DE102007050802B4

DE102007050802B4 - Elektrohydraulische Getriebesteuerung, Getriebeeinrichtung und Fahrzeugantriebsstrang

Info

Publication number: DE102007050802B4
Application number: DE102007050802.8A
Authority: DE
Inventors: Georg Gierer; Thilo Schmidt
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2023-07-13
Anticipated expiration: 2027-10-25
Also published as: US20090107136A1; DE102007050802A1; US8033106B2

Abstract

Elektrohydraulische Getriebesteuerung (7) mit mehreren elektrisch ansteuerbaren Drucksteuerventilen (9 bis 16) sowie mehreren in Abhängigkeit der Ansteuerung der Drucksteuerventile (9 bis 16) jeweils mit einem hydraulischen Vorsteuerdruck beaufschlagbaren Ventileinrichtungen (17 bis 34), mittels welchen Schaltelemente (A, B, C, D, E) einer Getriebeeinrichtung (3) mit dem jeweils zur Darstellung eines angeforderten Betriebszustandes der Getriebeeinrichtung (3) erforderlichen Ansteuerdruck beaufschlagbar sind, wobei ein weiteres Drucksteuerventil (9) zur Einstellung eines Vorsteuerdruckes (p_VS_9) einer weiteren Ventileinrichtung (35) vorgesehen ist, wobei stromab der weiteren Ventileinrichtung (35) eine Baugruppe (6) eines Fahrzeugantriebsstranges (1) mit einem in Abhängigkeit des Vorsteuerdruckes (p_VS_9) der weiteren Ventileinrichtung (35) und eines damit korrespondierenden Betriebszustandes der weiteren Ventileinrichtung (35) stehenden Kühlölvolumenstrom beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Positionsventil (20) zur hydraulischen Umsetzung einer elektrisch vorgebbaren Wählhebelposition eines Wählhebels von dem Drucksteuerventil (9) mit dem Vorsteuerdruck (p_VS_9) beaufschlagbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Getriebesteuerung mit mehreren elektrisch ansteuerbaren Drucksteuerventilen, eine Getriebeeinrichtung eines Fahrzeugantriebstranges sowie einen Fahrzeugantriebsstrang mit einer elektrohydraulischen Getriebesteuerung aufweisenden Getriebeeinrichtung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1, 9 oder 18 näher definierten Art.
Bei aus der Praxis bekannten Fahrzeugantriebssträngen, welche jeweils mit einer Brennkraftmaschine, einer Getriebeeinrichtung und einem Abtrieb ausgeführt sind, sind deren Baugruppen betriebszustandsabhängigen Belastungen ausgesetzt. Derartige Belastungen resultieren aus den erhöhten Reibbelastungen der während Anfahrvorgängen oder während Schaltvorgängen in einer Getriebeeinrichtung zeitweise schlupfend betriebenen Schaltelemente.
Zur Senkung eines Kraftstoffverbrauches sowie zur Reduzierung des Schadstoffsausstoßes werden Kraftfahrzeuge zunehmend mit Hybridantrieben ausgeführt, wobei in Fahrzeugen sowohl Systeme mit paralleler als auch Systeme mit serieller Anordnung der beiden Antriebssysteme, das heißt der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine, vorgesehen werden.
Bei paralleler Anordnung der beiden Antriebsysteme ist ein Fahrzeug über beide Antriebe unabhängig voneinander antreibbar, wobei beispielsweise eine Brennkraftmaschine durch eine Trennkupplung von einer elektrischen Maschine trennbar ist und letztgenannte wiederum von einer Getriebeeinrichtung über ein weiteres reibschlüssiges Schaltelement bzw. eine weitere Trennkupplung entkoppelbar ist.
Eine Getriebeeinrichtung ist jeweils mit einem Abtrieb eines Fahrzeugantriebstranges verbunden, womit beispielsweise bei geschlossenem Schaltelement, welches zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine angeordnet ist, und bei geschlossenem Schaltelement, das zwischen der elektrischen Maschine und der Getriebeeinrichtung vorgesehen ist, ein Fahrzeug alleine von der Brennkraftmaschine oder von der Brennkraftmaschine und von der elektrischen Maschine gemeinsam angetrieben werden kann. Ist lediglich das Schaltelement, welches zwischen der elektrischen Maschine und der Getriebeeinrichtung angeordnet ist, geschlossen, ist ein Fahrzeug rein elektromotorisch antreibbar oder Bremsenergie über die dann generatorisch betriebene elektrische Maschine rekuperierbar.
Die vorbeschriebenen Hybridsysteme kommen sowohl in Verbindung mit automatisierten als auch in Kombination mit Automatgetrieben zum Einsatz. Insbesondere bei Automatgetrieben ist idealer Weise ein Schaltelement des Automatgetriebes als Trennkupplung zwischen der elektrischen Maschine und der Getriebeeinrichtung verwendbar. Ein für brennkraftmaschinenseitige Anfahrvorgänge als Anfahreinrichtung vorgesehener hydraulischer Drehmomentwandler ist bei Hybridantrieben oft durch das zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine oder durch das zwischen der elektrischen Maschine und der Getriebeeinrichtung angeordnete Schaltelement ersetzt.
Auch bei Hybridfahrzeugantriebssträngen sind verschiedene Baugruppen während kritischer Betriebszustände erheblichen thermischen Belastungen ausgesetzt, da insbesondere die Schaltelemente zwischen der Brennkraftmaschine sowie zwischen der elektrischen Maschine und der Getriebeeinrichtung schlupfend mit hohen Differenzdrehzahlen bei gleichzeitig anliegenden hohen Drehmomenten in einen geschlossenen Betriebszustand überführt werden müssen. Die ist beispielsweise dann der Fall, wenn ein Fahrzeug aufgrund eines geringen Ladezustandes von der elektrischen Maschine zugeordneten elektrischen Speichereinrichtungen über die Brennkraftmaschine anzufahren ist oder ein als Kupplung ausgeführtes Schaltelement zur Schwingungsentkopplung der Brennkraftmaschine schlupfend zu betreiben ist.
Zur Reduktion der im Bereich der vorbeschriebenen Schaltelemente auftretenden hohen thermischen Belastungen werden die Schaltelemente üblicherweise als nass laufende Lamellenkupplungen oder Lamellenbremsen ausgeführt, die über einen Kühlölvolumenstrom gekühlt werden. Um die Kühlung der Schaltelemente an die wechselnden Anforderungen während verschiedener Betriebszustände eines Fahrzeugantriebsstranges anpassen zu können, wird versucht, den den Schaltelementen jeweils zuzuführenden Kühlmittelvolumenstrom mittels einer vordefinierten Strategie betriebszustandsabhängig zu variieren.
Strategiefähige Kühlungen von Schaltelementen von Antriebssträngen oder Hybridantriebssträngen von Kraftfahrzeugen sind mit herkömmlichen Hydrauliksystemen bzw. elektrohydraulischen Getriebesteuerungen von Automatgetrieben oder automatisierten Getriebeeinrichtungen, wie sie unter anderem aus der DE 198 58 543 A1 , aus der DE 10 2005 012 586 A1 oder auch aus der EP 1 589 262 A1 bekannt sind, nicht zufriedenstellend darstellbar.
Dies resultiert aus der Tatsache, dass zur Umsetzung einer strategiefähigen Kühlung von thermisch stark belasteten Schaltelementen neben den hydraulischen Getriebesystemen zusätzliche hydraulische Kühleinrichtungen mit einem eigenen Kühlmittelkreislauf und einer eigenen Kühlmittelpumpe erforderlich sind, die einen komplexen Aufbau, einen großen Bauraumbedarf und ein hohes Eigengewicht aufweisen sowie durch einen hohen Steuer- und Regelaufwand gekennzeichnet sind, wodurch unter anderem unerwünscht hohe Kosten verursacht werden. Ein solch aufwändiges Hydrauliksystem für einen Fahrzeugantriebsstrang ist aus der DE 103 47 203 A1 bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine elektrohydraulische Getriebesteuerung, eine Getriebeeinrichtung sowie einen Fahrzeugantriebsstrang zur Verfügung zu stellen, mittels welchen thermische Belastungen von Baugruppen eines Fahrzeugantriebstranges über den gesamten Betriebsbereich eines Fahrzeugantriebsstranges auf einfache und kostengünstige Art und Weise reduzierbar sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer elektrohydraulischen Getriebesteuerung, mit einer Getriebeeinrichtung eines Fahrzeugantriebsstranges bzw. mit einem Fahrzeugantriebsstrang gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1,9 oder 18 gelöst.
Die erfindungsgemäße elektrohydraulische Getriebesteuerung ist mit mehreren elektrisch ansteuerbaren Drucksteuerventilen sowie mehreren in Abhängigkeit der Ansteuerung der Drucksteuerventile jeweils mit einem hydraulischen Vorsteuerdruck beaufschlagbaren Ventileinrichtungen, mittels welchen Schaltelemente einer Getriebeeinrichtung mit dem jeweils zur Darstellung eines angeforderten Betriebszustandes der Getriebeeinrichtung erforderlichen Ansteuerdruck beaufschlagbar sind, ausgeführt.
Erfindungsgemäß ist ein weiteres Drucksteuerventil zur Einstellung eines Vorsteuerdruckes einer weiteren Ventileinrichtung vorgesehen, wobei stromab der weiteren Ventileinrichtung eine Baugruppe eines Fahrzeugantriebstranges mit einem in Anhängigkeit des Vorsteuerdruckes der weiteren Ventileinrichtung und eines damit korrespondierenden Betriebszustandes der weiteren Ventileinrichtung stehenden Kühlölvolumenstrom beaufschlagbar ist.
Die elektrohydraulische Getriebesteuerung nach der Erfindung stellt eine Kombination einer herkömmlichen Getriebesteuerung und einem aus der Praxis bekannten Kühlölsystem, mittels welchem eine thermische Belastung einer Baugruppe eines Fahrzeugantriebsstranges strategiefähig reduzierbar ist, dar.
Im Unterschied zu den aus der Praxis bekannten Lösungen ist mit der erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Getriebesteuerung eine thermische Belastung einer Baugruppe eines Fahrzeugantriebstranges einfacher und kostengünstiger reduzierbar, da die Kühlung einer thermisch belasteten Baugruppe eines Fahrzeugantriebsstranges mit einer im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Getriebesteuerung nur geringfügig veränderten elektrohydraulischen Getriebesteuerung ohne zusätzliche Kühleinrichtungen strategiefähig durchführbar ist. Zudem ist der erfindungsgemäße Gedanke auf besonders einfache Art und Weise und ohne aufwändige konstruktive Maßnahmen sowie mit minimalem Steuer- und Regelaufwand auch in bestehende Systeme integrierbar.
Die erfindungsgemäße elektrohydraulische Getriebesteuerung ist neben der üblichen Funktionalität zur Darstellung verschiedener Betriebszustände einer Getriebeeinrichtung auch mit einer strategiefähigen Aktuatorik ausgebildet, die mit geringen Anforderungen an die konstruktive, kommerzielle und funktionelle Umsetzung in eine elektrohydraulische Getriebesteuerung integriert ist. Dies wird durch ein elektrisches Stellglied der strategiefähigen Aktuatorik erreicht, das weitestgehend unabhängig von anderen Funktionen in einer Getriebeeinrichtung betreibbar ist. Auf diese Art und Weise sind bestehende hydraulische Schaltgeräte bzw. elektrohydraulische Getriebesteuerungen, die zur Ansteuerung und zum Betrieb von Automatgetrieben vorgesehen sind, dahingehend modifizierbar, dass eine hydraulische Kühlung einer Baugruppe eines Fahrzeugantriebsstranges jeweils ohne wesentliche konstruktive Änderungen der Aktuatorik weitestgehend autark nahezu über den gesamten Betriebsbereich eines Fahrzeugantriebsstranges durchführbar ist.
Bei der erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung eines Fahrzeugantriebsstranges mit einer elektrohydraulischen Getriebesteuerung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 und mit einem Getriebegehäuse umfasst die Baugruppe ein innerhalb des Getriebegehäuses angeordnetes reibschlüssiges Schaltelement, das mit dem Kühlölvolumenstrom beaufschlagbar ist.
Damit vereint die erfindungsgemäße Getriebeeinrichtung die Vorteile der elektrohydraulischen Getriebesteuerung nach der Erfindung mit dem Vorteil, dass zur Herabsetzung der thermischen Belastung der Baugruppe eines Fahrzeugantriebsstranges der Kühlkreislauf der Baugruppe auf einfache Art und Weise in den hydraulischen Kreislauf der Getriebeeinrichtung einbindbar ist und die strategiefähige Kühlung somit wesentlich kostengünstiger durchführbar ist.
Der Fahrzeugantriebsstrang nach der Erfindung ist mit einer eine elektrohydraulische Getriebesteuerung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweisenden Getriebeeinrichtung, mit einer Brennkraftmaschine und mit einem Abtrieb ausgebildet, wobei die Baugruppe ein reibschlüssiges Schaltelement aufweist, das mit dem Kühlölvolumenstrom beaufschlagbar ist.
Bei einem erfindungsgemäß ausgeführten Fahrzeugantriebsstrang ist die thermische Belastung einer Baugruppe eines Fahrzeugantriebstranges auf einfache und kostengünstige Art und Weise dadurch reduzierbar, dass ein Kühlsystem eines vorzugsweise extern einer Getriebeeinrichtung angeordneten Baugruppe in die elektrohydraulische Getriebesteuerung der Getriebeeinrichtung integriert ist, um die Kühlung der Baugruppe einfach und kostengünstig durchführen zu können ist. Darüber hinaus ist der Fahrzeugantriebsstrang nach der Erfindung im Vergleich zu aus der Praxis bekannten Antriebssträngen, bei welchen eine mit einem Schaltelement ausgebildete Baugruppe strategiefähig kühlbar ist, kostengünstiger herstellbar und durch einen geringeren Bauraumbedarf sowie durch ein niedrigeres Gesamtgewicht gekennzeichnet.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und den unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei zu Gunsten der Übersichtlichkeit in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Es zeigt:

1 eine stark schematisierte Darstellung eines Fahrzeugantriebsstranges mit einer Brennkraftmaschine, einer Getriebeeinrichtung und einem Abtrieb, wobei die Getriebeeinrichtung eine Baugruppe des Fahrzeugantriebsstranges umfasst, die ein integriertes Anfahrelement aufweist;
2 eine Weiterbildung des in 1 dargestellten Fahrzeugantriebsstranges, bei der getriebeeingangsseitig ein hydrodynamischer Drehmomentwandler angeordnet ist;
3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugantriebstranges, der zwischen der Brennkraftmaschine und der Getriebeeinrichtung mit einer ein reibschlüssiges Schaltelement aufweisenden Baugruppe ausgebildet ist;
4 einen als Hybridantriebsstrang ausgebildeten Fahrzeugantriebsstrang mit einer zwischen der Brennkraftmaschine und der Getriebeeinrichtung angeordneten elektrischen Maschine, bei dem ein in die Getriebeeinrichtung integriertes Anfahrelement einer Baugruppe mit einem strategiefähig einstellbaren Kühlölvolumenstrom beaufschlagbar ist;
5 der Fahrzeugantriebsstrang gemäß 4, wobei ein zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine angeordnetes reibschlüssiges Schaltelement einer Baugruppe mit einem in Abhängigkeit einer Strategie einstellbaren Kühlölvolumenstrom beaufschlagbar ist;
6 eine Weiterbildung des in 4 und 5 dargestellten Fahrzeugantriebstranges, bei welchem ein zwischen der elektrischen Maschine und der Getriebeeinrichtung angeordnetes reibschlüssiges Schaltelement einer Baugruppe strategiefähig kühlbar ist;
7 ein vereinfacht dargestelltes hydraulisches Steuerschema der erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Getriebesteuerung mit elektrischem Wählhebel;
8 das hydraulische Steuerschema gemäß 7 in einer weiter vereinfachten Darstellung;
9 eine 8 entsprechende Darstellung eines hydraulischen Steuerschemas einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Getriebesteuerung, bei der der Kühlölvolumenstrom stromauf der strategiefähig zu kühlenden Baugruppe über einen Kühler führbar ist; und
10 mehrere Verläufe verschiedener Betriebszustandsparameter der elektrohydraulischen Getriebesteuerung gem. 7 in Abhängigkeit des über das weitere Drucksteuerventil eingestellten Vorsteuerdruckes.

In 1 bis 3 sind mehrere Ausführungsbeispiele eines Fahrzeugantriebsstranges 1 eines Kraftfahrzeuges mit einer Brennkraftmaschine 2, einer Getriebeeinrichtung 3 und einem Abtrieb 4 dargestellt, wobei die Fahrzeugantriebsstränge gemäß 4 bis 6 neben den vorgenannten Hauptgruppen zusätzlich im Bereich zwischen der Brennkraftmaschine 2 und der Getriebeeinrichtung 3 mit einer elektrischen Maschine 5 ausgeführt sind und jeweils einen Parallelhybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeuges darstellen.
Des Weiteren sind die Fahrzeugantriebsstränge 1 gemäß 1 bis 6 jeweils mit einer Baugruppe 6 ausgeführt, die innerhalb oder außerhalb eines Getriebegehäuses 42 angeordnet ist und die in Abhängigkeit eines jeweils vorliegenden Betriebszustandes eines Fahrzeugantriebsstranges 1 über eine Ventileinrichtung einer in 7, 8 oder 9 dargestellten elektrohydraulischen Getriebesteuerung in nachbeschriebener Art und Weise strategiefähig mit einem Kühlölvolumenstrom beaufschlagbar ist.
Die Baugruppe 6 umfasst jeweils ein reibschlüssiges Schaltelement 61, 62, 63, 64, 65 oder 66, welche jeweils über die elektrohydraulische Getriebesteuerung 7 strategiefähig kühlbar sind. Dabei ist das Schaltelement 61 des Fahrzeugantriebsstranges 1 gemäß 1 als in die Getriebeeinrichtung 3 integriertes Anfahrelement ausgebildet, das gleichzeitig ein Schaltelement der Getriebeeinrichtung 3 ist und zur Darstellung verschiedener Übersetzungen in der Getriebeeinrichtung 3 zu- oder abgeschaltet wird.
Das Schaltelement 62 der Baugruppe 6 des Fahrzeugantriebsstranges 1 gemäß 2 ist zwischen einem als hydrodynamischer Drehmomentwandler 8 ausgebildeten Anfahrelement und einem Bereich der Getriebeeinrichtung 3 angeordnet, mittels dem eine jeweils betriebszustandsabhängig angeforderte Übersetzung der Getriebeeinrichtung 3 eingestellt wird. Das Schaltelement 62 wird während Anfahrvorgängen schlupfend betrieben, um die Brennkraftmaschine 2 zunächst auf eine für den Anfahrvorgang günstige Drehzahl führen zu können und anschließend das von der Brennkraftmaschine 2 zur Verfügung gestellte und im Bereich des hydrodynamischen Drehmomentwandlers in Abhängigkeit der Wandlerkennung gewandelte Antriebsmoment durch Anheben der Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes 62 zunehmend in Richtung des Abtriebs 4 führen zu können. Damit wird auf einfache Art und Weise eine Anfahrschwäche einer Brennkraftmaschine 2, die als Turbobrennkraftmaschine oder als Dieselbrennkraftmaschine ausgeführt sein kann, auf einfache Art und Weise umgangen.
Die Baugruppe 6 des Fahrzeugantriebsstranges 1 gemäß 3 ist mit einem reibschlüssigen Schaltelement 63 ausgebildet, welches eine externe Trennkupplung darstellt, über die die Brennkraftmaschine 2 getriebeeingangsseitig von der Getriebeeinrichtung 3 in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Betriebszustandes des Fahrzeugantriebsstranges 1 trennbar ist und über die ein brennkraftmaschinenseitiger Anfahrvorgang eines mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 gemäß 3 ausgeführten Kraftfahrzeuges in an sich bekannter Art und Weise durchführbar ist.
Das Schaltelement 64 der Baugruppe 6 des Fahrzeugantriebsstranges 1 gemäß 4 entspricht im Wesentlichen dem Schaltelement 61 der Baugruppe 6 gemäß 1, mit dem ein brennkraftmaschinenseitiger Anfahrvorgang eines Kraftfahrzeuges realisiert wird, wobei die elektrische Maschine 5 über das Schaltelement 61 mit einer Getriebeausgangswelle 43 in Wirkverbindung bringbar ist.
Bei dem Fahrzeugantriebsstrang 1 gemäß 5 ist die Baugruppe 6 zwischen der Brennkraftmaschine 2 und der elektrischen Maschine 5 angeordnet, so dass das eine Trennkupplung zum Trennen der Brennkraftmaschine 2 von der elektrischen Maschine darstellende Schaltelement 65 der Baugruppe 6 über eine der Ausführungsformen der elektrohydraulischen Getriebesteuerung 7 gemäß 7 bis 9 kühlbar ist.
Der Fahrzeugantriebsstrang 1 gemäß 6 unterscheidet sich von dem Fahrzeugantriebsstrang 1 gemäß 5 dadurch, dass die Baugruppe 6 mit ihrem Schaltelement 66 zwischen der elektrischen Maschine 5 und dem Abtrieb 4 im Bereich des Getriebeeingangs der Getriebeeinrichtung 3 angeordnet ist. Dabei stellt das Schaltelement 66 eine in Bezug auf den Bereich der Getriebeeinrichtung 3, über den die Übersetzungen in der Getriebeeinrichtungen darstellbar sind, externe Trennkupplung zwischen der elektrischen Maschine 5 und der Getriebeeinrichtung 3 dar, um eine Wirkverbindung zwischen der elektrischen Maschine 5 und dem Abtrieb 4 einer Getriebeausgangswelle 44 bzw. der Getriebeeinrichtung 3 in diesem Bereich herstellen oder trennen zu können.
Die als Trennkupplungen zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb des Fahrzeugantriebsstranges 1 vorgesehenen Schaltelemente der Baugruppe 6 sind sowohl getriebeeingangsseitig als auch getriebeausgangsseitig anordenbar, um einen Kraftfluss zwischen dem Abtrieb und der elektrischen Maschine herstellen oder unterbrechen zu können.
Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, dass das reibschlüssige Schaltelement der Baugruppe zur Überbrückung einer hydraulischen Kupplungseinrichtung, vorzugsweise eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers vorgesehen ist.
Mittels der in 7 dargestellten elektrohydraulischen Getriebesteuerung 7, die mit einem elektrischen Wählhebel zusammenwirkt, sind mehrere angeforderte Betriebszustände der Getriebeeinrichtung 3 darstellbar. Darüber hinaus sind mittels der Getriebesteuerung 7 die verschiedenen Baugruppen 6 der Fahrzeugantriebsstränge 1 gemäß 1 bis 6 in der nachbeschriebenen Art und Weise mit einem jeweils in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebszustandes eines Fahrzeugantriebsstranges 1 variierenden Kühlmittelvolumenstrom beaufschlagbar.
Hierfür ist die Getriebesteuerung 7 mit mehreren elektrisch ansteuerbaren Drucksteuerventilen 9 bis 16 sowie mit mehreren in Abhängigkeit der Ansteuerung der Drucksteuerventile 9 bis 16 jeweils mit einem hydraulischen Vorsteuerdruck beaufschlagbaren Ventileinrichtungen 17 bis 34 ausgebildet, um Schaltelemente A bis E der Getriebeeinrichtung 3 mit dem jeweils zur Darstellung eines angeforderten Betriebszustandes der Getriebeeinrichtung 3 erforderlichen Ansteuerdruck beaufschlagen zu können.
Zusätzlich ist über das Drucksteuerventil 9 ein Vorsteuerdruck p_VS_9 einer weiteren Ventileinrichtung 35 einstellbar, um die jeweils stromab der weiteren Ventileinrichtung 35 angeordneten Baugruppen 6 der Fahrzeugantriebsstränge 1 gemäß 1 bis 6 mit einem in Abhängigkeit des Vorsteuerdruckes p_VS_9 der weiteren Ventileinrichtung 35 und eines damit korrespondierenden Betriebszustandes der weiteren Ventileinrichtung 35 stehenden Kühlölvolumenstromes beaufschlagen zu können.
In der weiteren Beschreibung zu 7 wird die Funktionsweise der Getriebesteuerung 7 in Verbindung mit der Ausführung des Fahrzeugantriebsstranges 1 gemäß 4 näher erläutert, wobei die Funktionsweise der Getriebesteuerung 7 in Verbindung mit den Ausführungen der Fahrzeugantriebsstränge gemäß 1 bis 3 sowie gemäß 5 und 6 im Wesentlichen der nachbeschriebenen Funktionsweise entspricht.
Das als reibschlüssige Kupplung ausgeführte Schaltelement B der Getriebesteuerung 7 weist die gleichen Funktionalitäten auf und ist an der gleichen Stelle in einem Fahrzeugantriebstrang positioniert wie das Schaltelement 64 der Baugruppe 6 des Fahrzeugantriebsstranges 1 gemäß 4, über welches ein brennkraftmaschinenseitiger Anfahrvorgang in an sich bekannter Art und Weise durchführbar ist, weshalb nachfolgend lediglich auf das Schaltelement B Bezug genommen wird.
Um die während eines brennkraftmaschinenseitigen Anfahrvorganges im Bereich der zunächst schlupfend betriebenen Kupplung B entstehende Wärme zur Reduzierung der thermischen Belastung im gewünschten Umfang abführen zu können, wird die weitere Ventileinrichtung 35 vom Drucksteuerventil 9 mit einem derartigen Vorsteuerdruck p_VS_9 beaufschlagt, dass das Schaltelement B über die nachfolgend als Kühlventil bezeichnete Ventileinrichtung 35 mit dem dafür erforderlichen Kühlölvolumenstrom beaufschlagt wird.
Mittels der elektrohydraulischen Getriebesteuerung 7 sind je nach Ausgestaltung der Getriebeeinrichtung 3 der Fahrzeugantriebsstränge 1 gemäß 1. bis 6 sechs bis acht Vorwärtsgänge, ein Rückwärtsgang, ein Neutralbetriebszustand, in welchem über die Getriebeeinrichtung 3 kein Drehmoment führbar ist, und ein Parkbetriebszustand, während dem der Abtrieb 4 drehfest gehalten ist, darstellbar. Ein Fahrer eines Kraftfahrzeuges gibt während eines Betriebes eines mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 ausgebildeten Kraftfahrzeuges eine Fahrerwunschvorgabe über einen elektrischen Wählhebel ab, der den Fahrerwunsch in ein entsprechendes elektrisches Signal umwandelt, das wiederum über entsprechende Betätigungsroutinen in der elektrohydraulischen Getriebesteuerung 7 hydraulisch umgesetzt wird.
Zur Absicherung einer durch einen Fahrer vorgegebenen Wählhebelposition ist die elektrohydraulische Getriebesteuerung 7 mit der Ventileinrichtung 20 ausgebildet, welche nachfolgend als Positionsventil bezeichnet wird und über eine so genannte Fahrtrichtungswunschspeicherfunktion mit einem Hauptkolben 20A und einem Zusatzkolben 20B verfügt, die hierfür betriebszustandsabhängig über verschiedene hydraulische Schaltungen mit Vorsteuerdrücken beaufschlagt werden.
Die Speicherfunktion des Positionsventils 20 erfolgt auch über einen eingelegten Fahrgang, so dass zur Speicherung des Fahrtrichtungswunsches im Bereich des Positionsventils 20 eine hydraulische Betätigung des Positionsventils 20 nicht notwendigerweise vom Drucksteuerventil 9 aus durchzuführen ist.
Eine nicht näher dargestellte Parksperre wird über einen Hydraulikzylinder 36 hydraulisch entriegelt und über eine Federeinrichtung 37 mechanisch eingelegt, wobei der hydraulische Druck, mit welchem der Hydraulikzylinder 36 beaufschlagt wird, über die nachfolgend als Parksperrenventil bezeichnete Ventileinrichtung 18 aus dem Systemdruck p_sys gespeist wird. Das Parksperrenventil 18 wird wiederum durch das Drucksteuerventil 9 mit Vorsteuerdruck p_VS_9 beaufschlagt, womit das Parksperrenventil 18 und das Positionsventil 20 genauso wie das Kühlventil 35 vom Drucksteuerventil 9 mit Vorsteuerdruck p_VS_9 beaufschlagt werden.
Dadurch, dass das Parksperrenventil 18, das Positionsventil 20 und das Kühlventil 35 durch das elektrohydraulische Drucksteuerventil 9 betätigt werden und unterschiedliche Ventilcharakteristiken aufweisen, ist eine kontinuierliche Ansteuerung des Vorsteuerdrucks p_VS_9 für die drei Ventileinrichtungen 18, 20 und 35 durch einen proportionalen Strom möglich. Das Drucksteuerventil 9 weist einen kontinuierlichen Druckbereich auf, der vorzugsweise zwischen 0 und 5 bar liegt. Damit sind Ansteuerungen der stromab des Drucksteuerventils 9 angeordneten Ventileinrichtungen 18, 20 und 35 entsprechend ihren Anwendungsgebieten möglich.
Das Positionsventil 20 steuert oberhalb einer ersten Druckgrenze von vorzugsweise 0,8 bar um und der Systemdruck p_sys wird dann im Bereich des Positionsventils 20 durchgeschaltet. Ab einer zweiten Druckgrenze von vorzugsweise 2 bar wird das Parksperrenventil 18 umgesteuert und die Parksperre ausgelegt. Oberhalb einer dritten Druckgrenze von vorzugsweise 2,5 bar bis zur oberen Druckgrenze von ca. 5 bar des kontinuierlichen Druckbereichs des Drucksteuerventils 9 erfolgt eine kontinuierliche Ansteuerung des Kühlventils 35 und das zu kühlende Schaltelement B bzw. das Anfahrelement B wird strategiefähig mit einem in der in 10 dargestellten Art und Weise über dem Vorsteuerdruck p_VS_9 des Drucksteuerventils 9 variierenden Kühlölvolumenstrom Q_K versorgt.
Da über das elektrohydraulische Drucksteuerventil 9 ein maximaler Vorsteuerdruck p_VS_9 von 5 bar einstellbar ist, steigt der Kühlöldruck p_K stromab des Kühlventils 35 ebenfalls nicht über 5 bar an. Zusätzlich weist der im Bereich des Kühlventils 35 eingestellte Kühlölvolumenstrom Q_K keine lineare Abhängigkeit vom Kühlöldruck p_K auf, weshalb der in 10 dargestellte Verlauf des Kühlölvolumenstroms Q_K parabelförmig ist.
In 10 sind neben dem Verlauf des Kühlöldruckes p_K stromab des Kühlventils 35 auch die Verläufe x_18 und x_20 der Ventilschieber 18A bzw. 20A und 20B des Parksperrenventils 18 und des Positionsventils 20 grafisch dargestellt. Aus der Darstellung gemäß 10 geht hervor, dass das Positionsventil 20 bei der ersten Druckgrenze von 0,8 bar umsteuert, während das Parksperrenventil 18 und das Kühlventil 35 noch keine Betriebszustandsänderung aufweisen. Bei erreichen der zweiten Druckgrenze von 2 bar steuert das Parksperrenventil 18 um, während der Kühlölvolumenstrom Q_K und der Kühlöldruck p_K nach wie vor Null sind. Oberhalb der dritten Druckgrenze des Vorsteuerdruckes p_VS_9 des weiteren Drucksteuerventils 9 von 2,5 bar wird das Kühlöl über das Kühlventil 35 in Richtung des Schaltelementes B geführt und der Kühlöldruck p_K steigt proportional zum Vorsteuerdruck p_VS_9 des weiteren Drucksteuerventils 9 bis zur Druckobergrenze von 5 bar an.
Das Kühlventil 35 ist als Druckreduzierventil ausgeführt, da der Druckabgriff stromab des Kühlventils erfolgt. Hiervon abweichend besteht auch die Möglichkeit, das Kühlventil 35 als Volumenstromregelventil auszuführen, wobei das Kühlventil 35 dann in einer von der in 7 dargestellten Art und Weise abweichenden Form hydraulisch zu verschalten ist.
Alternativ hierzu steht besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass das Kühlventil 35 bei einem Vorsteuerdruck p_VS_9 des weiteren Drucksteuerventils 9 unterhalb des Umsteuerdruckes des Parksperrenventils 18 aktiv geschaltet wird. Das bedeutet, dass das Kühlventil 35 umgesteuert wird und der Kühlölvolumenstrom Q_K in Richtung des Anfahrelementes B geführt wird, ohne dass das Parksperrenventil bereits umgesteuert ist, womit die Parksperre noch eingelegt ist.
Bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel der elektrohydraulischen Getriebesteuerung 7 wird das Parksperrenventil 18 mit dem Betätigungsdruck des Schaltelementes C oder des Schaltelementes E beaufschlagt und bei entsprechend hohen Druckwerten durch diese entsprechend umgesteuert. Damit ist gewährleistet, dass die Parksperre ausgelegt wird, falls der Vorsteuerdruck p_VS_9 des weiteren Drucksteuerventils 9 nicht den erforderlichen Druckwert aufweist und aufgrund der aktuellen Betriebssituation des Automatgetriebes bzw. der Getriebeeinrichtung 3 ein Auslegen der Parksperre angefordert wird.
Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, das Kühlventil 35 über einen zusätzlichen elektrischen Drucksteller bzw. ein zusätzliches Drucksteuerventil 38, welches in 7 strichliert ausgeführt ist, zu betätigen und von der Ansteuerung des Parksperrenventils 18 und des Positionsventils 20 zu trennen. In diesem Fall ist die Verbindung zwischen den Punkten S1 und S2 zwischen dem weiteren Drucksteuerventil 9 und dem Kühlventil 35 nicht erforderlich. Grundsätzlich ist das Drucksteuerventil 9 bei der letztgenannten Ausführungsform der elektrohydraulischen Getriebesteuerung 7 auch als Magnetventil ausführbar, welches kostengünstiger ist und mit geringerem Steuer- und Regelaufwand betreibbar ist als ein Drucksteuerventil.
Zusätzlich wird ein zwischen der Brennkraftmaschine 2 und der elektrischen Maschine 5 angeordnetes reibschlüssiges Schaltelement 39 des Fahrzeugantriebsstranges 1 gemäß 4 von der elektrohydraulischen Getriebesteuerung 7 über die Ventileinrichtung 33 betriebszustandsabhängig betätigt, um den Fahrzeugantriebsstrang 1 mit angekoppelter Brennkraftmaschine 2 oder mit abgekoppelter Brennkraftmaschine 2 betreiben zu können sowie die abgeschaltete Brennkraftmaschine 2 über die elektrische Maschine 5 in an sich bekannter Art und Weise durch entsprechende Betätigung des Schaltelementes 39 - ohne entsprechende antriebsstrangseitige Reaktionsmomente zu erzeugen - starten zu können.
8 zeigt eine vereinfachte Darstellung des hydraulischen Steuerschemas der elektrohydraulischen Getriebesteuerung 7 gern. 7, wobei stromab des Kühlventils 35 die Schaltelemente 61 bis 66 der Baugruppen 6 gern. 1 bis 6 als jeweils über das Kühlventil 35 mit einem in der vorbeschriebenen Art und Weise strategiefähig einstellbaren Kühlölvolumenstrom beaufschlagbare Schaltelemente gezeigt sind.
Bei dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel der elektrohydraulischen Getriebesteuerung 7 wird der den Schaltelementen 61 bist 66 jeweils zuzuführende Kühlölvolumenstrom stromauf des Kühlventils 35 zunächst über einen Kühler 40 geführt, womit der zur Kühlung der Schaltelemente 61 bis 66 vorgesehene Hydraulikfluidvolumenstrom stromauf der Schaltelemente 61 bis 66 temperierbar ist und eine Kühlleistung stromab des Kühlventils 35 auf einfache Art und Weise einstellbar ist.
Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der elektrohydraulischen Getriebesteuerung 7 ist das Schaltelement 39 nicht als Anfahrelement ausgebildet und wird über eine Drossel 41 ausgehend von einem stromab der Drossel 41 angeordneten Niederdruckbereich mit Kühlöl versorgt. Eine strategiefähige Kühlung des Schaltelementes 39 ist dann jedoch nicht in der vorbeschriebenen Art und Weise möglich bzw. vorgesehen.
Wird das Schaltelement 39 auch als Anfahrelement ausgebildet, entspricht dessen Funktionsweise der Funktionsweise des Schaltelementes 65 der Baugruppe 6 des Fahrzeugantriebsstranges 1 gem. 5, wobei das Schaltelement 39 dann in derselben Art und Weise wie das Schaltelement 65 stromab des Kühlventils 35 in das Hydrauliksystem eingebunden wird und strategiefähig mit Kühlöl versorgbar ist. Die in der Zeichnung dargestellte Kühlölversorgung über den Niederdruckbereich ist dann nicht erforderlich.
Sind die Baugruppen 6 der in der Zeichnung dargestellten Fahrzeugantriebsstränge 1 jeweils in das Getriebegehäuse integriert oder an diesem befestigt, sind die Fahrzeugantriebsstränge 1 einfach zu montieren, wobei die Montage dadurch weiter vereinfacht ist, wenn auch die elektrischen Maschinen der Hybridantriebsstränge und die weiteren Trennkupplungen zwischen den Brennkraftmaschinen und den elektrischen Maschinen oder zwischen den elektrischen Maschinen und den Abtrieben mit den Getriebeeinrichtungen jeweils eine bauliche Einheit darstellen bzw. mit diesen eine Modulgruppe ausbilden.
Ist die Getriebeeinrichtung nach der Erfindung als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet, ist das mit dem in Abhängigkeit einer Strategie variierbaren Kühlölvolumenstrom beaufschlagbare Schaltelement der Baugruppe eines der Schaltelemente, welches zum Zu- und Abschalten eines Leistungszweiges des Doppelkupplungsgetriebes vorgesehen ist.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugantriebsstrang
2: Brennkraftmaschine
3: Getriebeeinrichtung
4: Abtrieb
5: elektrische Maschine
6: Baugruppe
7: elektrohydraulische Getriebesteuerung
8: hydrodynamischer Drehmomentwandler
9 bis 16: Drucksteuerventil
17: Ventileinrichtung
18: Ventileinrichtung, Parksperrenventil
18A: Ventilschieber
19: Ventileinrichtung
20: Ventileinrichtung, Positionsventil
20A: Hauptkolben
20B: Zusatzkolben
21 bis 34: Ventileinrichtung
35: weitere Ventileinrichtung, Kühlventil
36: Hydraulikzylinder
37: Federeinrichtung
38: zusätzlicher Drucksteller
39: Schaltelement
40: Kühler
41: Drossel
42: Getriebegehäuse
43: Getriebeausgangswelle
44: Getriebeeingangswelle
61 bis 66: Schaltelement
A bis E: Schaltelement
p_K: Kühlöldruck
p_VS_9: Vorsteuerdruck
p_sys: Systemdruck
Q_K: Kühlölvolumenstrom
S1, S2: Punkt
x_18, x_20: Ventilschieberposition

Claims

Elektrohydraulische Getriebesteuerung (7) mit mehreren elektrisch ansteuerbaren Drucksteuerventilen (9 bis 16) sowie mehreren in Abhängigkeit der Ansteuerung der Drucksteuerventile (9 bis 16) jeweils mit einem hydraulischen Vorsteuerdruck beaufschlagbaren Ventileinrichtungen (17 bis 34), mittels welchen Schaltelemente (A, B, C, D, E) einer Getriebeeinrichtung (3) mit dem jeweils zur Darstellung eines angeforderten Betriebszustandes der Getriebeeinrichtung (3) erforderlichen Ansteuerdruck beaufschlagbar sind, wobei ein weiteres Drucksteuerventil (9) zur Einstellung eines Vorsteuerdruckes (p_VS_9) einer weiteren Ventileinrichtung (35) vorgesehen ist, wobei stromab der weiteren Ventileinrichtung (35) eine Baugruppe (6) eines Fahrzeugantriebsstranges (1) mit einem in Abhängigkeit des Vorsteuerdruckes (p_VS_9) der weiteren Ventileinrichtung (35) und eines damit korrespondierenden Betriebszustandes der weiteren Ventileinrichtung (35) stehenden Kühlölvolumenstrom beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Positionsventil (20) zur hydraulischen Umsetzung einer elektrisch vorgebbaren Wählhebelposition eines Wählhebels von dem Drucksteuerventil (9) mit dem Vorsteuerdruck (p_VS_9) beaufschlagbar ist.
Elektrohydraulische Getriebesteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Ventileinrichtung (35) mit einem druckvariablen Druckreduzierventil ausgebildet ist.
Elektrohydraulische Getriebesteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Ventileinrichtung (35) ein Volumenstromregelventil umfasst.
Elektrohydraulische Getriebesteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem eine Parksperre betätigenden Hydraulikzylinder (36) zusammenwirkendes Parksperrenventil (18) vorgesehen ist.
Elektrohydraulische Getriebesteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Parksperrenventil (18) und dem Positionsventil (20) dasselbe Drucksteuerventil (9) zugeordnet ist.
Elektrohydraulische Getriebesteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Parksperrenventil (18) und das Positionsventil (20) von dem weiteren Drucksteuerventil (9) mit Vorsteuerdruck (p_VS_9) beaufschlagbar sind.
Elektrohydraulische Getriebesteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Parksperrenventil (18), das Positionsventil (20) und die weitere Ventileinrichtung (35) unterschiedliche Ventilcharakteristiken aufweisen.
Elektrohydraulische Getriebesteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der über die weitere Ventileinrichtung (35) der Baugruppe (6) zuführbare Kühlölvolumenstrom über einen stromauf der Ventileinrichtung (35) angeordneten Kühler (40) kühlbar ist.
Getriebeeinrichtung (3) eines Fahrzeugantriebsstranges (1) mit einer elektrohydraulischen Getriebesteuerung (7) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche und einem Getriebegehäuse (42), dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe (6) ein innerhalb oder außerhalb des Getriebegehäuses (42) angeordnetes reibschlüssiges Schaltelement (61, 62, 63, 64, 65, 66) umfasst, das mit dem Kühlölvolumenstrom beaufschlagbar ist.
Getriebeeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das reibschlüssige Schaltelement (61, 64, 66) ein Anfahrelement ist.
Getriebeeinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das reibschlüssige Schaltelement (61, 64) eine Schaltkupplung zur Darstellung einer Übersetzung ist.
Getriebeeinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinrichtung als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist und das reibschlüssige Schaltelement eines der Schaltelemente ist, welches zum Zu- und Abschalten eines Leistungszweiges des Doppelkupplungsgetriebes vorgesehen ist.
Getriebeeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das reibschlüssige Schaltelement (62) im Leistungspfad zwischen einer als hydrodynamischer Drehmomentwandler (8) ausgebildeten Anfahreinrichtung und einem Getriebeausgang angeordnet ist.
Getriebeeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das reibschlüssige Schaltelement zur Überbrückung einer hydraulischen Kupplungseinrichtung, vorzugsweise eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers, vorgesehen ist.
Getriebeeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Getriebegehäuse (42) eine elektrische Maschine (5) angeordnet ist, wobei ein von der elektrischen Maschine (5) erzeugtes Drehmoment in einen Leistungspfad der Getriebeeinrichtung (3) einleitbar ist.
Getriebeeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Getriebeeingangswelle (44) und die elektrische Maschine (5) über das reibschlüssige Schaltelement (66) in Wirkverbindung bringbar sind.
Getriebeeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Getriebeausgangswelle (43) und die elektrische Maschine (5) über das reibschlüssige Schaltelement (61) in Wirkverbindung bringbar sind.
Fahrzeugantriebsstrang (1) mit einer eine elektrohydraulische Getriebesteuerung (7) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweisenden Getriebeeinrichtung (3), mit einer Brennkraftmaschine (2), mit einem Abtrieb (4) und mit der über die weitere Ventileinrichtung (35) mit einem Kühlölvolumenstrom versorgbaren Baugruppe (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe (6) ein reibschlüssiges Schaltelement (61, 62, 63, 64, 65, 66) aufweist, das mit dem Kühlölvolumenstrom beaufschlagbar ist.
Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (2) über das reibschlüssige Schaltelement (61, 62, 63, 64, 65, 66) mit dem Abtrieb (4) in Wirkverbindung bringbar ist.
Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Brennkraftmaschine (2) und einem Getriebeeingang der Getriebeeinrichtung (3) eine elektrische Maschine (5) angeordnet ist.
Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das reibschlüssige Schaltelement (61, 62, 63, 64, 65, 66) zwischen der Brennkraftmaschine (2) und der elektrischen Maschine (5) oder zwischen der elektrischen Maschine (5) und dem Abtrieb (4) vorgesehen ist.
Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das reibschlüssige Schaltelement (62) zwischen einer als hydrodynamischer Drehmomentwandler (8) ausgebildeten Anfahreinrichtung und einem Getriebeeingang angeordnet ist.