DE102010015602A1

DE102010015602A1 - Fahrzeuganfahrvorrichtung mit einer Fluidkupplung und einem Elektromotor

Info

Publication number: DE102010015602A1
Application number: DE102010015602A
Authority: DE
Inventors: Victor M. Ann Arbor Roses; John C. Saline Schultz
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-04-23
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2011-03-31
Also published as: CN101922551B; US8109857B2; US20100273606A1; CN101922551A

Abstract

Ein Automatiklastschaltgetriebe enthält eine hydrodynamische Fluidantriebsvorrichtung, eine erste Reaktionskupplung, die in Reihe mit der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung angeordnet ist, eine Kupplung mit variabler Kapazität, die parallel zu der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung angeordnet ist, und einen Elektromotor, der in Reihe mit der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung und mit der ersten Reaktionskupplung angeordnet ist. Ein Verfahren zum Steuern des Automatikgetriebes enthält das Schleifenlassen der ersten Reaktionskupplung entsprechend einem Einlegen des ersten Gangs, um ein Anfahrmanöver im ersten Gang zu bewirken, wenn eine Maschinenlast bei oder über einem ersten vorgegebenen Wert liegt. Das Verfahren enthält die Schritte des vollständigen Einrückens der ersten Reaktionskupplung entsprechend dem Einlegen des ersten Gangs, wenn die Maschinenlast unter dem ersten vorgegebenen Wert liegt, des Schleifenlassens der Kupplung mit variabler Kapazität entsprechend dem Einlegen des ersten Gangs, wenn die Maschinenlast unter einem zweiten vorgegebenen Wert liegt, des vollständigen Einrückens einer zweiten Reaktionskupplung entsprechend dem Einlegen des richtigen Gangs, des Druckentlastens der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung entsprechend dem zweiten Gang und des Unterstromsetzens des Elektromotors entsprechend einem Einlegen des zweiten Gangs, wobei der Elektromotor eine Turbine der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung antreibt, die weiter Fluid aus der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung entfernt.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Mechanismus und auf ein Verfahren zum Steuern eines Automatiklastschaltgetriebes.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt bieten lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung und können einen oder keinen Stand der Technik bilden.
In Automatiklastschaltgetrieben werden Übersetzungsverhältnisänderungen durch wahlweises Verbinden von Elementen von Planetenradsätzen bewirkt. Dies wird dadurch ausgeführt, dass Drehmomentübertragungsvorrichtungen wie etwa Bremsen oder Kupplungen wahlweise eingerückt werden. Für jede Übersetzungsverhältnisänderung gibt es eine entsprechende Sequenz des Ausrückens einer weggehenden Kupplung und des Einrückens einer herankommenden Kupplung. Dadurch, dass den Kupplungen eine geregelte Fluiddruckzunahme zugeführt wird, kann das glatte Einrücken und Ausrücken der Kupplungen ausgeführt werden.
Außerdem nutzen eine Mehrzahl von Automatiklastschaltgetrieben zwischen der Leistungsquelle (der Maschine) und einer Mehrgangkonfiguration wie etwa der oben diskutierten Planetenradanordnung ein hydrodynamisches Fluidantriebselement wie etwa einen Drehmomentwandler oder eine Fluidkupplung. Dieses hydrodynamische Fluidantriebselement wird ermöglichen, dass das Fahrzeug zur Ruhe kommt, ohne die Maschine zu blockieren, und wird eine Maßnahme zur Isolation bereitstellen, die verhindert, dass durch die Zündereignisse der Maschine verursachte Torsionsschwingungen über den Antriebsstrang übertragen werden.
Wie gut bekannt ist, ist das hydrodynamische Fluidantriebselement ein schleifendes Getriebe, das beim Fahrzeuganfahren einen hohen Wirkungsgradverlust aufweist. Dieser Verlust nimmt ab, ist aber weiter vorhanden, während sich das hydrodynamische Fluidantriebselement bei hoher Drehzahl und niedrigem Drehmoment einem Drehzahlverhältnis von 1 zu 1 annähert.
Die Festbremsdrehzahl des hydrodynamischen Fluidantriebselements ist eine wichtige Betrachtung für das richtige Fahrzeuganfahren. Die Festbremsdrehzahl ist diejenige Drehzahl, bei der das hydrodynamische Fluidantriebselement die Maschinendrehzahl hält und keine weitere Zunahme zulässt. Die Festbremsdrehzahl wird üblicherweise auf der Grundlage der Maschinendrehmomenteigenschaft, des Fahrzeuggewichts, der Fahrzeug-Einschaltdauer usw. gewählt Eine richtig gewählte Festbremsdrehzahl lässt zu, dass die Maschine bis zu dem Spitzendrehmomentbereich rotiert, um ein kräftiges Fahrzeuganfahren zu bewirken. Während der Verwendung kann die Festbremsdrehzahl des Wandlers nicht geändert oder abgestimmt werden, so dass es bei der Auswahl der Festbremsdrehzahl bestimmte Abwägungen wie etwa den Teillastwirkungsgrad gibt.
Wenn ein hydrodynamisches Fluidantriebselement aber mit einer spezifischen Festbremsdrehzahl gewählt worden ist, kann diese Festbremsdrehzahl aber unabhängig von sich ändernden Bedingungen oder Umständen nicht eingestellt werden. Somit ist es erwünscht, die effektive Festbremsdrehzahl des hydrodynamischen Fluidantriebselements ändern zu können. Unter bestimmten Umständen ist eine höhere Festbremsdrehzahl erwünscht, um die Anfahrleistung des Getriebes zu verbessern. Unter bestimmten Umständen ist eine niedrigere Festbremsdrehzahl nützlich, indem ausreichende Anfahrleistung bereitgestellt wird, während der Wirkungsgrad oder andere Leistungsparameter verbessert werden.
Andere Betrachtungen wurden auf die Verbesserung des Gesamtwirkungsgrads des Getriebes gerichtet. Zum Beispiel ist die Verwendung einer Anlasskupplung anstelle eines Drehmomentwandlers vorgeschlagen worden und wird in einigen Fällen genutzt. Das Erscheinen elektronischer Steuerungen verbessert den Betrieb einer Anfahrkupplung als einer Fahrzeuganfahrvorrichtung. Allerdings ist die Kupplung eine rotierende Vorrichtung mit allen Komplexitäten, die einer solchen Vorrichtung zugeordnet sind. Die Steuerung benötigt beträchtliche Genauigkeit, um gleichbleibende Füllzeiten sicherzustellen und um veränderliche Fluidlecks bei den Dichtungen der rotierenden Welle zu kompensieren. Dies erfordert über einen weiten Bereich von Betriebsanforderungen genaue Hydraulikströmungsvolumina und eine genaue Drucksteuerung. Die Starterkupplung erfüllt die Anforderungen des hydrodynamischen Fluidantriebselements. Diese enthalten z. B. Schalt- und Anfahrqualität, Endantriebsisolation, Masse, Spitzenbeschleunigung und Haltbarkeit.
ZUSAMMENFASSUNG
In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Steuern eines an einer Maschine angebrachten Automatiklastschaltgetriebes geschaffen. Das Getriebe enthält eine hydrodynamische Fluidantriebsvorrichtung, eine erste Reaktionskupplung, die in Reihe mit der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung angeordnet ist, eine Kupplung mit variabler Kapazität, die parallel zu der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung angeordnet ist, und einen Elektromotor, der in Reihe mit der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung und mit der ersten Reaktionskupplung angeordnet ist. Das Verfahren umfasst das Überwachen der Maschinenlast, das vollständige Einrücken der Kupplung für den ersten Gang und das teilweise Einrücken der Kupplung mit variabler Kapazität, wenn die Maschinenlast unter einem ersten vorgegebenen Wert liegt, das vollständige Einrücken der Kupplung für den ersten Gang und das Ausrücken der Kupplung mit variabler Kapazität, wenn die Maschinenlast über dem ersten vorgegebenen Wert und unter einem zweiten vorgegebenen Wert liegt, das teilweise Einrücken der Kupplung für den ersten Gang und das Ausrücken der Kupplung mit variabler Kapazität, wenn die Maschinenlast über dem zweiten vorgegebenen Wert liegt, das Ausrücken der Kupplung für den ersten Gang und das Einrücken einer Kupplung für den zweiten Gang, das Unterstromsetzen des Elektromotors, das Druckentlasten der hydrodynamische Fluidantriebsvorrichtung und das Antreiben der Turbine mit dem Elektromotor, um die hydrodynamische Fluidantriebsvorrichtung teilweise zu leeren.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält das Verfahren zum Steuern des Automatiklastschaltgetriebes ferner das Ausrücken der ersten Reaktionskupplung entsprechend dem Einlegen des ersten Gangs, wenn das Automatiklastschaltgetriebe entweder in einem Fahr- oder in einem Neutral-Gangzustand ist und die Maschine im Leerlauf ist.
In einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die hydrodynamische Fluidantriebsvorrichtung eine Fluidkupplung.
In einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Kupplung mit variabler Kapazität eine Kupplung mit elektronisch gesteuerter Kapazität.
Eine andere Ausführungsform des Automatiklastschaltgetriebes der vorliegenden Offenbarung enthält einen Elektromotor, eine hydrodynamische Fluidkupplungsvorrichtung, eine Kupplung mit variabler Kapazität in paralleler Beziehung mit der hydrodynamischen Fluidkupplungsvorrichtung, wobei die Kupplung mit variabler Kapazität zum Schleifen während eines Anfahrmanövers im ersten Gang betreibbar ist, und eine erste Reaktionskupplung in Reihenbeziehung mit der hydrodynamischen Fluidkupplungsvorrichtung. Die erste Reaktionskupplung ist zum Schleifen während eines Anfahrmanövers im ersten Gang betreibbar. Der Elektromotor ist antriebstechnisch in Reihenbeziehung mit der hydrodynamischen Fluidkupplungsvorrichtung, mit der Kupplung mit variabler Kapazität und mit der ersten Reaktionskupplung verbunden.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die hydrodynamische Fluidantriebsvorrichtung eine Fluidkupplung.
In einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Kupplung mit variabler Kapazität eine Kupplung mit elektronisch gesteuerter Kapazität.
In einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält das Automatiklastschaltgetriebe ferner ein Eingangselement, das antriebstechnisch mit der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung und mit der Kupplung mit variabler Kapazität verbunden ist, wobei das Eingangselement einen Dämpfer enthält.
In einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält das Automatiklastschaltgetriebe ferner ein Verbindungselement, das antriebstechnisch mit der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung, mit der Kupplung mit variabler Kapazität und mit dem Elektromotor verbunden ist. Das Verbindungselement enthält einen Dämpfer.
In einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält der Dämpfer ein nachgiebiges Element und eine Sperrkupplung.
In einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält das Automatiklastschaltgetriebe ferner eine zweite Reaktionskupplung in Reihenbeziehung mit der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung und mit dem Elektromotor.
Eine andere Ausführungsform eines Verfahrens zum Steuern eines Automatiklastschaltgetriebes der vorliegenden Offenbarung enthält das Bereitstellen einer hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung, das Bereitstellen einer Reaktionskupplung für den ersten Gang in Reihe mit der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung, das Bereitstellen einer Kupplung mit variabler Kapazität in paralleler Beziehung mit der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung, das Bereitstellen eines Elektromotors in Reihenbeziehung mit der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung und mit der Reaktionskupplung für den ersten Gang, das Bereitstellen einer Maschine, die an dem Getriebe angebracht ist, das Schleifenlassen der Reaktionskupplung für den ersten Gang, um das Anfahrmanöver im ersten Gang zu bewirken, wenn eine Maschinenlast bei oder über einem ersten vorgegebenen Wert liegt, und das vollständige Einrücken der Reaktionskupplung für den ersten Gang entsprechend dem Einlegen des ersten Gangs, wenn die Maschinenlast unter dem ersten vorgegebenen Wert liegt, das Schleifenlassen der Kupplung mit variabler Kapazität entsprechend dem Einlegen des ersten Gangs, wenn die Maschinenlast unter einem zweiten vorgegebenen Wert liegt; das vollständige Einrücken einer zweiten Reaktionskupplung entsprechend einem Einlegen des zweiten Gangs, das Druckentlasten der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung entsprechend dem zweiten Gang und das Unterstromsetzen des Elektromotors entsprechend einem Einlegen des zweiten Gangs, während der Elektromotor eine Turbine der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung antreibt, die weiter Fluid aus der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung entfernt.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält das Verfahren zum Steuern eines Automatiklastschaltgetriebes ferner das Ausrücken der Reaktionskupplung für den ersten Gang, wenn das Automatiklastschaltgetriebe entweder in einem Fahr- oder in einem Neutral-Gangzustand ist und die Maschine im Leerlauf ist.
In einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die hydrodynamische Fluidantriebsvorrichtung eine Fluidkupplung.
In einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält das Verfahren zum Steuern eines Automatiklastschaltgetriebes ferner das Bereitstellen eines Dämpfers in Reihenbeziehung mit der Maschine und mit der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung.
Weitere Aufgaben, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung gehen mit Bezug auf die folgende Beschreibung und auf die beigefügten Zeichnungen hervor, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf dieselbe Komponente, auf dasselbe Element oder auf dasselbe Merkmal beziehen.
ZEICHNUNGEN
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Darstellung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken;
1 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Antriebsstrangs gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Antriebsstrangs gemäß der vorliegenden Offenbarung;
3 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Antriebsstrangs gemäß der vorliegenden Offenbarung in einem Betriebsmodus des Anfahrens im ersten Gang;
4 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Antriebsstrangs gemäß der vorliegenden Offenbarung in einem Betriebsmodus des zweiten Gangs oder höher; und
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Betriebsbedingung des Antriebsstrangs gemäß dem Gangzustand und der Maschinenlast gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In 1 ist ein Antriebsstrang gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Der Antriebsstrang 10 enthält eine erste oder primäre Leistungsquelle 12, eine zweite oder sekundäre Leistungsquelle 14, eine Fluidkupplungsvorrichtung 16, ein Getriebe 18 und einen Achsantriebsmechanismus 20. In dem gegebenen Beispiel ist die erste Leistungsquelle 12 eine Brennkraftmaschine, wobei die erste Leistungsquelle 12 aber ein Elektromotor oder eine Elektromaschine sein kann, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die erste Leistungsquelle 12 enthält ein Ausgangselement 22. Die erste Leistungsquelle 12 ist betreibbar, um ein Ausgangsdrehmoment oder Ausgangsleistung für das Ausgangselement 22 bereitzustellen. Die zweite Leistungsquelle 14 ist vorzugsweise ein Elektromotor, der einen Stator und einen Rotor aufweist, wie er im Gebiet bekannt ist.
Die Fluidkupplungsvorrichtung 16 enthält einen Pumpenabschnitt 24 und einen Turbinenabschnitt 26. Die Fluidkupplungsvorrichtung 16 enthält ein Hydraulikfluid wie etwa ein Öl, das sich innerhalb des Pumpenabschnitts 24 und des Turbinenabschnitts 26 befindet, das den Pumpenabschnitt 24, wie im Gebiet bekannt ist, hydrodynamisch mit dem Turbinenabschnitt 26 koppelt. Der Pumpenabschnitt 24 ist mit dem Ausgangselement 22 der ersten Leistungsquelle 12 verbunden. Der Turbinenabschnitt 24 ist mit einem ersten Zwischen- oder Verbindungselement 28 verbunden. Die Fluidkupplungsvorrichtung 16 befindet sich vorzugsweise in einem Glockengehäuseabschnitt 30 vor dem Getriebe 18.
Das Getriebe 18 ist vorzugsweise ein Mehrgang-Automatiklastschaltgetriebe und enthält eine Getriebegehäuseeingangswelle 32 und eine Getriebeausgangswelle 34. Die Getriebegehäuseeingangswelle 32 ist mit der zweiten Leistungsquelle 14 verbunden. Eine mechanische Getriebepumpe 36 ist mit der Getriebegehäuseeingangswelle 32 verbunden und zum Bereitstellen von Druckhydraulikfluid für die verschiedenen Komponenten des Getriebes 18 betreibbar. Ferner enthält das Getriebe 18 eine Mehrzahl von Zahnradsätzen (nicht gezeigt) und Drehmomentübertragungsvorrichtungen (nicht gezeigt), die zusammenwirken, um zwischen der Getriebegehäuseeingangswelle 32 und der Getriebeausgangswelle 34 eine Mehrzahl von Vorwärts- und Rückwärtsübersetzungsverhältnissen oder -drehzahlverhältnissen bereitzustellen.
Der Achsantriebsmechanismus 20 ist mit der Getriebeausgangswelle 34 verbunden. Der Achsantriebsmechanismus 20 kann verschiedene Komponenten aufweisen, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, und kann ein Differential, Achsen und Antriebsräder enthalten.
Ferner enthält der Antriebsstrang 10 eine Kupplung 38 mit variabler Kapazität parallel zu der Fluidkupplungsvorrichtung 16. Genauer ist die Kupplung 38 mit variabler Kapazität mit dem Maschinenausgangselement 22 und mit der Getriebegehäuseeingangswelle 32 verbunden. Die Kupplung 38 mit variabler Kapazität ist zum Verriegeln des Maschinenausgangselements 22 mit der Getriebegehäuseeingangswelle 32 betreibbar, um dadurch zu ermöglichen, dass sie im Einklang rotieren. Durch Verriegeln der Getriebegehäuseeingangswelle 32 mit dem Maschinenausgangselement 22 wird dadurch, dass die Schleifverluste der Fluidkupplungsvorrichtung 16 verringert werden, der Wirkungsgrad des Antriebsstrangs 10 erhöht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kupplung 38 mit variabler Kapazität eine Kupplung mit elektronisch gesteuerter Kapazität. Die Kupplung mit elektronisch gesteuerter Kapazität ermöglicht, dass zwischen der Getriebegehäuseeingangswelle 32 und dem Maschinenausgangselement 22 ein geringer Schleifbetrag auftritt. Das Schleifen entkoppelt die Getriebegehäuseeingangswelle 32 und das Maschinenausgangselement 22 und hilft, das Getriebe 18 von durch die Zündereignisse der primären Leistungsquelle 12 zu dem Rest des Antriebsstrangs 10 erzeugten Torsionsschwingungen zu dämpfen.
Die Kupplung 38 mit variabler Kapazität enthält eine Mehrzahl von Gegenanpressplatten 58, die mit einer Mehrzahl von Reibscheiben 60 verschachtelt sind. Jede der Reibscheiben 60 weist eine erste Reibbelagschicht 62 und eine zweite Reibbelagschicht 64 auf, die jeweils auf gegenüberliegenden Seiten der Reibscheibe 60 angeordnet sind. Die Reibbelagschichten 62 und 64 sind jeweils mit den Gegenanpressplatten 58 reibungstechnisch in Eingriff.
In dem gegebenen Beispiel enthält das Maschinenausgangselement 22 einen Dämpfer 40 in Reihe mit der Überbrückungskupplung 40 und mit der ersten Leistungsquelle 12. Der Dämpfer 40 arbeitet so, dass er die durch die Zündereignisse der ersten Leistungsquelle 12 erzeugten Torsionsschwingungen weiter isoliert. Der Dämpfer 40 kann ein nachgiebiges Element 42 wie etwa eine Feder enthalten. Außerdem kann der Dämpfer 40 eine Sperrkupplung 44 enthalten, die betreibbar ist, um das nachgiebige Element 42 zu umgehen. Die Sperrkupplung 44 ist nützlich beim Starten oder Anhalten der primären Leistungsquelle 12, da die primäre Leistungsquelle 12 bei niedrigen Maschinendrehzahlen eine Resonanz erzeugen kann.
Ferner enthält der Antriebsstrang 10 eine Reaktionskupplung 46 für den ersten Gang, die sich innerhalb des Getriebes 18 befindet und mit der Getriebegehäuseeingangswelle 32 und mit der Getriebeausgangswelle 34 verbunden ist. Die Reaktionskupplung 46 für den ersten Gang ist wahlweise einrückbar und betreibbar, um die Getriebegehäuseeingangswelle 32 wahlweise mit der Getriebeausgangswelle 34 zu verriegeln, zu entriegeln und teilweise einzurücken. Vorzugsweise ist die Reaktionskupplung [engl.: ”reaction clutches”] 46 eine fluidbetriebene Mehrscheibenkupplung. Die Reaktionskupplung 46 wird durch herkömmliche elektrohydraulische Mechanismen, nicht gezeigt, die eine Hydraulikventilanordnung und eine elektronische Steuereinheit (ECU), die einen herkömmlichen programmierbaren Digitalcomputer aufweist, enthalten, wahlweise in den eingerückten und in den ausgerückten Zustand gesteuert. Die Reaktionskupplung 46 wird gemäß Leistungs- und Betriebssignalen wie etwa z. B. Maschinendrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit und Maschinendrehmoment, um einige zu nennen, eingerückt und ausgerückt. Der Fachmann auf dem Gebiet der Getriebesteuerung ist vertraut mit den vielen Merkmalen und Funktionen, die bei elektronischen Steuerungen verfügbar sind.
Die Reaktionskupplung 46 enthält eine Mehrzahl von Gegenanpressplatten 48, die mit einer Mehrzahl von Reibscheiben 50 verschachtelt sind. Jede der Reibscheiben 50 weist eine erste Reibbelagschicht 52 und eine zweite Reibbelagschicht 54 auf, die jeweils auf gegenüberliegenden Seiten der Reibscheibe 50 angeordnet sind. Die Reibbelagschichten 52 und 54 sind mit den Gegenanpressplatten 48 reibungstechnisch in Eingriff.
1 ist eine schematische Darstellung des Antriebsstrangs 10, die den Neutral-/Fahren-Gangzustand und den Maschine-Leerlauf-Betriebsmodus darstellt. In diesem Modus ist die Reaktionskupplung 36 für den ersten Gang ausgerückt, wodurch die Getriebeausgangswelle 34 von der Getriebegehäuseeingangswelle 32 entkoppelt ist, wodurch die an den Turbinenabschnitt 26 der Fluidkupplungsvorrichtung 16 übermittelte Reaktionskraft minimiert wird. Im Ergebnis werden die durch Schleifenlassen der Fluidkupplungsvorrichtung 16 erzeugten parasitären Verluste minimiert.
Bezugnehmend auf 2 ist eine schematische Darstellung des Antriebsstrangs 10 gezeigt, die eine andere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. In dieser Ausführungsform enthält das erste Zwischen- oder Verbindungselement 28 einen Dämpfer 40 in Reihe mit der Kupplung 38 mit variabler Kapazität und mit der Getriebegehäuseeingangswelle 32. Der Dämpfer 40 arbeitet so, dass er die durch die Zündereignisse der ersten Leistungsquelle 12 erzeugten Torsionsschwingungen, die über das Maschinenausgangselement 22 und die Kupplung 38 mit variabler Kapazität übertragen werden, weiter isoliert. Der Dämpfer 40 kann ein nachgiebiges Element 42 wie etwa eine Feder enthalten. Der Dämpfer 40 kann außerdem eine Sperrkupplung 44 enthalten, die zum Umgehen des nachgiebigen Elements 42 betreibbar ist. Die Sperrkupplung 44 ist nützlich beim Starten oder Anhalten der primären Leistungsquelle 12, da die primäre Leistungsquelle 12 bei niedrigen Drehzahlen eine Resonanz erzeugen kann.
Bezugnehmend auf 3 ist eine schematische Darstellung des Antriebsstrangs 10 gezeigt, die den Anfahrbetriebsmodus im ersten Gang darstellt. In diesem Modus wird die Fluidkupplungsvorrichtung 16 mit Hydraulikfluid gefüllt und beladen, wird die zweite Leistungsquelle 14 optional eingerückt, um der Getriebegehäuseeingangswelle 32 zusätzliches Drehmoment zuzuführen, und können die Reaktionskupplung 46 für den ersten Gang und die Kupplung 38 mit variabler Kapazität in einer Schleifbedingung gesteuert werden, um die Festbremsdrehzahl des Getriebes 10 zu ändern. Genauer wird die Reaktionskupplung 46 für den ersten Gang in einer Schleifbedingung gesteuert, um die Festbremsdrehzahl des Getriebes 10 zu erhöhen. Durch Schleifenlassen der Reaktionskupplung 46 für den ersten Gang kann die erste Leistungsquelle 12 bis auf ihr Spitzendrehmoment rotieren, während die Fluidkupplungsvorrichtung 16 alles Drehmoment von der ersten Leistungsquelle überträgt. Dies ermöglicht ein kräftiges Fahrzeuganfahren und erhöht somit effektiv die Festbremsdrehzahl des Getriebes 10. Um die Festbremsdrehzahl des Getriebes 10 zu verringern, wird die Kupplung 38 mit variabler Kapazität in einer Schleifbedingung gesteuert und die Reaktionskupplung 46 für den ersten Gang effektiv verriegelt, um die Getriebegehäuseeingangswelle 32 und die Getriebeausgangswelle 34 zu verbinden. Durch Schleifenlassen der Kupplung 38 mit variabler Kapazität und Verriegeln der Reaktionskupplung 46 für den ersten Gang umgeht ein Teil des Drehmoments von der ersten Leistungsquelle 12 für irgendeine gegebene Drehzahl der ersten Leistungsquelle 12 die Fluidkupplungsvorrichtung 16 über die Kupplung mit variabler Kapazität zu der verriegelten Reaktionskupplung 46 für den ersten Gang und zu der Getriebeausgangswelle 34. Tatsächlich verringert das Schleifenlassen der Kupplung 38 mit variabler Kapazität die Festbremsdrehzahl des Getriebes 10. Das Ergebnis ist ein Getriebe 10, das auf verschiedene Maschinendrosseleinstellungen abstimmbar ist. Aufmerksam keit sollte auf die Auswahl der Materialien für die Reibbelagschichten 62 und 64 gerichtet werden, da sie nun einer härteren Einschaltdauer ausgesetzt sind.
In 4 ist der Antriebsstrang 10 in einem Betriebsmodus für den zweiten Gang und höher gezeigt. In diesem Betriebsmodus ist die Fluidkupplungsvorrichtung 16 nur teilweise mit Hydraulikfluid gefüllt, wodurch Spinverluste innerhalb der Fluidkupplungsvorrichtung 16 verringert werden, wobei die Reaktionskupplung 46 für den ersten Gang geschlossen oder vollständig eingerückt ist und die Kupplung 38 mit variabler Kapazität geschlossen oder vollständig eingerückt ist. Dementsprechend wird zwischen dem Maschinenausgangselement 22 und der Getriebegehäuseeingangswelle 32 eine Schlupf-Null-Bedienung aufrechterhalten und wird zwischen der Getriebegehäuseeingangswelle 32 und der Getriebeausgangswelle 34 eine Schlupf-Null-Bedienung aufrechterhalten.
Im rein elektrischen Betriebsmodus, in dem die primäre Leistungsquelle 12 ausgerückt ist und die zweite Leistungsquelle 14 eingerückt ist, trennt die Kupplung 38 mit variabler Kapazität das Maschinenausgangselement 22 von dem ersten Zwischen- oder Verbindungselement 28. Die Fluidkupplungsvorrichtung 16 verringert die Fluidmenge weiter unter Verwendung von Drehmoment von der zweiten Leistungsquelle 14 zum Drehen der Turbine 26 und Pumpen des Fluids von der Fluidkupplungsvorrichtung 16, so dass Rotationsverluste im rein elektrischen Modus weiter verringert werden.
Die in 2 gezeigte Betriebsbedingung ist bei hoher Maschinenlast wirksam. Für niedrige MAP-Werte wird die in 3 gezeigte Betriebsbedingung angewiesen.
Bezugnehmend auf 5 ist eine Zusammenfassung der Betriebsbedingungen des Antriebsstrangs 10 in einem Tabellenformat gezeigt. Für einen gegebenen Gangzustand und eine gegebene Maschinenlast ist der Betrieb der verschiedenen Komponenten des Antriebsstrangs 10 angegeben. Zum Beispiel ist in einem Zustand des ersten Gangs mit Maschinenlast unter einem ersten vorgegebenen Wert die Kupplung 46 für den ersten Gang vollständig eingerückt und die variable Kupplung 38 ausgerückt.
Die Vorteile der vorliegenden Offenbarung können verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit, verbesserte Fahrbarkeit über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen und verbesserte Überbrückungskupplungsleistung enthalten. Außerdem kann die vorliegende Offenbarung Kosten, Masse und Konfektionierungsanforderungen verringern, indem sie in einigen Anwendungen den Stator innerhalb des Drehmomentwandlers beseitigt oder die Verwendung eines kleineren Drehmomentwandlers ermöglicht.
Die Beschreibung der Offenbarung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft, und Änderungen, die nicht vom Hauptpunkt der Offenbarung abweichen, sollen im Umfang der Offenbarung liegen. Solche Abweichungen werden nicht als Abweichung von dem Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Offenbarung angesehen.

Claims

Verfahren zum Steuern eines an einer Maschine angebrachten Automatiklastschaltgetriebes, wobei das Getriebe eine hydrodynamische Fluidantriebsvorrichtung, eine erste Reaktionskupplung, die in Reihe mit der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung angeordnet ist, eine Kupplung mit variabler Kapazität, die parallel zu der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung angeordnet ist, und einen Elektromotor, der in Reihe mit der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung und mit der ersten Reaktionskupplung angeordnet ist, enthält, wobei das Verfahren umfasst: Überwachen der Maschinenlast; vollständiges Einrücken der Kupplung für den ersten Gang und teilweises Einrücken der Kupplung mit variabler Kapazität, wenn die Maschinenlast unter einem ersten vorgegebenen Wert liegt; vollständiges Einrücken der Kupplung für den ersten Gang und Ausrücken der Kupplung mit variabler Kapazität, wenn die Maschinenlast über dem ersten vorgegebenen Wert und unter einem zweiten vorgegebenen Wert liegt; teilweises Einrücken der Kupplung für den ersten Gang und Ausrücken der Kupplung mit variabler Kapazität, wenn die Maschinenlast über dem zweiten vorgegebenen Wert liegt; Ausrücken der Kupplung für den ersten Gang und Einrücken einer Kupplung für den zweiten Gang; Unterstromsetzen des Elektromotors; Druckentlasten der hydrodynamische Fluidantriebsvorrichtung; und Antreiben der Turbine mit dem Elektromotor, um die hydrodynamische Fluidantriebsvorrichtung teilweise zu leeren.
Verfahren zum Steuern des Automatiklastschaltgetriebes nach Anspruch 1, das ferner das Ausrücken der ersten Reaktionskupplung umfasst, wenn das Automatiklastschaltgetriebe entweder in einem Fahr- oder in einem Neutral-Gangzustand ist und die Maschine im Leerlauf ist.
Verfahren zum Steuern des Automatiklastschaltgetriebes nach Anspruch 1, wobei die hydrodynamische Fluidantriebsvorrichtung eine Fluidkupplung ist.
Verfahren zum Steuern des Automatiklastschaltgetriebes nach Anspruch 3, wobei die Kupplung mit variabler Kapazität eine Kupplung mit elektronisch gesteuerter Kapazität ist.
Automatiklastschaltgetriebe, das umfasst: einen Elektromotor; eine hydrodynamische Fluidkupplungsvorrichtung; eine Kupplung mit variabler Kapazität in paralleler Beziehung mit der hydrodynamischen Fluidkupplungsvorrichtung, wobei die Kupplung mit variabler Kapazität zum Schleifen während eines Anfahrmanövers im ersten Gang betreibbar ist; und eine erste Reaktionskupplung in Reihenbeziehung mit der hydrodynamischen Fluidkupplungsvorrichtung, wobei die erste Reaktionskupplung zum Schleifen während eines Anfahrmanövers im ersten Gang betreibbar ist; und wobei der Elektromotor antriebstechnisch in Reihenbeziehung mit der hydrodynamischen Fluidkupplungsvorrichtung, mit der Kupplung mit variabler Kapazität und mit der ersten Reaktionskupplung verbunden ist.
Automatiklastschaltgetriebe nach Anspruch 5, wobei die hydrodynamische Fluidantriebsvorrichtung eine Fluidkupplung ist, und/oder wobei die Kupplung mit variabler Kapazität eine Kupplung mit elektronisch gesteuerter Kapazität ist.
Automatiklastschaltgetriebe nach Anspruch 5, das ferner ein Eingangselement umfasst, das antriebstechnisch mit der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung und mit der Kupplung mit variabler Kapazität verbunden ist, wobei das Eingangselement einen Dämpfer enthält, und/oder das ferner ein Verbindungselement umfasst, das antriebstechnisch mit der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung, mit der Kupplung mit variabler Kapazität und mit dem Elektromotor verbunden ist, wobei das Verbindungselement einen Dämpfer enthält.
Automatiklastschaltgetriebe nach Anspruch 7, wobei der Dämpfer ein nachgiebiges Element und eine Sperrkupplung umfasst, das insbesondere ferner eine zweite Reaktionskupplung in Reihenbeziehung mit der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung und mit dem Elektromotor umfasst.
Verfahren zum Steuern eines Automatiklastschaltgetriebes, umfassend: Bereitstellen einer hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung; Bereitstellen einer Reaktionskupplung für den ersten Gang in Reihe mit der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung; Bereitstellen einer Kupplung mit variabler Kapazität in paralleler Beziehung mit der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung; Bereitstellen eines Elektromotors in Reihenbeziehung mit der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung und mit der Reaktionskupplung für den ersten Gang; Bereitstellen einer Maschine, die an dem Getriebe angebracht ist; Schleifenlassen der Reaktionskupplung für den ersten Gang, um das Anfahrmanöver im ersten Gang zu bewirken, wenn eine Maschinenlast bei oder über einem ersten vorgegebenen Wert liegt; und vollständiges Einrücken der Reaktionskupplung für den ersten Gang entsprechend dem Einlegen des ersten Gangs, wenn die Maschinenlast unter dem ersten vorgegebenen Wert liegt; Schleifenlassen der Kupplung mit variabler Kapazität entsprechend dem Einlegen des ersten Gangs, wenn die Maschinenlast unter einem zweiten vorgegebenen Wert liegt; vollständiges Einrücken einer zweiten Reaktionskupplung entsprechend einem Einlegen des zweiten Gangs; Druckentlasten der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung entsprechend dem zweiten Gang; und Unterstromsetzen des Elektromotors entsprechend einem Einlegen des zweiten Gangs, wobei der Elektromotor eine Turbine der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung antreibt, die weiter Fluid aus der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung entfernt.
Verfahren zum Steuern eines Automatiklastschaltgetriebes nach Anspruch 9, umfassend: Ausrücken der Reaktionskupplung für den ersten Gang, wenn das Automatiklastschaltgetriebe entweder in einem Fahr- oder in einem Neutral-Gangzustand ist und die Maschine im Leerlauf ist, und/oder wobei die hydrodynamische Fluidantriebsvorrichtung eine Fluidkupplung ist, und/oder wobei das Verfahren ferner das Bereitstellen eines Dämpfers in Reihenbeziehung mit der Maschine und mit der hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung umfasst.