auf die Ausrichtung beziehen, wie sie in der betreffenden Zeichnung beschrieben oder gezeigt wird. Diese relativen Begriffe dienen der einfacheren Beschreibung und sollen normalerweise keine bestimmte Ausrichtung vorschreiben. Begriffe, die sich auf Befestigungen, Kopplungen und dergleichen beziehen, wie „verbunden“ und „miteinander verbunden“, beziehen sich auf eine Beziehung, bei der Strukturen entweder direkt oder indirekt durch dazwischenliegende Strukturen aneinander befestigt oder angebracht sind, sowie auf bewegbare oder starre Befestigungen oder Beziehungen, sofern nicht ausdrücklich anders beschrieben. Der Begriff „funktionsfähig verbunden“ bezeichnet eine solche Befestigung, Kopplung oder Verbindung, die es den betreffenden Strukturen ermöglicht, aufgrund dieser Beziehung wie vorgesehen zu funktionieren. Der Begriff „integral“ (oder „als Einheit“) bezieht sich auf ein Teil, das aus einem einzigen Teil besteht, oder auf ein Teil, das aus separaten Komponenten besteht, die fest (d. h. nicht-bewegbar) miteinander verbunden sind. Darüber hinaus bedeuten die in den Ansprüchen verwendeten Wörter „einer/eine“ und „eines“ „mindestens eins“ und das in den Ansprüchen verwendete Wort „zwei“ bedeutet „mindestens zwei“. Aus Gründen der Klarheit wurde auf eine ausführliche Beschreibung von technischem Material, das im verwandten Fachgebiet bekannt ist, verzichtet, um die Offenbarung nicht unnötig zu verdecken.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Hybrid-Antriebsstrangsystems 2 eines Hybrid-Kraftfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Hybrid-Antriebsstrangsystem 2 umfasst mehrere Drehmomenterzeugungs-Vorrichtungen, einschließlich eines Verbrennungsmotors 4 (Internal Combustion Engine; ICE) und mindestens einer rotierenden elektrischen Maschine 6 (wie einem Motor, Generator oder Motor/Generator). Der ICE 4 und die elektrische Maschine 6 sind mechanisch über eine hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung 10 und ein Getriebe 3 gekoppelt, um die Antriebskraft auf die Fahrzeugräder 1 zu übertragen.
Die hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung kann in jeder geeigneten Antriebsstrangkonfiguration verwendet werden, die den Verbrennungsmotor 4 und die elektrische Maschine 6 umfasst, die über die hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung 10 und das Getriebe 3 gekoppelt sind. Das Hybrid-Antriebsstrangsystem 2 kann in Fahrzeugen eingesetzt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Personenkraftwagen, leichte oder schwere Lastkraftwagen, Nutzfahrzeuge, landwirtschaftliche Fahrzeuge, Industrie-/Lagerfahrzeuge, Freizeit-Geländefahrzeuge, etc.
Das Hybrid-Antriebsstrangsystem 2 ist so konfiguriert, dass der Verbrennungsmotor 4 und die elektrische Maschine 6 mechanisch mit dem Getriebe 3 gekoppelt sind, wobei die hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung 10 verwendet wird.
Die hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet, wie in 2 am besten gezeigt. Die hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung 10 ist dazu vorgesehen, eine erste und/oder eine zweite Antriebswelle mit einer Abtriebswelle 8 zu koppeln, beispielsweise in dem Hybrid-Antriebsstrangsystem 2 des Hybrid-Kraftfahrzeugs. In diesem Fall ist die erste Antriebswelle eine Abtriebswelle (z. B. eine Kurbelwelle) 5 des Verbrennungsmotors 4 des Hybrid-Kraftfahrzeugs und die zweite Antriebswelle ist eine Abtriebswelle 7 der rotierenden elektrischen Maschine 6, wie in 1 am besten dargestellt. Die angetriebene Welle 8 (die Abtriebswelle) ist eine Eingangswelle eines Getriebes 3 des Hybrid-Kraftfahrzeugs, wie in 1 gezeigt. Die hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung 10 ist also dazu bestimmt, den Verbrennungsmotor 4 des Hybridfahrzeugs und/oder die rotierende elektrische Maschine 6 mit der angetriebenen Welle 8 zu koppeln.
Die hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung 10 umfasst ein abgedichtetes Gehäuse 12, das mit einem Fluid, z. B. Öl oder Getriebeöl, gefüllt und um eine Drehachse X drehbar ist, einen hydrokinetischen Drehmomentwandler 14, eine Verriegelungskupplung 16, eine(n) elastische(n) Dämpfungsvorrichtung (oder Drehschwingungsdämpfer) 18 und eine wählbare Einwegkupplung (Selectable One-Way-Clutch; SOWC) 90. Wie in 2 am besten dargestellt, ist die Verriegelungskupplung 16 in dem Gehäuse 12 angeordnet, während der Drehschwingungsdämpfer 18 und die SOWC 90 außerhalb des Gehäuses 12 angeordnet sind.
Das abgedichtete Gehäuse 12, der Drehmomentwandler 14, die Verriegelungskupplung 16, der Drehschwingungsdämpfer 18 und die SOWC 90 sind alle um die Drehachse X drehbar. Wie in dem Fachgebiet bekannt ist, ist die Drehmomentkopplungsvorrichtung 10 im Allgemeinen symmetrisch um die Drehachse X. Nachstehend werden die axialen und radialen Ausrichtungen in Bezug auf die Drehachse X der Drehmomentkopplungsvorrichtung 10 betrachtet. Die relativen Begriffe wie „axial“, „radial“ und „in Umfangsrichtung“ beziehen sich auf Ausrichtungen parallel zur Drehachse X, senkrecht dazu bzw. kreisförmig um die Drehachse X.
Das abgedichtete Gehäuse 12 gemäß der in 2 dargestellten Ausführungsform umfasst eine erste Hülle (oder Abdeckungshülle) 20 und eine zweite Hülle (oder Impellerhülle) 22, die koaxial und axial gegenüber der ersten Hülle 20 angeordnet ist. Die erste und die zweite Hülle 20, 22 sind nicht-bewegbar (d. h. fest) miteinander verbunden und an ihren Außenrändern abgedichtet, beispielsweise durch eine Schweißnaht 13. Die erste und die zweite Hülle 20, 22 sind integral oder einteilig und können z. B. durch Pressformen einteiliger Bleche hergestellt werden.
Die erste Hülle 20 ist über den Drehschwingungsdämpfer 18 und die SOWC 90 selektiv mit der Antriebswelle, typischerweise mit der Abtriebswelle 5 des ICE 4, antriebsmäßig verbindbar. Insbesondere wird in der dargestellten Ausführungsform von 2 das Gehäuse 12 selektiv drehbar von dem ICE 4 angetrieben und ist selektiv antriebsmäßig mit dem Drehschwingungsdämpfer 18 und der Antriebswelle 5 durch die SOWC 90 gekoppelt.
Darüber hinaus ist das Gehäuse 12 antriebsmäßig (nicht drehbar) mit der Ausgangswelle 7 der rotierenden elektrischen Maschine 6 über einen Zahnkranz (oder ein Kettenrad) verbunden, der (das) einstückig mit der SOWC 90 ausgebildet oder an dieser montiert ist, die nicht bewegbar (d.h. fest) mit dem Gehäuse 12 verbunden ist (z.B. durch Schweißen oder andere geeignete Mittel), und einen Endlosriemen 9 (oder ein Ritzel), so dass sich das Gehäuse 12 mit der gleichen Geschwindigkeit dreht, mit der die rotierende elektrische Maschine 6 zur Übertragung des Drehmoments arbeitet.
Der Drehmomentwandler 14 umfasst ein Impellerrad (manchmal auch als Pumpe, Impellerbaugruppe oder Impeller bezeichnet) 24, ein Turbinenrad (manchmal auch als Turbinenbaugruppe oder Turbine bezeichnet) 26 und einen Stator (manchmal auch als Reaktor bezeichnet) 28, der axial zwischen dem Impellerrad 24 und dem Turbinenrad 26 angeordnet ist, wie in 2 am besten dargestellt. Das Impellerrad (auch als Flügelrad bezeichnet) 24, das Turbinenrad 26 und der Stator 28 sind koaxial zueinander und zur Drehachse X ausgerichtet. Das Impellerrad 24, das Turbinenrad 26 und der Stator 28 bilden zusammen einen Torus. Das Impellerrad 24 und das Turbinenrad 26 können im Betrieb in bekannter Weise fluidisch miteinander gekoppelt sein. Mit anderen Worten, das Turbinenrad 26 ist hydrodynamisch durch das Impellerrad 24 antreibbar.
Das Impellerrad 24 umfasst die Impellerhülle 22, einen ringförmigen Impellerkernring 31 und eine Vielzahl von Impellerschaufeln 32, die fest (d. h. nicht bewegbar), z. B. durch Löten, an der Impellerhülle 22 und am Impellerkernring 31 befestigt sind. Die Impellerhülle 22 ist ein integrales (oder einheitliches) Bauteil, das z. B. aus einem einzigen Teil oder aus separaten, fest miteinander verbundenen Komponenten besteht.
Das Turbinenrad 26, wie es in den 2 und 3 am besten dargestellt ist, umfasst eine ringförmige, halb-torische (oder konkave) Turbinenhülle 34, die um die Drehachse X drehbar ist, einen ringförmigen Turbinenkernring 35 und eine Vielzahl von Turbinenschaufeln 36, die fest (d.h. nicht-bewegbar), z.B. durch Löten, an der Turbinenhülle 34 und an dem Turbinenkernring 35 befestigt sind. Die Turbinenhülle 34, der Turbinenkernring 35 und die Turbinenschaufeln 36 werden üblicherweise durch Stanzen aus Stahlrohlingen hergestellt. Die Impellerhülle 22 und die Turbinenhülle 34 bilden zusammen eine torusförmige Innenkammer (oder Toruskammer) C_T zwischen sich. Der Stator 28 ist zwischen dem Impellerrad 24 und dem Turbinenrad 26 angeordnet, um das Fluid vom Turbinenrad 26 auf effiziente Weise zum Impellerrad 24 zurück zu leiten. Der Stator 28 ist in der Regel auf einer Einwegkupplung (oder Freilaufkupplung) 30 montiert, um zu verhindern, dass sich der Stator 28 gegenläufig dreht.
Das Turbinenrad 26 ist mit geeigneten Mitteln, z. B. durch Nieten, Gewindeverbindungen oder Schweißen, nicht-drehbar d.h. nicht-drehbar an einer Turbinen- (oder Abtriebs-) Nabe 40 befestigt. Die Turbinennabe 40 ist mit der angetriebenen Welle 8 nicht-drehbar verbunden. Die Turbinennabe 40 ist um die Drehachse X drehbar und liegt koaxial zur angetriebenen Welle 8, um das Turbinenrad 26 auf der angetriebenen Welle 8 zu zentrieren. Herkömmlicherweise wirken die Turbinenschaufeln 36 des Turbinenrads 26 in bekannter Weise mit den Impellerschaufeln 32 des Impellerrads 24 zusammen. Der Stator 28 ist über die Einwegkupplung (oder Freilaufkupplung) 30 drehungsmäßig mit einer stationären Statorwelle 29 verbunden.
Bei niedrigen Turbinenwellendrehzahlen bewirkt das Impellerrad 24, dass Hydraulikfluid vom Impellerrad 24 zum Turbinenrad 26 und durch den Stator 28 zurück zum Impellerrad 24 strömt, wodurch ein erster Kraftflussweg bereitgestellt wird. Der Stator 28 wird von der Einwegkupplung 30 gegen Drehung gehalten, so dass er den Fluidstrom umlenken kann und ein Reaktionsmoment zur Drehmomentvervielfachung bereitstellen kann. Die Einwegkupplung 30 erlaubt die Drehung des Stators 28 nur in einer Richtung. Mit anderen Worten, der Stator 28 ist in der Regel an der Einwegkupplung 30 befestigt, um zu verhindern, dass sich der Stator 28 gegenläufig dreht.
Die Verriegelungskupplung 16 der Drehmomentkopplungsvorrichtung 10 umfasst einen Reibring 42 und eine Doppelkolbenbaugruppe 44, die beide axial zu der und von der Abdeckungshülle 20 bewegbar sind. Der Reibring 42 ist axial relativ zum Gehäuse 12 entlang der Drehachse X zu und von einer Verriegelungsfläche (oder inneren Eingriffsfläche) 12e bewegbar, die an der Abdeckungshülle 20 des Gehäuses 12 definiert ist, wie in den 4 und 5 am besten dargestellt. Der Reibring 42 ist so konfiguriert, dass er selektiv reibschlüssig in die Verriegelungsfläche 12e der Abdeckungshülle 20 des Gehäuses 12 eingreift. Der Reibring 42 ist axial zwischen der Doppelkolbenbaugruppe 44 und der Abdeckungshülle 20 angeordnet.
Die Doppelkolbenbaugruppe 44 ist drehbar an einer Abdeckungsnabe 46 angebracht. Außerdem ist die Doppelkolbenbaugruppe 44 axial entlang der Abdeckungsnabe 46 bewegbar. Die Abdeckungsnabe 46 ist durch geeignete Mittel, z. B. durch Schweißen, nicht-bewegbar an der Abdeckungshülle 20 angebracht. Die Abdeckungsnabe 46 wiederum ist gleitend bzw. verschiebbar an der Turbinennabe 40 angebracht, so dass sie relativ zur Turbinennabe 40 drehbar bewegbar ist.
Das abgedichtete Gehäuse 12 und die Doppelkolbenbaugruppe 44 definieren zusammen eine hydraulisch abgedichtete Beaufschlagungskammer C_A zwischen der Impellerhülle 22 und der Doppelkolbenbaugruppe 44 sowie eine hydraulisch abgedichtete Auslösekammer C_R zwischen der Abdeckungshülle 20, der Doppelkolbenbaugruppe 44 und der Abdeckungsnabe 46. Dem Durchschnittsfachmann ist bekannt, dass hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtungen in der Regel eine Fluidpumpe und einen Steuermechanismus umfassen, der den hydraulischen Druck der hydrokinetischen Drehmomentkopplungsvorrichtung steuert und regelt. Der Steuermechanismus regelt den Druck in der Beaufschlagungskammer C_A und in der Entlastungskammer C_R (d. h. auf den axial gegenüberliegenden Seiten eines Verriegelungskolbens) durch Betätigung eines Ventilsystems, um einen Verriegelungskolben selektiv in eine gewünschte Position zu bringen, die mit einer der vorgesehenen Betriebsarten verbunden ist.
Der Reibring 42 umfasst einen im Allgemeinen radial ausgerichteten ringförmigen Reibungsabschnitt 48, wie in den 4 und 5 am besten dargestellt, und eine oder mehrere Mitnehmernasen (oder Anschlagelemente) 50, die sich vom Reibungsabschnitt 48 des Reibrings 42 axial nach außen erstrecken. Außerdem sind die Mitnehmernasen 50 gleichwinklig und in gleichem Abstand zueinander angeordnet. Der Reibring 42 mit dem Reibungsabschnitt 48 und den Mitnehmern 50 ist ein integraler (oder einteiliger) Teil, z. B. aus einem einzigen oder einteiligen Bauteil, kann aber auch aus separaten, fest miteinander verbundenen Komponenten bestehen. Vorzugsweise sind die Mitnehmernasen 50 einstückig an den Reibring 42 angeformt. Der Reibring 42 steht über die Mitnehmernasen 50 und die Turbinennasen 37, die mit geeigneten Mitteln, z. B. durch Schweißen, an einer Außenfläche der Turbinenhülle 34 befestigt sind, in Antriebseingriff mit dem Turbinenrad 26. Mit anderen Worten, die Mitnehmernasen 50 stehen mit den Turbinennasen 37 antriebsmäßig in Eingriff, so dass der Reibring 42 nicht-drehbar mit dem Turbinenrad 26 verbunden ist, während er entlang der Drehachse X relativ zur Turbinenhülle 34 axial bewegbar ist, um den Reibring 42 selektiv an der Verriegelungsfläche 12e des Gehäuses 12 in Eingriff zu bringen.
Der ringförmige Reibungsabschnitt 48 des Reibrings 42 weist axial gegenüberliegende erste und zweite Reibflächen 481 bzw. 482 auf, wie in 5 am besten dargestellt. Die erste Reibfläche 481 des Reibrings 42 (die eine Eingriffsfläche des Reibrings 42 bildet) ist der Verriegelungsfläche 12e der Abdeckungshülle 20 des Gehäuses 12 zugewandt. Ein ringförmiger Reibbelag 49 ist an jeder der ersten und zweiten Reibflächen 481 und 482 des ringförmigen Reibungsabschnitts 48 des Reibrings 42 angebracht, beispielsweise durch Kleben, wie in 5 am besten dargestellt.
Die Doppelkolbenbaugruppe 44 ist drehbar an einer Abdeckungsnabe 46 angebracht. Außerdem ist die Doppelkolbenbaugruppe 44 axial entlang der Abdeckungsnabe 46 bewegbar. Die Doppelkolbenbaugruppe 44 umfasst einen ringförmigen Hauptkolben (oder ersten Kolben) 52, wie in den 4 und 5 am besten dargestellt, der axial zum und von der Abdeckungshülle 20 bewegt werden kann, und mindestens einen ringförmigen Sekundärkolben (oder zweiten Kolben) 54, der am Hauptkolben 52 befestigt ist und relativ zum Hauptkolben 52 axial bewegt werden kann. Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Doppelkolbenbaugruppe 44 mehrere ringförmige Sekundärkolben 54, die in Umfangsrichtung äquidistant (oder äquiangulär) voneinander um die Drehachse X beabstandet sind. Der Reibungsabschnitt 48 des Reibrings 42 ist axial zwischen dem Hauptkolben 52 und der Verriegelungsfläche 12e der Abdeckungshülle 20 angeordnet.
Der Hauptkolben 52 umfasst einen radial ausgerichteten ringförmigen Kolbenkörper 56, mindestens einen axial vorstehenden Vorsprung 58 und einen ringförmigen Nabenabschnitt 60 mit einem zylindrischen Flansch 62, der sich in der Nähe der Rotationsachse X relativ zum ringförmigen Kolbenkörper 56 des Hauptkolbens 52 befindet. Der zylindrische Flansch 62 des Nabenabschnitts 60 des Hauptkolbens 52 erstreckt sich axial an einem radial inneren Umfangsende des Nabenabschnitts 60 in Richtung des Turbinenrads 26. Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Hauptkolben 52 eine Vielzahl von axial vorstehenden Vorsprüngen 58, die in Umfangsrichtung äquidistant (oder äquiangulär) voneinander um die Drehachse X beabstandet sind, wie in den 6-8 am besten dargestellt.
Die Abdeckungshülle 20 des Gehäuses 12 umfasst mindestens eine axial vorstehende Kolbenpfanne 80, die einstückig mit der Abdeckungshülle 20 des Gehäuses 12 ausgebildet ist, wie in den 2-6 am besten dargestellt. Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Abdeckungshülle 20 des Gehäuses 12 eine Vielzahl der axial vorstehenden Kolbenpfannen 80, die in Umfangsrichtung äquidistant (oder äquiangular) voneinander um die Drehachse X beabstandet sind, wie in 6 am besten dargestellt. Die Kolbenpfannen 80 ragen axial aus der Abdeckungshülle 20 in Richtung der Sekundärkolben 54 heraus. Wie in den 5 und 6 weiter gezeigt, weist jede der Kolbenpfannen 80 eine zylindrische Innenfläche 81 auf, die sich axial parallel zur Drehachse X erstreckt. Die zylindrische Innenfläche 81 jeder der Kolbenpfannen 80 entspricht einem der Vorsprünge 58 und ist für die Aufnahme eines dieser Vorsprünge konfiguriert, wie in den 2-5 am besten gezeigt. Die Abdeckungshülle 20 des Gehäuses 12 mit den Kolbenpfannen 80 ist ein integrales (oder einheitliches) Bauteil, z. B. aus einem einzigen Teil, z. B. durch Pressformen von einteiligen Blechen, oder aus separaten, fest miteinander verbundenen Bauteilen hergestellt.
Jeder der Vorsprünge 58 ragt axial in Richtung der Abdeckungshülle 20 und in eine der axial vorstehenden Kolbenpfannen 80 der Abdeckungshülle 20 vor. Wie in 5 weiter gezeigt, weist jeder der Vorsprünge 58 eine zylindrische Innenfläche 59₁ und eine zylindrische Außenfläche 59₂ auf, die sich beide axial parallel zur Drehachse X erstrecken. Die zylindrische Innenfläche 59₁ jedes der Vorsprünge 58 entspricht einem der Sekundärkolben 54 und ist für dessen Aufnahme konfiguriert, wie in 5 am besten gezeigt. Die zylindrische Außenfläche 59₂ jedes der Vorsprünge 58 entspricht einer der axial vorstehenden Kolbenpfannen 80 der Abdeckungshülle 20 und ist für die Aufnahme in dieser ausgebildet, wie in 5 am besten dargestellt. Der Hauptkolben 52 mit dem ringförmigen Körper 56 und den Vorsprüngen 58 ist ein integrales (oder einheitliches) Bauteil, das z. B. aus einem einzigen Teil besteht, z. B. durch Pressformen von einteiligen Blechen, oder separate, fest miteinander verbundene Komponenten umfasst.
Wie in den 2-5 am besten dargestellt, sind die Vorsprünge 58 des Hauptkolbens 52 radial unterhalb des Reibungsabschnitts 48 des Reibrings 42 angeordnet. Der Hauptkolben 52 ist gleitend an der Abdeckungsnabe 46 angebracht und relativ zu dieser axial bewegbar. Eine radial äußere Oberfläche der Abdeckungsnabe 46 enthält einen ringförmigen Schlitz (oder eine Dichtungsnut) zur Aufnahme eines Dichtungselements, z. B. eines O-Rings 47, wie in den 2 bis 4 am besten dargestellt. Das Dichtungselement (z. B. ein O-Ring) 47 bildet eine Dichtung an der Schnittstelle zwischen dem Hauptkolben 52 und der Abdeckungsnabe 46. Wie weiter unten näher erläutert, ist der Hauptkolben 52 entlang dieser Schnittstelle axial relativ zur Abdeckungsnabe 46 bewegbar. Der Hauptkolben 52 ist nicht-drehbar mit der Abdeckungsnabe 46 gekoppelt, beispielsweise mittels eines Satzes elastischer (oder flexibler) Zungen 89, die im Wesentlichen an einem Umfang angeordnet und tangential zwischen der Abdeckungsnabe 46 und dem Hauptkolben 52 ausgerichtet sind, während sie eine axiale Verschiebung des Hauptkolbens 52 relativ zur Abdeckungsnabe 46 ermöglichen. Insbesondere ist, wie in den 2-4 und 7 am besten dargestellt, ein freies Ende jeder der axial flexiblen Zungen 89 an dem ringförmigen Nabenabschnitt 60 des Hauptkolbens 52 befestigt, während ein gegenüberliegendes freies Ende jeder der elastischen Zungen 89 an einer Gurtplatte 88 befestigt ist, die ihrerseits an der Abdeckungsnabe 46 durch geeignete Mittel, wie z. B. durch Schweißen, befestigt ist. Die axial flexiblen Zungen 89 sind so konfiguriert, dass sie ein Drehmoment zwischen dem Hauptkolben 52 und der Abdeckungsnabe 46 übertragen, während sie eine axiale Verschiebung des Hauptkolbens 52 relativ zur Abdeckungsnabe 46 ermöglichen. Mit anderen Worten, die elastischen Zungen 89 sind so konfiguriert, dass sie in axialer Richtung elastisch verformt werden können, um eine Relativbewegung des Hauptkolbens 52 gegenüber der Abdeckungsnabe 46 zu ermöglichen. Die elastischen Zungen 89 spannen den Hauptkolben 52 von der Verriegelungsfläche 12e der Abdeckungshülle 20 weg.
Der Hauptkolben 52 ist relativ zur Abdeckungshülle 20 zwischen einer Verriegelungsposition und einer Nicht-Verriegelungsposition der Verriegelungskupplung 16 axial bewegbar. In der Verriegelungsposition der Verriegelungskupplung 16 liegt der Hauptkolben 52 reibschlüssig an der Verriegelungsfläche 12e der Abdeckungshülle 20 des Gehäuses 12 nicht-drehbar an. In der Nicht-Verriegelungsposition der Verriegelungskupplung 16, die am besten in 5 dargestellt ist, ist der Hauptkolben 52 axial von der Verriegelungsfläche 12e der Abdeckungshülle 20 des Gehäuses 12 beabstandet und greift nicht reibschlüssig in die Abdeckungshülle 20 des Gehäuses 12 ein. Mit anderen Worten, in der Verriegelungsposition der Verriegelungskupplung 16 ist der Hauptkolben 52 nicht-drehbar mit dem Gehäuse 12 verbunden, um das Gehäuse 12 über das Turbinengehäuse 34 nicht-drehbar mit der Turbinennabe 40 zu verbinden, während in der Nicht-Verriegelungsposition der Verriegelungskupplung 16 das Gehäuse 12 über den Drehmomentwandler 14 drehbar mit der Turbinennabe 40 verbunden ist. Darüber hinaus begrenzt die Gurtplatte 88 eine axiale Bewegung des Hauptkolbens 52 in Richtung weg von der Verriegelungsfläche 12e der Abdeckungshülle 20, d.h. in Richtung der Nicht-Verriegelungsposition der Verriegelungskupplung 16, wie in den 2-4 am besten dargestellt.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Sekundärkolben 54 vorzugsweise identisch. Jeder der Sekundärkolben 54 umfasst einen zylindrischen Hohlkörper 68 mit einem Kopfteil 70, einem zylindrischen Mantel 72, der eine Hohlkammer 73 innerhalb des Sekundärkolbens 54 definiert, und einer Kolbenstange 74 (oder Betätigungselement), die (das) sich axial von dem Kopfteil 70 durch den Hauptkolben 52 erstreckt, wie in den 4, 5 und 9 am besten dargestellt. Der zylindrische Hohlkörper 68 ist einstückig mit dem Kopfteil 70, dem zylindrischen Mantel 72 und der Betätigungsstange 74 ausgebildet, wie in 5 am besten zu sehen ist. Jeder der Sekundärkolben 54 ist axial gleitend in einem der zugehörigen Vorsprünge 58 des Hauptkolbens 52 angebracht, während jeder der Vorsprünge 58 des Hauptkolbens 52 axial gleitend in einer der zugehörigen zylindrischen Kolbenpfannen 80 der Abdeckungshülle 20 des Gehäuses 12 angebracht ist, wie in den 2-5 am besten dargestellt. Die Kolbenstange 74 jedes der Sekundärkolben 54 erstreckt sich axial durch ein Loch 21, das sich durch jede der Kolbenpfannen 80 der Abdeckungshülle 20 erstreckt, wie in 5 am besten dargestellt. Der Sekundärkolben 54 mit dem zylindrischen Hohlkörper 68 und der Kolbenstange 74 ist ein integrales (oder einheitliches) Bauteil, das z. B. aus einem einzigen Teil besteht, z. B. durch Gießen oder maschinelle Bearbeitung, oder separate, fest miteinander verbundene Komponenten umfasst.
Der zylindrische Mantel 72 des zylindrischen Hohlkörpers 68 jedes der Sekundärkolben 54 weist eine Ringnut 84 auf, die in dem zylindrischen Mantel 72 des Hohlkörpers 68 jedes der Sekundärkolben 54 beispielsweise durch maschinelle Bearbeitung oder Gießen ausgebildet ist. Ein ringförmiges erstes Kolbendichtungselement 85 ist in der Ringnut 84 angeordnet. Jeder der Sekundärkolben 54 wird durch das erste Kolbendichtungselement 85 innerhalb einer der Vorsprünge 58 des Hauptkolbens 52 abgedichtet. Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Sekundärkolben 54 relativ sowohl zu dem Hauptkolben 52 als auch der Abdeckungshülle 20 des Gehäuses 12 axial hin- und herbewegbar und abdichtend bewegbar. Das erste Kolbendichtungselement 85, das an einer radial äußeren Umfangsfläche jedes der Sekundärkolben 54 angebracht ist, erzeugt eine Dichtung an der Schnittstelle zwischen dem Hauptkolben 52 und jedem der Sekundärkolben 54. In ähnlicher Weise ist die zylindrische Außenfläche 592 jedes Vorsprungs 58 mit einer Ringnut 53 versehen, die in dem Vorsprung 58 jedes Hauptkolbens 152 z. B. durch maschinelle Bearbeitung oder Gießen ausgebildet ist. Ein ringförmiges zweites Kolbendichtungselement (z. B. ein O-Ring) 61 ist in der Ringnut 53 angeordnet. Auf diese Weise wird somit jeder der Sekundärkolben 54 innerhalb einer der Vorsprünge 58 des Hauptkolbens 52 durch das erste Kolbendichtungselement 85 abgedichtet, und der Hauptkolben 52 wird innerhalb einer der Kolbenpfannen 80 der Abdeckungshülle 20 durch das zweite Kolbendichtungselement 61 abgedichtet. Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Sekundärkolben 54 relativ zum Hauptkolben 52 axial hin- und herbewegbar und abdichtend bewegbar, während der Hauptkolben 52 relativ zur Abdeckungshülle 20 des Gehäuses 12 axial hin- und herbewegbar und abdichtend bewegbar ist. Das erste Kolbendichtungselement 85, das an einer radial äußeren Umfangsfläche jedes der Sekundärkolben 54 angebracht ist, erzeugt eine Dichtung an der Schnittstelle zwischen dem Hauptkolben 52 und jedem der Sekundärkolben 54, während das zweite Kolbendichtungselement 61, das an einer radial äußeren Umfangsfläche jedes der Vorsprünge 58 des Hauptkolbens 52 angebracht ist, eine Dichtung an der Schnittstelle zwischen dem Hauptkolben 52 und jeder der Kolbenpfannen 80 der Abdeckungshülle 20 erzeugt.
Darüber hinaus wird jeder der Sekundärkolben 54 durch mindestens eine Kompressionsfeder (z. B. eine Schraubenfeder) 78 axial von der Abdeckungshülle 20 des Gehäuses 12 weg vorgespannt, wie in den 2-5 am besten dargestellt. Die Kompressionsfeder 78 ist innerhalb der Hohlkammer 73 des Sekundärkolbens 54 zwischen dem Kopfelement 70 des Sekundärkolbens 54 und einer radialen Wand 82 der Kolbenpfanne 80 des Gehäusedeckels 20 angeordnet. Ein freies distales Ende 75 der Kolbenstange 74 ist mit einem Sprengring 77 versehen, der beispielsweise außerhalb der Abdeckungshülle 20 angeordnet ist, um die axiale Bewegung des Sekundärkolbens 54 in Richtung auf das Turbinenrad 26 und weg von der Abdeckungshülle 20 zu begrenzen, wenn der an der Kolbenstange 74 des Sekundärkolbens 54 angebrachte Sprengring 77 an der radialen Wand 82 der Kolbenpfanne 80 der Abdeckungshülle 20 anliegt. In der Kolbenstange 74 des Sekundärkolbens 54 ist eine Ringnut 71 (am besten in 9 dargestellt) ausgebildet, in der der Sprengring 77 aufgenommen wird. Das freie distale Ende 75 der Kolbenstange 74 weist einen äußersten konischen Teil 76k und einen inneren zylindrischen Teil 76c, der an den Sprengring 77 angrenzt und zwischen der Ringnut 71 und dem äußersten konischen Teil 76k liegt, wie in 9 am besten dargestellt, auf. Jeder der Sekundärkolben 54 ist in Bezug auf den Hauptkolben 52 und die Kolbenpfanne 80 der Abdeckungshülle 20 zwischen einer ausgefahrenen Position und einer eingefahrenen Position in Bezug auf den Hauptkolben 52 axial bewegbar.
In der ausgefahrenen Stellung, die am besten in den 2-5 und 13-18B dargestellt ist, erstreckt sich der Sekundärkolben 54 in eine Bohrung des axial vorstehenden Vorsprungs 58 des Hauptkolbens 52 weg von der radialen Wand 82 der Kolbenpfanne 80 der Abdeckungshülle 20, so dass der Sprengring 77 an der Kolbenstange 74 des Sekundärkolbens 54 an der radialen Wand 82 der Kolbenpfanne 80 der Abdeckungshülle 20 anliegt. Außerdem drückt die Kompressionsfeder 78 die Sekundärkolben 54 in die ausgefahrene Position.
In der eingefahrenen Position, die am besten in den 21-24 dargestellt ist, sind die Sekundärkolben 54 in die Kolbenpfanne 80 der Abdeckungshülle 20 in Richtung der radialen Wand 82 der Kolbenpfanne 80 eingefahren, so dass die Sprengringe 77 an den Kolbenstangen 74 der Sekundärkolben 54 axial von der radialen Wand 82 der Kolbenpfanne 80 der Abdeckungshülle 20 in Richtung der selektiven Kupplung 18 beabstandet sind.
Der Torsions- d.h. Drehschwingungsdämpfer 18 umfasst ein Eingangselement (oder Antriebselement) 64, eine Vielzahl von in Umfangsrichtung wirkenden elastischen Elementen (Federn) 65 und ein Ausgangselement (oder angetriebenes Element) 66, das über die elastischen Elemente 65 elastisch mit dem Antriebselement 64 gekoppelt ist. Das Antriebselement 64 ist mit der Kurbelwelle 5 des ICE 4 durch geeignete Mittel, z. B. durch mechanische Befestigungen oder Schweißen, verbunden. Das angetriebene Element 66 ist über die SOWC 90 mit dem Gehäuse 12 verbunden. Die elastischen Elemente 65 sind in Reihe relativ zueinander zwischen dem Antriebselement 64 und dem angetriebenen Element 66 angeordnet, wie in 4 am besten dargestellt.
Die zwischen der Abtriebswelle 5 des ICE und der Abdeckungshülle 20 angeordnete wählbare Einwegkupplung (SOWC) 90 verbindet das Gehäuse 12 der hydrokinetischen Drehmomentkopplungsvorrichtung 10 über den Drehschwingungsdämpfer 18 selektiv antriebsmäßig mit der Kurbelwelle 5 des ICE 4. Darüber hinaus ist die SOWC 90 außerhalb des Gehäuses 12 angeordnet und über ein Lager 91 an dem Stützvorsprung 23 der Abdeckungshülle 20 befestigt, wie in den 2 und 3 am besten dargestellt. Die SOWC 90 umfasst einen äußeren Laufring 92, einen inneren Laufring 94 und eine Vielzahl von Drehmomentübertragungselementen, die radial zwischen dem äußeren Laufring 92 und dem inneren Laufring 94 angeordnet sind. Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Drehmomentübertragungselemente in Form von ersten und zweiten Rollen (wie z.B. zylindrische Rollen) 96₁ bzw. 96₂, die paarweise in einem radialen Spalt zwischen dem äußeren Laufring 92 und dem inneren Laufring 94 angeordnet sind. Mit anderen Worten, die SOWC 90 umfasst mehrere Paare von ersten und zweiten Rollen 96₁ und 96₂, die paarweise angeordnet und radial zwischen dem äußeren Laufring 92 und dem inneren Laufring 94 angeordnet sind und sowohl mit dem äußeren als auch dem inneren Laufring 92, 94 in Kontakt gebracht werden können.
Der äußere Laufring 92 umfasst eine radial innere Oberfläche 93, die eine äußere Laufbahn der SOWC 90 definiert, wie es in dem Fachgebiet von Rollen-Einweg-Rollenkupplungen bekannt ist. Der äußere Laufring 92 der SOWC 90 ist nicht-drehbar an der Abdeckungshülle 20 durch ein geeignetes Mittel, wie z.B. eine Schweißnaht 101, befestigt (d.h. fixiert), wie am besten in den 3 und 5 gezeigt. Mit anderen Worten, der äußere Laufring 92 der SOWC 90 ist relativ zum Gehäuse 12 nicht-drehbar. Darüber hinaus weist eine radial äußere ringförmige Umfangsfläche des äußeren Laufrings 92 mehrere radiale äußere Zähne (oder Verzahnungen) 112 (wie am besten in den 10 und 11 gezeigt) auf, die so konfiguriert sind, dass sie mit dem Endlosriemen 9 (oder Ritzel) in Eingriff kommen, wie in 1 gezeigt.
Die radial innere Oberfläche 93 des äußeren Laufrings 92 enthält eine Vielzahl von ersten und zweiten Nockenrampen 95₁ bzw. 95₂, die gleichmäßig in Umfangsrichtung beabstandet und paarweise angeordnet sind. Außerdem entspricht die Anzahl der Paare der ersten und zweiten Nockenrampen 95₁ und 95₂ einer Anzahl von Paaren der ersten und zweiten Rollen 96₁ und 96₂. Wie in den 11, 13, 15, 16, 17 und 18A am besten dargestellt, sind die Paare der Nockenrampen 95₁ und 95₂ in Umfangsrichtung durch Abstandsblöcke 97 getrennt, die sich von der Innenfläche 93 des äußeren Laufrings 92 radial nach innen erstrecken, während die ersten und zweiten Nockenrampen 95₁ und 95₂ jedes der Paare der Nockenrampen 95₁ und 95₂ in Umfangsrichtung durch ein Trennteil 98 getrennt sind, das sich ebenfalls von der Innenfläche 93 des äußeren Laufrings 92 radial nach innen erstreckt. Wie in den 10 und 11 weiter dargestellt, sind sowohl die Abstandsblöcke 97 als auch der das Trennteil 98 einstückig mit dem äußeren Laufring 92 ausgebildet.
Die ersten und zweiten Rollen 96₁ und 96₂ jedes Paares der ersten und zweiten Rollen 96₁ und 96₂ werden durch entsprechende erste und zweite Rollenfedern 99₁ bzw. 99₂ gegen die ersten und zweiten Nockenrampen 95₁ bzw. 95₂ vorgespannt. Die ersten und zweiten Rollenfedern 99₁ und 99₂ jedes Paares der ersten und zweiten Rollen 96₁ und 96₂ sind in Umfangsrichtung durch das Trennteil 98 getrennt, wie in 10 am besten dargestellt.
Der Innenring 94 weist eine zylindrische, radial innere Laufbahn 100 auf, die koaxial zur Drehachse X verläuft. Außerdem ist der Innenring 94 der SOWC 90 über das Lager 91 an dem Stützvorsprung 23 der Abdeckungshülle 20 befestigt, wie in den 2 und 3 am besten dargestellt. Mit anderen Worten, der Innenring 94 der SOWC 90 ist relativ zum Gehäuse 12 drehbar. Darüber hinaus ist das angetriebene Element 66 des Drehschwingungsdämpfers 18 durch geeignete Mittel, z. B. durch Befestigungselemente oder eine Schweißnaht 67, nicht-bewegbar am inneren Laufring 94 der SOWC 90 befestigt, wie in den 4 und 5 am besten dargestellt.
Die ersten und zweiten Rollen 96₁ und 96₂ jedes Rollenpaares werden durch die ersten und zweiten Rollenfedern 99₁ und 99₂ so vorgespannt, dass sie mit den ersten und zweiten Nockenrampen 95₁ bzw. 95₂ an der Innenfläche 93 des äußeren Laufrings 92 in Eingriff kommen. Dadurch werden die erste und die zweite Rolle 96₁ und 96₂ zwischen der ersten und der zweiten Nockenrampe 95₁ bzw. 95₂ des äußeren Laufrings 92 und der inneren Laufbahn 100 des inneren Laufrings 94 verkeilt (oder eingeklemmt) und koppeln (oder verriegeln) den äußeren Laufring 92 und den inneren Laufring 94 nicht-drehbar, d. h. nicht-drehbar, miteinander, so dass sie sich als eine Einheit drehen. Mit anderen Worten, die ersten und zweiten Rollen 96₁ und 96₂ sind entlang der ersten bzw. zweiten Nockenrampe 95₁ und 95₂ zwischen einer eingerückten Position, wenn die ersten und zweiten Rollen 96₁ und 96₂ zwischen der ersten bzw. zweiten Nockenrampe 95₁ und 95₂ des äu-ßeren Laufrings 92 und der inneren Laufbahn 100 des inneren Laufrings 94 aufgrund einer Vorspannkraft der ersten und zweiten Rollenfedern 99₁ und 99₂ jeweils verkeilt sind, und in einer ausgerückten Position, wenn die ersten und zweiten Rollen 96₁ und 96₂ gegen die Vorspannkraft einer der ersten und zweiten Rollenfedern 99₁ und 99₂ verschoben sind und nicht zwischen den ersten und zweiten Nockenrampen 95₁ bzw. 95₂ des äußeren Laufrings 92 und der inneren Laufbahn 100 des inneren Laufrings 94 verkeilt sind, bewegbar. Darüber hinaus sind die ersten und zweiten Rollen 96₁ und 96₂ so angeordnet, dass eine der ersten und zweiten Rollen 96₁ und 96₂ jedes Paars von Rollen 96₁, 96₂ eine relative Drehung des inneren und äußeren Laufrings 94, 92 in einer Richtung verhindert und die andere der ersten und zweiten Rollen 96₁ und 96₂ jedes Paars von Rollen 96₁, 96₂ eine relative Drehung des inneren und äußeren Laufrings 94, 92 in der entgegengesetzten Richtung verhindert.
Die SOWC 90 umfasst ferner eine Vielzahl von Betätigungselementen 102, die jeweils mit einem Paar der ersten und zweiten Rollen 96₁ und 96₂ betriebsmäßig verbunden sind. Insbesondere ist jedes der Betätigungselemente 102 so konfiguriert, dass es in Kontakt mit der ersten Rolle 96₁ eines Paares der ersten und zweiten Rollen 96₁ und 96₂ ist, wie in den 13 und 15-18A am besten gezeigt. Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Betätigungselemente 102 vorzugsweise baugleich und funktionsgleich. Zudem entspricht die Anzahl der Betätigungselemente 102 der Anzahl der Sekundärkolben 54 der Doppelkolbenbaugruppe 44 und der Anzahl der Paare der ersten und zweiten Rollen 96₁ und 96₂. Wie in den 12 und 14 am besten zu erkennen ist, umfasst jedes der Betätigungselemente 102 einen konkaven Stützabschnitt 104, der an eine ringförmige äußere Umfangsfläche der ersten Rolle 96₁ angrenzt und so konfiguriert ist, dass er mit dieser in Eingriff kommt, sowie einen Betätigungsabschnitt 106, der sich von dem konkaven Stützabschnitt 104 weg von der ersten Walze 96₁ und in Richtung des benachbarten Abstandsblocks 97 nach außen erstreckt.
Jedes der Betätigungselemente 102 ist so konfiguriert, dass es mit einem der Sekundärkolben 54 der Doppelkolbenbaugruppe 44 zusammenarbeitet. Insbesondere weist der Betätigungsabschnitt 106 jedes der Betätigungselemente 102 eine Betätigungskante 107 auf, die so konfiguriert ist, dass sie mit dem freien distalen Ende 75 der Kolbenstange 74 der Sekundärkolben 54 in Eingriff kommt, wie in den 5, 13, 14 und 15 am besten dargestellt. Außerdem ist jedes der Betätigungselemente 102 in Umfangsrichtung verschiebbar entlang der äußeren Laufbahn 93 des äußeren Laufrings 92 und der inneren Laufbahn 100 des inneren Laufrings 94. Darüber hinaus ist die äußere Laufbahn 93 des äußeren Laufrings 92 mit einer Vielzahl von bogenförmigen Führungsnuten 108 versehen, die jeweils ein Anschlagende 109 aufweisen, das so konfiguriert ist, dass es die Umfangsverschiebung der Betätigungselemente 102 in Richtung weg von den Trennteilen 98 und hin zu den Abstandsblöcken 97 begrenzt, damit sich die erste Rolle 96₁ in ihre eingerückte Position (Eingriffsposition) bewegen kann. Insbesondere wird die Umfangsverschiebung der Betätigungselemente 102 gestoppt, wenn die Betätigungskanten 107 der Betätigungselemente 102 an den Anschlagenden 109 der bogenförmigen Führungsnuten 108 anliegen, d. h. damit in Eingriff kommen.
Außerdem sind die Sekundärkolben 54 der Doppelkolbenbaugruppe 44 so konfiguriert, dass sie die Betätigungselemente 102 entlang der inneren Laufbahn 100 des inneren Laufrings 94 in Umfangsrichtung verschieben. Folglich verschieben die Betätigungselemente 102 die ersten Rollen 96₁ in Umfangsrichtung entgegen der Wirkung der entsprechenden ersten Rollenfedern 99₁ aus der Eingriffsposition (d. h. dem Keileingriff) mit den ersten Nockenrampen 95₁ des äußeren Laufrings 92 und halten die ersten Rollen 96₁ in der ausgerückten Position fest.
Wie in den 5, 13, 14 und 15 am besten dargestellt, greifen die Betätigungskanten 107 der Betätigungsabschnitte 106 der Betätigungselemente 102, wenn die Sekundärkolben 54 in den in den ausgefahrenen Positionen sind, in die konischen Teile 76k der freien distalen Enden 75 der Kolbenstangen 74 der Sekundärkolben 54 nahe den Spitzen der Kolbenstangen 74 ein. In der ausgefahrenen Position der Sekundärkolben 54 werden die Betätigungselemente 102 nicht durch die Kolbenstangen 74 verschoben. Daher befinden sich die ersten Rollen 96₁ in ihrer Eingriffsposition, d. h. an den schmalen Enden der ersten Nockenrampen 95₁. Wenn sich die Sekundärkolben 54 in den ausgefahrenen Positionen befinden, befindet sich die SOWC 90 außerdem in einem deaktivierten Zustand (dargestellt in den 5 und 13-18B) und ist so konfiguriert, dass sie ein Drehmoment in beiden Drehrichtungen (im und gegen den Uhrzeigersinn) überträgt.
Wenn sich die Sekundärkolben 54 in die zurückgezogene Position bewegen, verschieben die konischen Teile 76k der freien distalen Enden 75 der Kolbenstangen 74 der Sekundärkolben 54 die Betätigungselemente 102 von den schmalen Enden der ersten Nockenrampen 95₁ weg. Im Gegenzug drücken die konkaven Stützabschnitte 104 der Betätigungselemente 102 die erste Rolle 96₁ von den schmalen Enden der ersten Nockenrampen 95₁ weg in die ausgerückte Position, so dass sich die ersten Rollen 96₁ nicht zwischen den äußeren und inneren Laufringen 92, 94 der SOWC 90 verklemmen können. Somit wirken die Sekundärkolben 54 der Doppelkolbenbaugruppe 44 als Betätigungselemente der SOWC 90.
Wenn die Sekundärkolben 54 die eingefahrene, d. h. zurückgezogene, Position erreichen (d.h. wenn sich die Sekundärkolben 54 in einer in den 24, 25 und 27 gezeigten rechten innersten Position befinden), kommen die Betätigungskanten 107 der Betätigungsabschnitte 106 der Betätigungselemente 102 in Eingriff mit dem inneren zylindrischen Teil 76c der freien distalen Enden 75 der Kolbenstangen 74 der Sekundärkolben 54 nahe den Spitzen der Kolbenstangen 74. Wenn sich die Sekundärkolben 54 in den eingefahrenen Positionen befinden, sind die ersten Rollen 96₁ in der ausgerückten Position, so dass sich die ersten Rollen 96₁ nicht zwischen den äußeren und inneren Laufringen 92, 94 der SOWC 90 verklemmen können. Dementsprechend ist die SOWC 90 in einem aktivierten Zustand und so konfiguriert, dass sie ein Drehmoment nur in einer Drehrichtung (in 13 gegen den Uhrzeigersinn) überträgt und in der entgegengesetzten Drehrichtung (in 13 im Uhrzeigersinn) im Freilauf läuft.
Die Kompressionsfeder 78 jedes der Sekundärkolben 54 ist so bemessen, dass sie einem Fluiddruck von 500 KPa standhält. Mit anderen Worten, wenn der Fluiddruck in der Beaufschlagungskammer C_A gleich oder größer als 500 KPa ist, bewegen sich die Sekundärkolben 54 nach rechts in Richtung der 2-5 in Richtung der Abdeckungshülle 20 des Gehäuses 12 und verschieben die ersten Rollen 96₁ der SOWC 90 in Umfangsrichtung mittels der Betätigungselemente 102 in die ausgerückte Position. Durchschnittsfachleute werden erkennen, dass je nach Konstruktion auch andere Drucke als 500 KPa verwendet werden können.
Die hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung weist vier Betriebsarten auf.
In einer ersten Betriebsart, die in den 2-5 dargestellt ist, beträgt der Auslösedruck der Verriegelungskupplung 16 in der Auslösekammer C_R etwa 500 KPa, während der Beaufschlagungsdruck der Verriegelungskupplung 16 in der Beaufschlagungskammer C_A etwa 200 KPa beträgt. Folglich befindet sich der Hauptkolben 52 in der Nicht-Verriegelungsposition und die Sekundärkolben 54 befinden sich in der ausgefahrenen Position, in der sowohl der Hauptkolben 52 als auch die Sekundärkolben 54 von der Abdeckungshülle 20 maximal beabstandet sind, so dass der Reibungsabschnitt 48 des Reibrings 42 nicht reibschlüssig mit der Verriegelungsfläche 12e der Abdeckungshülle 20 des Gehäuses 12 durch den Hauptkolben 52 in Eingriff steht (d. h. die Nicht-Verriegelungsposition der Verriegelungskupplung 16), und die SOWC 90 befindet sich im deaktivierten Zustand (dargestellt in den 5 und 13-18B). In der ersten Betriebsart ist der Hauptkolben 52 axial vom Reibring 42 beabstandet, und die Drehmomentkopplungsvorrichtung 10 befindet sich in einem hydrodynamischen Modus, wobei der ICE 4 über die SOWC 90 und den Drehschwingungsdämpfer 18 antriebsmäßig mit damit gekoppelt ist.
In einer zweiten Betriebsart, die in den 19-20 dargestellt ist, ist der Beaufschlagungsdruck der Verriegelungskupplung 16 in der Beaufschlagungskammer C_A zwischen 0-500 KPa, vorzugsweise zwischen 100-500 KPa. Folglich bewegt sich der Hauptkolben 52 entgegen der Federkraft der Zungen 89 in Richtung der Abdeckungshülle 20 in die Verriegelungsposition, in der der Hauptkolben 52 gegen den Reibungsabschnitt 48 des Reibrings 42 drückt, um den Reibring 42 reibschlüssig und nicht-drehbar mit der Verriegelungsfläche 12e der Abdeckungshülle 20 des Gehäuses 12 in Eingriff zu bringen (d. h. die Verriegelungsposition der Verriegelungskupplung 16). Die Sekundärkolben 54 verbleiben in der ausgefahrenen Position, in der sich die SOWC 90 im deaktivierten Zustand befindet. In der zweiten Betriebsart sind der ICE 4 und die Getriebewelle 8 direkt miteinander verbunden. In der zweiten Betriebsart kann sich die Batterie des Hybridfahrzeugs in einem Lademodus befinden.
In einer dritten Betriebsart, die in den 21-22 dargestellt ist, liegt der Beaufschlagungsdruck der Verriegelungskupplung 16 in der Beaufschlagungskammer C_A zwischen 500-800 KPa. Infolgedessen bewegen sich die Sekundärkolben 54 nach rechts in Richtung der Abdeckungshülle 20 des Gehäuses 12 und der SOWC 90 in die zurückgezogene, d. h. eingefahrene, Position und versetzen die SOWC 90 in den aktivierten Zustand. Insbesondere drücken die freien distalen Enden 75 der Kolbenstangen 74 die Betätigungselemente 102 weg von den schmalen Enden der ersten Nockenrampen 95₁. Im Gegenzug drücken die konkaven Stützabschnitte 104 der Betätigungselemente 102 die erste Rolle 96₁ weg von den schmalen Enden der ersten Nockenrampen 95₁ entgegen der Federkraft der ersten Rollenfedern 99₁ in die ausgerückte Position, so dass sich die ersten Rollen 96₁ nicht zwischen den äußeren und inneren Laufringen 92, 94 der SOWC 90 verklemmen können und bringen die SOWC 90 in den aktivierten Zustand. Der Hauptkolben 52 bleibt in der Verriegelungsposition. In der dritten Betriebsart sind der ICE 4 und das Gehäuse 12 der hydrokinetischen Drehmomentkopplungsvorrichtung 10 (also die Übertragungswelle 8) getrennt, während die elektrische Maschine 6 und die Übertragungswelle 8 direkt verbunden sind. Der ICE 4 kann ausgeschaltet sein. Das Hybridfahrzeug befindet sich im Rekuperationsmodus oder im Elektroantriebsmodus (oder E-Antriebsmodus).
In einer vierten Betriebsart, die in den 25 und 26 dargestellt ist, beträgt der Auslösedruck der Verriegelungskupplung 16 in der Auslösekammer C_R etwa 800 KPa, und der Beaufschlagungsdruck der Verriegelungskupplung 16 in der Beaufschlagungskammer C_A beträgt ebenfalls etwa 800 KPa. Folglich bleiben die Sekundärkolben 54 in der eingefahrenen, d. h. zurückgezogenen, Position und halten die SOWC 90 im aktivierten Zustand. Der Hauptkolben 52 bewegt sich jedoch nach links (wie in den 25 und 26 dargestellt) weg von der Abdeckungshülle 20 des Gehäuses 12 in die Nicht-Verriegelungsposition der Verriegelungskupplung 16. In der vierten Betriebsart ist der ICE 4 eingeschaltet und bereit, in die erste Betriebsart zu wechseln.
Verschiedene Modifikationen, Änderungen und Abwandlungen können mit der oben beschriebenen Ausführungsform umgesetzt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die zusätzlichen Ausführungsformen, die in den 2-26 gezeigt werden.
Die voranstehende Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde zum Zwecke der Veranschaulichung gemäß den Bestimmungen der Patentgesetze vorgelegt. Sie erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit oder auf eine Beschränkung der Erfindung auf die angegebenen genauen Ausführungsformen. Die hier offenbarten Ausführungsformen wurden ausgewählt, um die Grundsätze der vorliegenden Erfindung und ihre praktische Anwendung bestmöglich zu veranschaulichen, so dass Durchschnittsfachleute in der Lage sind, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifikationen, die für den jeweiligen Verwendungszweck geeignet sind, bestmöglich zu nutzen, solange die hier beschriebenen Grundsätze befolgt werden. Diese Offenbarung soll daher alle Variationen, Verwendungen oder Anpassungen der Erfindung unter Verwendung ihrer allgemeinen Grundsätze abdecken. Ferner soll diese Offenbarung solche Abweichungen von der vorliegenden Offenbarung abdecken, die auf dem technischen Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, bekannt oder üblich sind. Daher können Änderungen an der oben beschriebenen Erfindung vorgenommen werden, ohne von dem Grundgedanken und dem Umfang derselben abzuweichen. Es ist auch beabsichtigt, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.

Claims

Hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung für ein elektrisches Hybridfahrzeug, umfassend: ein um eine Drehachse drehbares Gehäuse; einen Drehmomentwandler mit einem Impellerrad und einem Turbinenrad, das in dem Gehäuse koaxial zu dem Impellerrad angeordnet ist; eine Verriegelungskupplung, die eine Doppelkolbenbaugruppe enthält und zwischen einem hydrodynamischen Übertragungsmodus, in dem das Turbinenrad relativ zu dem Gehäuse drehbar ist, und einem Verriegelungsmodus, in dem das Turbinenrad nicht -drehbar mit dem Gehäuse verbunden ist, umschaltbar ist; und eine wählbare Einwegkupplung, die außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei die wählbare Einwegkupplung einen äußeren Laufring, eine Vielzahl von Paaren von Drehmomentübertragungselementen, die jeweils ein erstes und ein zweites Drehmomentübertragungselement umfassen, einen inneren Laufring, der über das erste und das zweite Drehmomentübertragungselement antriebsmäßig und nicht-drehbar mit dem äußeren Laufring verbindbar ist, und eine Vielzahl von Betätigungselementen, die so konfiguriert sind, dass sie die ersten Drehmomentübertragungselemente in jedem der Paare der Drehmomentübertragungselemente umfangsmäßig verschieben, umfasst; wobei jedes der ersten und zweiten Drehmomentübertragungselemente jedes der Paare der Drehmomentübertragungselemente selektiv umfangsmäßig relativ zu mindestens einem von dem äußeren Laufring und dem inneren Laufring zwischen einer eingerückten Position, in der der äußere Laufring nicht-drehbar mit dem inneren Laufring der wählbaren Einwegkupplung gekoppelt ist, und einer ausgerückten Position, in der der äußere Laufring relativ zu dem inneren Laufring der wählbaren Einwegkupplung drehbar ist, bewegbar ist; wobei die Doppelkolbenbaugruppe einen Hauptkolben und mindestens einen Sekundärkolben, der am Hauptkolben befestigt und relativ zu dem Hauptkolben und dem Gehäuse axial bewegbar ist, umfasst; wobei der Hauptkolben der Doppelkolbenbaugruppe selektiv axial relativ zum Gehäuse und dem mindestens einen Sekundärkolben zwischen einer Verriegelungsposition, in der der Hauptkolben nicht-drehbar mit dem Gehäuse gekoppelt ist, und einer Nicht-Verriegelungsposition, in der der Hauptkolben relativ zum Gehäuse drehbar ist, bewegbar ist; wobei der mindestens eine Sekundärkolben eine Vielzahl von Betätigungsstangen aufweist, die mit dem mindestens einen Sekundärkolben eine Einheit bilden; und wobei die ersten Drehmomentübertragungselemente jedes der Paare der Drehmomentübertragungselemente durch axiale Bewegung der Betätigungsstangen des mindestens einen zweiten Verriegelungskolbens, der auf die Betätigungselemente einwirkt, selektiv umfangsmäßig von der eingerückten Position in die ausgerückte Position bewegbar ist.
Hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der äußere Laufring nicht-bewegbar an dem Gehäuse befestigt ist und wobei der innere Laufring relativ zu dem Gehäuse drehbar ist.
Hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes der Betätigungselemente so konfiguriert ist, dass es mit einer der Betätigungsstangen des mindestens einen Sekundärkolbens zusammenwirkt.
Hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Doppelkolbenbaugruppe eine Vielzahl von Sekundärkolben umfasst, die an dem Hauptkolben angebracht und relativ zu dem Hauptkolben und dem Gehäuse axial bewegbar sind, und wobei bei jedem der Sekundärkolben eine der Betätigungsstangen mit einem der Sekundärkolben eine Einheit bildet.
Hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes der Betätigungselemente in Umfangsrichtung entlang einer inneren Laufbahn des inneren Laufrings verschiebbar ist.
Hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Drehmomentübertragungselement eine erste bzw. eine zweite Rolle sind.
Hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei jedes der Betätigungselemente einen Stützabschnitt, der an eine der ersten Rollen jedes Paares der Drehmomentübertragungselemente angrenzt und so konfiguriert ist, dass er an dieser eingreift, und einen Betätigungsabschnitt, der sich von dem Stützabschnitt weg von der ersten Rolle nach außen erstreckt, umfasst.
Hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein freies distales Ende jeder der Betätigungsstangen des mindestens einen Sekundärkolbens einen konischen Teil aufweist, der an eine Spitze jeder der Kolbenstangen angrenzt.
Hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der konische Teil des freien distalen Endes jeder der Betätigungsstangen des mindestens einen Sekundärkolbens so konfiguriert ist, dass er mit einer Betätigungskante des Betätigungsabschnitts eines der Betätigungselemente zusammenwirkt.
Hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Sekundärkolben relativ zum dem Hauptkolben und zu dem Gehäuse zwischen einer ausgefahrenen Position und einer zurückgezogenen Position in Bezug auf den Hauptkolben axial bewegbar ist, wobei sich das erste Drehmomentübertragungselement jedes der Paare der Drehmomentübertragungselemente in der eingerückten Position befindet, wenn sich der mindestens eine Sekundärkolben in der ausgefahrenen Position befindet, und wobei sich das erste Drehmomentübertragungselement jedes der Paare der Drehmomentübertragungselemente in der ausgerückten Position befindet, wenn sich der mindestens eine Sekundärkolben in der zurückgezogenen Position befindet.
Hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Sekundärkolben durch mindestens eine Kompressionsfeder axial in Richtung der ausgefahrenen Position vorgespannt ist.
Hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Drehmomentübertragungselement jedes Paares von Drehmomentübertragungselementen durch entsprechende erste bzw. zweite Federn in Richtung ihrer eingerückten Positionen vorgespannt ist.
Hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine radial innere Oberfläche des äußeren Laufrings eine Vielzahl von gleichmäßig umfangsmäßig beabstandeten ersten und zweiten Nockenrampen aufweist, die paarweise angeordnet sind, und wobei eine Anzahl von Paaren der ersten und zweiten Nockenrampen einer Anzahl von Paaren der Drehmomentübertragungselemente entspricht.
Hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Drehschwingungsdämpfer, der außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, so dass die wählbare Einwegkupplung zwischen dem Gehäuse und dem Drehschwingungsdämpfer angeordnet ist.
Hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Drehschwingungsdämpfer ein Antriebselement, ein angetriebenes Element und eine Vielzahl von umfangsmäßig wirkenden elastischen Elementen, die in Reihe zueinander zwischen dem Antriebselement und dem angetriebenen Element angeordnet sind, umfasst.
Hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei der äußere Laufring nicht-bewegbar an dem Gehäuse befestigt ist, und wobei der innere Laufring nicht-bewegbar an dem angetriebenen Element des Drehschwingungsdämpfers befestigt und relativ zu dem Gehäuse drehbar ist.
Hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse eine Abdeckungshülle und eine Impellerhülle, die koaxial mit der Abdeckungshülle und axial gegenüberliegend zu dieser angeordnet ist, umfasst und wobei die Abdeckungshülle und die Impellerhülle nicht-bewegbar miteinander verbunden sind.
Hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung nach Anspruch 17, wobei der äußere Laufring der wählbaren Einwegkupplung nicht-drehbar mit der Abdeckungshülle verbunden ist und wobei der innere Laufring relativ zum Gehäuse drehbar ist.
Hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Hauptkolben einen radial ausgerichteten ringförmigen Kolbenkörper und einen ringförmigen Nabenabschnitt mit einem zylindrischen Flansch aufweist, und wobei der mindestens eine Sekundärkolben ein Kopfelement, einen zylindrischen Mantel, der eine Hohlkammer innerhalb des mindestens einen Sekundärkolbens definiert, und eine Kolbenstange, die sich axial von dem Kopfelement durch den Hauptkolben und durch die Abdeckungshülle des Gehäuses erstreckt, aufweist.
Hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Hauptkolben einen radial ausgerichteten ringförmigen Kolbenkörper und mindestens einen axial vorstehenden Vorsprung aufweist, der den mindestens einen Sekundärkolben darin aufnimmt, so dass der mindestens eine Sekundärkolben relativ zu dem mindestens einen Vorsprung des Hauptkolbens und der Abdeckungshülle axial bewegbar ist.
Hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Abdeckungshülle des Gehäuses mindestens eine axial vorstehende Kolbenpfanne aufweist, die einstückig mit der Abdeckungshülle des Gehäuses ausgebildet ist und den mindestens einen Vorsprung des Hauptkolbens darin aufnimmt, so dass der mindestens eine Vorsprung des Hauptkolbens relativ zu der mindestens einen Kolbenpfanne der Abdeckungshülle des Gehäuses axial bewegbar ist.
Verfahren zum Betrieb einer hydrokinetischen Drehmomentkopplungsvorrichtung für ein Hybrid-Elektrofahrzeug, das einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine umfasst, wobei die hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung umfasst: ein Gehäuse, das um eine Drehachse drehbar und mit der elektrischen Maschine antriebsmäßig verbunden ist; einen Drehmomentwandler mit einem Impellerrad und einem Turbinenrad, das in dem Gehäuse koaxial zu dem Impellerrad angeordnet ist; eine Verriegelungskupplung mit einer Doppelkolbenbaugruppe, die zwischen einem hydrodynamischen Übertragungsmodus, in dem das Turbinenrad relativ zum Gehäuse drehbar ist, und einem Verriegelungsmodus, in dem das Turbinenrad nicht-drehbar mit dem Gehäuse verbunden ist, umschaltbar ist; und eine wählbare Einwegkupplung, die außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei die wählbare Einwegkupplung einen äußeren Laufring, mehrere Paare von Drehmomentübertragungselementen, die jeweils ein erstes und ein zweites Drehmomentübertragungselement umfassen, einen inneren Laufring, der über das erste und das zweite Drehmomentübertragungselement antriebsmäßig und nicht-drehbar mit dem äußeren Laufring verbindbar ist, und mehrere Betätigungselemente, die so konfiguriert sind, dass sie die ersten Drehmomentübertragungselemente in jedem der Paare der Drehmomentübertragungselemente umfangsmäßig verschieben, umfasst; wobei jedes der ersten und zweiten Drehmomentübertragungselemente jedes der Paare der Drehmomentübertragungselemente selektiv umfangsmäßig relativ zu mindestens einem von dem äußeren Laufring und dem inneren Laufring zwischen einer eingerückten Position, in der der äußere Laufring nicht-drehbar mit dem inneren Laufring der wählbaren Einwegkupplung gekoppelt ist, und einer ausgerückten Position, in der der äußere Laufring relativ zu dem inneren Laufring der wählbaren Einwegkupplung drehbar ist, bewegbar ist; wobei die Doppelkolbenbaugruppe einen Hauptkolben und mindestens einen Sekundärkolben, der an dem Hauptkolben befestigt und relativ zu dem Hauptkolben und dem Gehäuse axial bewegbar ist, umfasst; wobei der Hauptkolben der Doppelkolbenbaugruppe selektiv axial relativ zu dem Gehäuse und dem mindestens einen Sekundärkolben zwischen einer Verriegelungsposition, in der der Hauptkolben nicht-drehbar mit dem Gehäuse gekoppelt ist, und einer Nicht-Verriegelungsposition, in der der Hauptkolben relativ zu dem Gehäuse drehbar ist, bewegbar ist; wobei der mindestens eine Sekundärkolben eine Vielzahl von Betätigungsstangen aufweist, die mit dem mindestens einen Sekundärkolben eine Einheit bilden; und wobei die ersten Drehmomentübertragungselemente jedes der Paare der Drehmomentübertragungselemente durch axiale Bewegung der Betätigungsstangen des mindestens einen zweiten Verriegelungskolbens, der auf die Betätigungselemente einwirkt, selektiv umfangsmäßig von der eingerückten Position in die ausgerückte Position bewegbar sind; wobei das Verfahren den Schritt zum selektiven Steuern der axialen Verschiebung der Doppelverriegelungskolbenbaugruppe durch Regeln eines hydraulischen Drucks auf den Hauptkolben und den mindestens einen Sekundärkolben, um die ersten Drehmomentübertragungselemente der wählbaren Einwegkupplung in eine gewünschten Position der eingerückten Position und der ausgerückten Position zu konfigurieren, umfasst.
Hybrid-Elektrofahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, mindestens einer rotierenden elektrischen Maschine und einer hydrokinetischen Drehmomentkopplungsvorrichtung, die den Verbrennungsmotor und die mindestens eine rotierende elektrische Maschine mechanisch koppelt, wobei die hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung umfasst: ein um eine Drehachse drehbares Gehäuse; einen Drehmomentwandler mit einem Impellerrad und einem Turbinenrad, das in dem Gehäuse koaxial zu dem Impellerrad angeordnet ist; eine Verriegelungskupplung, die eine Doppelkolbenbaugruppe enthält und zwischen einem hydrodynamischen Übertragungsmodus, in dem das Turbinenrad relativ zu dem Gehäuse drehbar ist, und einem Verriegelungsmodus, in dem das Turbinenrad nicht-drehbar mit dem Gehäuse verbunden ist, umschaltbar ist; und eine wählbare Einwegkupplung, die außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei die wählbare Einwegkupplung einen äußeren Laufring, mehrere Paare von Drehmomentübertragungselementen, die jeweils ein erstes und ein zweites Drehmomentübertragungselement umfassen, einen inneren Laufring, der über das erste und das zweite Drehmomentübertragungselement antriebsmäßig und nicht-drehbar mit dem äußeren Laufring verbindbar ist, und eine Vielzahl von Betätigungselementen, die so konfiguriert sind, dass sie die ersten Drehmomentübertragungselemente in jedem der Paare der Drehmomentübertragungselemente umfangsmäßig verschieben, umfasst; wobei jedes der ersten und zweiten Drehmomentübertragungselemente jedes der Paare der Drehmomentübertragungselemente selektiv umfangsmäßig relativ zu mindestens einem von dem äußeren Laufring und dem inneren Laufring zwischen einer eingerückten Position, in der der äußere Laufring nicht-drehbar mit dem inneren Laufring der wählbaren Einwegkupplung gekoppelt ist, und einer ausgerückten Position, in der der äußere Laufring relativ zu dem inneren Laufring der wählbaren Einwegkupplung drehbar ist, bewegbar ist; wobei die Doppelkolbenbaugruppe einen Hauptkolben und mindestens einen Sekundärkolben, der an dem Hauptkolben befestigt und relativ zu dem Hauptkolben und dem Gehäuse axial bewegbar ist, umfasst; wobei der Hauptkolben der Doppelkolbenbaugruppe selektiv axial relativ zu dem Gehäuse und dem mindestens einen Sekundärkolben zwischen einer Verriegelungsposition, in der der Hauptkolben nicht-drehbar mit dem Gehäuse gekoppelt ist, und einer Nicht-Verriegelungsposition, in der der Hauptkolben relativ zu dem Gehäuse drehbar ist, bewegbar ist; wobei der mindestens eine Sekundärkolben eine Vielzahl von Betätigungsstangen aufweist, die mit dem mindestens einen Sekundärkolben eine Einheit bilden; und wobei die ersten Drehmomentübertragungselemente jedes der Paare der Drehmomentübertragungselemente durch eine axiale Bewegung der Betätigungsstangen des mindestens einen zweiten Verriegelungskolbens, der auf die Betätigungselemente einwirkt, selektiv umfangsmäßig von der eingerückten Position in die ausgerückte Position bewegbar sind.
Hybrid-Elektrofahrzeug, umfassend: einen Verbrennungsmotor; eine elektrische Maschine; Räder, die am Boden angreifen; ein Drehmomentübertragungssystem, das mit dem Verbrennungsmotor, der elektrischen Maschine und den am Boden angreifenden Rädern in Verbindung steht; und eine hydrokinetische Drehmomentkopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, die betriebsmäßig mit dem Drehmomentübertragungssystem verknüpft ist.