DE102009018982A1 - Hydraulische Steuerungsvorrichtung für ein Getriebe eines Hybridantriebs - Google Patents

Hydraulische Steuerungsvorrichtung für ein Getriebe eines Hybridantriebs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuerungsvorrichtung (40) für ein Getriebe (16) eines Hybridantriebs. Um eine hydraulische Steuerungsvorrichtung (40) für ein Getriebe (16) eines Hybridantriebs zur Verfügung zu stellen, die mit einem kleinen Bauraum und kostengünstig herstellbar ist, ist für das erste und das zweite Ventil ein gemeinsames Vorsteuerventil (56) vorgesehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuerungsvorrichtung für ein Getriebe eines Hybridantriebs.
  • Aus der Praxis ist es bekannt, Schaltvorgänge in Getrieben mittels hydraulischer Stellglieder, beispielsweise doppelt-wirkender, hydraulischer Stellzylinder durchzuführen. Zur Betätigung der Stellglieder erfolgt mittels Betätigungsventilen eine Verbindung der Druckkammern der Stellglieder mit einer Druckquelle.
  • Grundsätzlich ist es möglich, Betätigungsventile elektrisch anzusteuern. Bevorzugt werden Betätigungsventile heute in der Praxis jedoch mittels einer hydraulischen Steuerungsvorrichtung hydraulisch angesteuert. Eine auf die Anforderungen eines automatisierten Doppelkupplungsgetriebes abgestimmte hydraulische Steuerungsvorrichtung ist beispielsweise aus der EP 1 916 457 A2 bekannt.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden zur begrifflichen Erfassung drei hydraulische Ebenen unterschieden, nämlich die Ebene der Stellglieder, beispielsweise der Kupplungen und hydraulischen Stellzylinder, die Ebene der Betätigungsventile, über welche die Stellglieder von einer Druckquelle mit einem Druckmedium beaufschlagt werden, und die die Ebene der Steuerung der Stellglieder, auf welcher Vorsteuerventile eingesetzt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steuerungsvorrichtung für ein Getriebe eines Hybridantriebs sowie eine Ventil dafür zur Verfügung zu stellen, die mit einem kleinen Bauraum und kostengünstig herstellbar sind.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Gemäß der Erfindung ist bei einer hydraulischen Steuerungsvorrichtung für ein Getriebe eines Hybridantriebs mit mindestens einem ersten Ventil zur Ansteuerung eines ersten Stellglieds, das einer ersten Kupplung zugeordnet ist, und einem zweiten Ventil, das einem zweiten Stellglied zugeordnet ist, vorgesehen, dass für das erste und das zweite Ventil ein gemeinsames Vorsteuerventil vorgesehen ist. Dadurch wird eine hydraulische Steuerungsvorrichtung für ein Getriebe eines Hybridantriebs zur Verfügung gestellt, die mit einem kleinen Bauraum und kostengünstig herstellbar ist.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mit dem Vorsteuerventil eine erste Kupplung ansteuerbar ist, die als Trennkupplung zwischen einer Brennkraftmaschine und einer E-Maschine ausgebildet ist, und das mit dem Vorsteuerventil ferner ein zweites Stellglied ansteuerbar ist, das als Parksperre ausgebildet ist. Auf diese Weise werden zwei wesentliche Funktionen eines Getriebes, welche auch in räumlich getrennten Aggregaten angeordnet sein können und somit einen Abschnitt eines Antriebstrangs bilden, mit der hydraulischen Steuerungsvorrichtung ansprechbar, so dass die genannten Funktionen stets aufeinander abgestimmt durchgeführt werden und nicht miteinander in Kollision treten können.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Vorsteuerventil als Regel-Magnet-Ventil ausgebildet. Dadurch ist es möglich, die hydraulische Steuerungsvorrichtung in besonders einfacher Art und Weise in eine vorhandene elektronische Getriebesteuerung zu integrieren.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite Ventil der hydraulischen Steuerungsvorrichtung zur Betätigung einer als doppelt wirkender Zylinder ausgebildeten Parksperre ausgebildet. Damit lässt sich eine Parksperre besonders sicher ausführen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Vorsteuerventil auf die Betätigung einer Trennkupplung und insbesondere eines dafür als erstes Ventil vorgesehenen invertierten Regelschiebers abgestimmt ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Vorsteuerventil zur Ansteuerung eines als zweites Ventil vorgesehenen Schaltschiebers ausgebildet, der vorzugsweise auf die Betätigung einer als doppelt wirkender Zylinder ausgebildeten Parksperre abgestimmt ist.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass nacheinander drei Betriebszustände, nämlich insbesondere ein erster Betriebszustand „proportionale Ansteuerung” der Trennkupplung und Parksperre geöffnet, ein zweiter Betriebszustand „Trennkupplung und Parksperre geöffnet” sowie ein dritter Betriebszustand „Trennkupplung geöffnet und Parksperre geschlossen” eingestellt werden. Durch eine solche Ausgestaltung können miteinander kollidierende Schaltzustände einzelner Stellglieder, die sich bei separater Ansteuerung ergeben könnten, sicher vermieden werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
  • Dabei zeigen:
  • 1 einen Antriebsstrang eines Hybrid-Kraftfahrzeugs mit einem Getriebe und einer hydraulischen Steuerungsvorrichtung gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen Darstellung,
  • 2 eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines Schaltschiebers zur Verwendung in der hydraulischen Steuerungsvorrichtung in 1,
  • 3 Kennlinien zu der Steuerungsvorrichtung in 1, und
  • 4 einen Abschnitt der hydraulischen Steuerungsvorrichtung in 1 in schematischer Darstellung.
  • Der in 1 gezeigte Antriebsstrang 10 weist als Antriebsaggregate eine Brennkraftmaschine 12 sowie eine E-Maschine 14 auf. Diese sind über ein Getriebe 16, eine Gelenkwelle 18 und ein Achsgetriebe 20 mit Abtriebswellen 22 kuppelbar.
  • Das Getriebe 16 weist eine Eingangsstufe 24 sowie eine Schaltstufe 26 auf. Die Schaltstufe 26 ist als Automatikgetriebe 28 mit mehreren gekoppelten Planetensätzen ausgebildet.
  • Die Eingangsstufe 24 umfasst einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 30, welcher zwischen der E-Maschine 14 und der Schaltstufe 26 angeordnet und ausgangsseitig mit einer Schaltstufen-Eingangswelle 32 sowie eingangsseitig mit einer E-Maschine-Welle 34 verbunden ist. Ferner weist die Eingangsstufe 24 eine Trennkupplung 36 auf, welche nachfolgend auch als Trennkupplung K0 bezeichnet wird. Die Trennkupplung 36 wird über eine Kupplungseingangswelle 38 von der Brennkraftmaschine 12 angetrieben, und sie ist ausgangsseitig mit der E-Maschinen-Welle 34 verbunden.
  • Das in 1 gezeigte Getriebe 16 wird mittels einer hydraulischen Steuerungsvorrichtung 40 betätigt, welche gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist. Diese hydraulische Steuerungsvorrichtung 40 weist einen ersten Ausgang 42 auf, der mit der Trennkupplung 36 verbunden ist, wobei die Trennkupplung 36 einen Hydraulikteil 44 aufweist, der im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein erstes Stellglied 46 ist. Darüber hinaus weist die hydraulische Steuerungsvorrichtung 40 einen zweiten Ausgang 48 auf, der mit einem zweiten Stellglied 50 verbunden ist, das als ein doppeltwirkender Zylinder 52 eine Parksperre 54 ausgebildet ist. Mit der Parksperre 54 ist eine Abtriebswelle des Getriebes 16 und damit die Gelenkwelle 18 blockierbar.
  • In der hydraulischen Steuerungsvorrichtung 40, mit der auch Gangwechsel der Schaltstufe 26 durchgeführt werden, ist ein Vorsteuerventil 56 (2) vorgesehen, welches gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist. Dieses Vorsteuerventil 56, das ein Schieber-Ventil ist, steuert ein erstes und ein zweites Ventil an, die als Regelschieber 58 bzw. Schaltschieber 60 ausgebildet sind (4).
  • Je nach einer Betriebsstellung des Vorsteuerventils 56 wird eine als Druckquelle P vorgesehene Hydraulikpumpe mit dem ersten Ausgang 42, der an dem Regelschieber 58 ausgebildet ist, verbunden, und zwar derart, dass ein proportionaler, invertierter Ausgangsdruck bereitgestellt wird.
  • Ferner wird eine in eine der zwei Leitungen des zweiten Ausgangs 48, der an dem Schaltschieber 60 ausgebildet ist, mit der Druckquelle P verbunden. Der Schaltschieber 60 schaltet bei einem Vorsteuerdruck von etwa 3,1 bar von einer seiner Ausgangsleitungen auf die andere Ausgangsleitung um.
  • Um die vorgenannte Charakteristik des Regelschiebers 58 zu bewirken, sind an diesem zwei Ausgangspfade, nämlich ein erster Ausgangspfad 62 und ein zweiter Ausgangspfad 64 gebildet, wobei der erste Ausgangspfad 62 sowie der zweite Ausgangspfad 64 in einem Ventilgehäuse (nicht gezeigt) des Regelschiebers 58 zusammengefasst sind. Darüber hinaus weist der Regelschieber 58 Tankabflüsse 68 auf.
  • Mit dem Vorsteuerventil 56, an das eine Versorgungsdruckleitung 66 angeschlossen ist, die einen Versorgungsdruck von etwa 5,5 bar liefert, sind durch Ansteuerung des Regelschiebers 58 und des Schaltschiebers 60 nacheinander drei Betriebszustände des Getriebes 16 einstellbar, nämlich ein erster Betriebszustand 70 (3) „proportionale Ansteuerung der Trennkupplung und Parksperre geöffnet”, ein zweiter Betriebszustand 72 „Trennkupplung und Parksperre geöffnet” sowie ein dritter Betriebszustand 74 „Trennkupplung geöffnet und Parksperre geschlossen”.
  • In 3 ist ein sich in dem ersten Betriebszustand 70 in Abhängigkeit von einem Vorsteuerdruck, der durch das Vorsteuerventil 56 geliefert wird, ergebender Kupplungsdruck 76 mit einem unteren Toleranzbereich 78 und einem oberen Toleranzbereich 80 angegeben. Ferner zeigt 3 einen Sicherheitsbereich 82.
  • Zur Einstellung des ersten Betriebszustands 70 werden in einem Vorsteuerdruckbereich von 0 bis etwa 2,0 bar der erste und der zweite Ausgangspfad 62, 64 des Regelschiebers 58 derart angesprochen, dass diese über den ersten Ausgang 42 dem Hydraulikteil 44 der Trennkupplung 36 einen Druck zur Verfügung stellen, welcher bei 0 bar Vorsteuerdruck maximal ist und etwa 15 bar beträgt, und welcher bei ansteigendem Vorsteuerdruck linear auf 0 bar Kupplungsdruck abgesenkt wird. Im ersten Betriebszustand 70 steuert ferner das Vorsteuerventil 56 den Schaltschieber 60 derart an, dass über den zweiten Ausgang 48 die Parksperre geöffnet ist.
  • In dem zweiten Betriebszustand sind die Trennkupplung 36 und die Parksperre 54 durch eine von dem Vorsteuerventil 56 veranlasste Ansteuerung des Regelschiebers 58 bzw. des Schaltschiebers 60 geöffnet, denn an dem Regelschieber 58 ist ein Ventilkolben 84 bei einem Vorsteuerdruck über 2,0 bar in seine eine Endstellung gefahren, in welcher der Ausgangsdruck an den Ausgangspfaden 62, 64 und damit an dem ersten Ausgang 42 0,0 bar beträgt.
  • In dem dritten Betriebszustand 74 ist die Trennkupplung über den ersten Ausgangspfad 62 geöffnet, die Parksperre jedoch geschlossen.
  • Die vorgenannten Betriebszustände ergeben sich allein durch eine Änderung des Vorsteuerdrucks, den das Vorsteuerventil 56, das ein Regel-Magnetventil ist, liefert, denn das Vorsteuerventil 56, der Regelschieber 58 und der Schaltschieber 60 sind dementsprechend aufeinander abgestimmt.
  • Die Erfindung ist insbesondere für ein Getriebe eines Hybridfahrzeugs mit P2-Architektur geeignet und gemäß der besonders bevorzugten Ausführungsform auf ein solches Getriebe abgestimmt, wobei statt einer nassen Anfahrkupplung, eine Trennkupplung sowie ein Drehmomentenwandler vorgesehen sind. Dies sorgt insbesondere bei SUVs für einen hohen Anfahrkomfort. Hinsichtlich der Gangwechselfunktion der hydraulischen Steuerungsvorrichtung kann auf aus dem Stand der Technik bekannte Schaltlogiken zurückgegriffen werden.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform liefert das RMV K0 einen Vorsteuerdruck (Ausgangsdruck) von 0,0 bar bis 5,0 bar. Es dient zur Vorsteuerung der Elemente Regelschieber K0 und Schaltschieber P-nP. Der Schaltschieber P-nP wird so ausgelegt, dass dieser erst bei einem Druck von 3,1 bar umschaltet. Der Regelschieber K0 ist ein invertierter Regelschieber. Er liefert bei einem Vorsteuerdruck von 0,0 bar den maximalen Kupplungsdruck von 15,0 bar. Von 0,0 bar bis 2,0 bar Vorsteuerdruck ergibt sich ein Kupplungsdruck von 15,0 bar bis 0,0 bar. Bei einem Vorsteuerdruck über 2,0 bar ist der Kupplungsdruck 0,0 bar. Die einzelnen Bereiche sind durch Toleranzrechnung so abgesichert, dass sich keine Überschneidung ergibt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 1916457 A2 [0003]

Claims (7)

  1. Hydraulische Steuerungsvorrichtung für ein Getriebe eines Hybridantriebs, mit mindestens einem ersten Ventil zur Ansteuerung eines ersten Stellglieds (46), das einer ersten Kupplung (36) zugeordnet ist, und einem zweiten Ventil, das einem zweiten Stellglied (50) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass für das erste und das zweite Ventil als ein gemeinsames Vorsteuerventil (56) vorgesehen ist.
  2. Hydraulische Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Vorsteuerventil eine erste Kupplung ansteuerbar ist, die als Trennkupplung (36) zwischen einer Brennkraftmaschine (12) und einer E-Maschine (14) ausgebildet ist, und dass mit dem Vorsteuerventil ein zweites Stellglied (50) betätigbar ist, das als Parksperre (54) ausgebildet ist.
  3. Hydraulische Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil als Regel-Magnet-Ventil ausgebildet ist.
  4. Hydraulische Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventil zur Betätigung einer als doppelt-wirkender Zylinder (52) ausgebildeten Parksperre (54) ausgebildet ist.
  5. Hydraulische Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil auf die Betätigung einer Trennkupplung (36) und insbesondere eines dafür als erstes Ventil vorgesehenen invertierten Regelschiebers (58) abgestimmt ist.
  6. Hydraulische Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil zur Ansteuerung eines als zweites Ventil vorgesehenen Schaltschiebers (60) ausgebildet ist, der vorzugsweise auf die Betätigung einer als doppelt-wirkender Zylinder (52) ausgebildeten Parksperre (54) abgestimmt ist.
  7. Hydraulische Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nacheinander drei Betriebszustände, nämlich insbesondere ein erster Betriebszustand (70) „proportionale Ansteuerung der Trennkupplung und Parksperre geöffnet”, ein zweiter Betriebszustand (72) „Trennkupplung und Parksperre geöffnet” sowie ein dritter Betriebszustand (74) „Trennkupplung geöffnet und Parksperre geschlossen” eingestellt werden.
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