DE102010038960A1

DE102010038960A1 - Fahrzeug mit einem automatisiert schaltbarem Getriebe mit verbesserten Notlaufeigenschaften

Info

Publication number: DE102010038960A1
Application number: DE201010038960
Authority: DE
Inventors: Dr. Schweiger Christian; Christian Stempel
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2010-08-05
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2030-08-06
Also published as: DE102010038960B4

Abstract

Fahrzeug, insbesondere Hybridfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor, einer elektrischen Maschine, einem automatisiert schaltbaren Getriebe, das mehrere Schaltelemente aufweist und das wahlweise von dem Verbrennungsmotor und/oder von der elektrischen Maschine antreibbar ist. Das Getriebe weist eine mechanisch von einem Getriebeelement des Getriebes angetriebene Ölpumpe auf. Ferner vorgesehen ist eine von der Ölpumpe mit Hydraulikdruck versorgte Getriebesteuerung, welche Schaltelemente des Getriebes ansteuert. Das Getriebe nimmt einen vorgegebenen ersten Zustand ein, wenn die Getriebesteuerung gestört und der Hydraulikdruck unter einen vorgegebenen Mindestdruckwert abgesunken ist, und einen vorgegebenen zweiten Zustand, wenn der Hydraulikdruck ausgehend von dem ersten Zustand auf einen vorgegebenen Mindestbetriebsdruckwert angestiegen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Automatikgetriebe ohne hydrodynamischen Drehmomentwandler sind üblicherweise so konzipiert, dass bei einem Ausfall der elektronischen Getriebesteuerung während der Fahrt „mechanisch” ein fester Gang eingelegt wird. Bei einem Ausfall der elektronischen Getriebesteuerung geht das Getriebe somit in einen konstruktiv vorgegebenen Grundzustand – entsprechend einem vorgegebenen Gang – über. Dieser Gang bleibt eingelegt, so lange eine hinreichende Ölversorgung sichergestellt ist. Bei Automatikgetrieben, bei denen die Ölversorgung ausschließlich über eine mechanisch vom Getriebe angetriebene Ölpumpe erfolgt, bleibt dieser „Notgang” eingelegt, so lange das Fahrzeug mit einer vorgegebenen Mindestgeschwindigkeit fährt, d. h. solange die mechanische Ölpumpe mit mindestens einer vorgegebenen Mindestdrehzahl angetrieben wird. Fährt das Fahrzeug zu langsam bzw. wird es angehalten, so sinkt der Öldruck entsprechend ab, was dazu führt, dass diverse Schaltelemente (Kupplungen bzw. Bremsen) des Automatikgetriebes in einen drucklosen oder nahezu drucklosen Zustand übergehen, in dem keine Kraftübertragung mehr möglich ist. Aus diesem Zustand heraus ist dann ein erneutes Wiederanfahren nicht mehr möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug, insbesondere ein Hybridfahrzeug mit einem automatisiert schaltbarem Getriebe, das keinen hydrodynamischen Wandler aufweist, zu schaffen, das auch bei einem Ausfall der Getriebesteuerung ein Anfahren aus dem Stand in einem „Notgang” ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Fahrzeug, insbesondere ein Hybridfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor, einer elektrischen Maschine und einem automatisiert schaltbaren Getriebe. Bei dem Getriebe kann es sich insbesondere um ein Stufenautomatikgetriebe handeln. Das Getriebe weist jedoch im Unterschied zu herkömmlichen Automatikgetrieben keinen hydrodynamischen Wandler auf. Für Anfahrvorgänge kann ein in das Getriebe integriertes Anfahrelement vorgesehen sein.
Das Getriebe weist insgesamt mehrere Schaltelemente (z. B. Kupplungen bzw. Bremsen) auf und kann wahlweise von dem Verbrennungsmotor oder von der elektrischen Maschine oder gleichzeitig von dem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine angetrieben werden. Ferner ist eine mechanisch von einem „Getriebeelement” angetriebene Getriebeölpumpe vorgesehen. Bei dem Getriebeelement kann es sich beispielsweise um eine Eingangswelle des Getriebes handeln. Die Getriebeölpumpe kann innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet sein. Die Getriebeölpumpe versorgt eine elektrohydraulische Getriebesteuerung, welche Schaltelemente des Getriebes ansteuert, mit dem zum Schalten bzw. Betätigen der Schaltelemente erforderlichen Hydraulikdruck.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass das Getriebe einen vorgegebenen „ersten Zustand” aufweist, den es einnimmt, wenn folgende beiden Bedingungen erfüllt sind, nämlich:

– die Getriebesteuerung ist gestört bzw. ausgefallen und
– der von der Getriebeölpumpe gelieferte Hydraulikdruck ist unter einen vorgegebenen Mindestdruckwert abgesunken.

Das Getriebe ist so konzipiert, dass es, wenn diese beiden Bedingungen erfüllt sind, in den ersten Zustand übergeht, der vereinfacht auch als „druckloser Zustand bei gestörter Getriebesteuerung” bezeichnet werden kann.
Zum Kerngedanken der Erfindung gehört ferner, dass das Getriebe einen vorgegebenen „zweiten Zustand” aufweist, den es einnimmt, wenn der Hydraulikdruck ausgehend von dem ersten Zustand auf einen vorgegebenen Mindestbetriebsdruckwert angestiegen ist.
Bei dem oben beschriebenen Fahrzeug geht das Getriebe also in den ersten Zustand über, wenn während der Fahrt in der Getriebesteuerung eine Störung auftritt und das Fahrzeug auf eine Geschwindigkeit, die kleiner als eine vorgegebene Geschwindigkeit ist, bzw. bis zum Stillstand abgebremst wird. Der wesentliche Vorteil gegenüber dem Stand der Technik ist darin zu sehen, dass selbst aus dem Stillstand des Fahrzeugs heraus ausgehend von dem ersten Zustand ein Wiederanfahren im zweiten Zustand möglich ist. In dem „zweiten Zustand” ist eine vorgegebene Übersetzung, bzw. ein vorgegebener Getriebegang eingelegt, die bzw. der einen Notfahrbetrieb, insbesondere ein Anfahren des Fahrzeugs ermöglicht.
Soll bei gestörter bzw. ausgefallener Getriebesteuerung aus dem Stand heraus aus dem ersten Zustand des Getriebes angefahren werden, so wird der Getriebeeingang und die mittelbar oder unmittelbar damit drehgekoppelte Getriebeölpumpe angetrieben, wodurch sich Hydraulikdruck aufbaut. Das Getriebe ist so konzipiert, dass es bei Erreichen bzw. Überschreiten des vorgegebenen Mindestbetriebsdruckwerts in den zweiten Zustand übergeht, in dem eine Kraftübertragung auf die Antriebsräder (vorzugsweise eine schlupffreie Kraftübertragung) im Notgang möglich ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die elektrische Maschine mit einer Eingangswelle des Getriebes drehgekoppelt. Der Verbrennungsmotor bzw. eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ist über eine Trennkupplung mit einer Eingangswelle gekoppelt. Die Trennkupplung ist ausschließlich zum Abkoppeln des Verbrennungsmotors bei rein elektrischem Fahrbetrieb vorgesehen. Sie muss nicht als Anfahrkupplung ausgelegt sein.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Trennkupplung geöffnet, wenn sich das Getriebe in dem zweiten Zustand befindet. Bei gestörter bzw. ausgefallener Getriebesteuerung erfolgt das Anfahren somit über die elektrische Maschine.
Die Getriebeölpumpe kann über eine Übersetzung, wie z. B. eine oder mehrere Zahnradstufen oder einen Kettentrieb, einen Riementrieb o. ä., mit der Eingangswelle des Getriebes gekoppelt sein.
Bei den Schaltelementen des Getriebes kann es sich insbesondere um Kupplungen bzw. Bremsen handeln. Eines der Schaltelemente ist als „Anfahrelement” ausgelegt, das elektrohydraulisch von der Getriebesteuerung ansteuerbar ist. Bei dem Anfahrelement kann es sich beispielsweise um eine Bremse handeln, mittels der ein Getriebeelement in Bezug auf ein Gehäuse des Getriebes feststellbar ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ausgehend von dem ersten Zustand die elektrische Maschine durch Betätigen eines vom Fahrer zu bedienenden Fahrpedals beschleunigbar und das Getriebe durch den sich dabei aufbauenden Hydraulikdruck in den zweiten Zustand schaltbar ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Getriebe eine vorgegebene Übersetzung bzw. einen vorgegebenen Gang auf, in den es geschaltet ist bzw. geschaltet wird, wenn die Getriebesteuerung während der Fahrt in einen Störungszustand übergeht und der Hydraulikdruck oberhalb des Mindestbetriebsdruckwerts liegt.
Bei dem Getriebe kann es sich beispielsweise um ein Achtgangautomatikgetriebe handeln, wie es z. B. bei aktuellen Fahrzeugen der Marke BMW eingesetzt wird. Ein derartiges Getriebe weist acht Vorwärtsgänge auf. Es kann vorgesehen sein, dass im zweiten Zustand ein sechster der acht Vorwärtsgänge eingelegt ist. Bei diesem Gang kann es sich insbesondere um einen Direktgang handeln, d. h. um einen Gang, bei dem der Getriebeeingang und der Getriebeausgang dieselbe Drehzahl aufweisen.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die einzige 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs gemäß der Erfindung.
1 zeigt einen Antriebsstrang 1 eines Parallelhybridfahrzeugs. Das Fahrzeug weist einen Verbrennungsmotor 2 mit einer Kurbelwelle 3 auf, die über einen Drehschwingungsdämpfer 4 und eine hydraulisch ansteuerbare Trennkupplung 5 mit einer Eingangswelle 6 eines Automatikgetriebes 7 verbunden ist. Die Trennkupplung 5 ist ausschließlich zum Abkoppeln des Verbrennungsmotors 2 von der Getriebeeingangswelle 6 vorgesehen, nicht jedoch als Anfahrkupplung. Zum Anfahren ist in dem Getriebe ein integriertes Anfahrelement 8 vorgesehen, bei dem es sich beispielsweise um eine Bremse handeln kann.
Ferner ist eine elektrische Maschine 9 vorgesehen, die einen Rotor 10 aufweist, welcher permanent drehfest mit der Getriebeeingangswelle 6 des Automatikgetriebes 7 verbunden ist. Innerhalb des Gehäuses des Automatikgetriebes 7 ist eine Getriebeölpumpe 11 vorgesehen, die hier mechanisch über einen Kettentrieb 12 mit der Eingangswelle 6 des Automatikgetriebes 7 gekoppelt ist. Die Getriebeölpumpe 11 könnte alternativ dazu auch von einem anderen „Getriebeelement” des Automatikgetriebes 7 angetrieben werden.
Die Getriebeölpumpe 11 versorgt im Normalbetrieb eine hier nicht näher dargestellte elektrohydraulische Getriebesteuerung mit Hydraulikdruck. Die Getriebesteuerung (nicht dargestellt) steuert verschiedene im Automatikgetriebe 7 vorgesehene Schaltelemente, wie z. B. Kupplungen, Bremsen, hydraulisch an.
Sollte während der Fahrt in der elektrohydraulischen Getriebesteuerung eine Störung auftreten bzw. sollte die elektrohydraulische Getriebesteuerung während der Fahrt vollständig ausfallen, so bleibt normalerweise der momentan eingelegte Gang eingelegt, es sei denn, das Fahrzeug wird abgebremst, so dass die Drehzahl der Getriebeölpumpe entsprechend absinkt und der Hydraulikdruck unter einen vorgegebenen Mindestdruckwert absinkt. Sind diese beiden Bedingungen erfüllt, so schaltet das Automatikgetriebe konzeptbedingt in einen ersten Zustand um. In diesem Zustand kann vorgesehen sein, dass die Trennkupplung 5 geöffnet und somit der Verbrennungsmotor 2 von der Getriebeeingangswelle 6 abgekoppelt ist.
Trotz ausgefallener bzw. gestörter Getriebesteuerung ist ein Anfahren aus dem ersten Zustand heraus möglich. Hierzu wird die Getriebeeingangswelle 6 und somit die Getriebeölpumpe 11 von der elektrischen Maschine 9 angetrieben, wodurch der von der Getriebeölpumpe 11 gelieferte Hydraulikdruck ansteigt. Wenn der Hydraulikdruck ausgehend von dem ersten Zustand auf einen vorgegebenen Mindestbetriebsdruckwert angestiegen ist, gehen ein oder mehrere Schaltelemente des Automatikgetriebes 7 in einen konstruktiv vorgegebenen zweiten Zustand, der auch als Notlaufzustand bezeichnet werden kann, über. In dem zweiten Zustand ist ein konzeptbedingt vorgegebener Getriebegang (z. B. bei einem Achtganggetriebe der als Direktgang ausgelegte sechste Gang) eingelegt, der zumindest in gewissem Umfang einen Notfahrbetrieb, insbesondere auch ein Anfahren aus dem Stand heraus, ermöglicht.

Claims

Fahrzeug, insbesondere Hybridfahrzeug, mit – einem Verbrennungsmotor (2), – einer elektrischen Maschine (9), – einem automatisiert schaltbaren Getriebe (7), das mehrere Schaltelemente (8) aufweist und das wahlweise von dem Verbrennungsmotor (2) und/oder von der elektrischen Maschine (9) antreibbar ist, – einer mechanisch von einem Getriebeelement des Getriebes (7) angetriebenen Getriebeölpumpe (11), und – einer von der Getriebeölpumpe (11) mit Hydraulikdruck versorgten Getriebesteuerung, welche Schaltelemente des Getriebes (7) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (7) – einen vorgegebenen ersten Zustand aufweist, den es einnimmt, wenn – die Getriebesteuerung gestört und – der Hydraulikdruck unter einen vorgegebenen Mindestdruckwert abgesunken ist, und – einen vorgegebenen zweiten Zustand, den es einnimmt, wenn der Hydraulikdruck ausgehend von dem ersten Zustand auf einen vorgegebenen Mindestbetriebsdruckwert angestiegen ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Zustand eine vorgegebene Übersetzung, insbesondere ein vorgegebener Gang eingestellt bzw. eingelegt ist, die bzw. der einen Notfahrbetrieb, insbesondere ein Anfahren des Fahrzeugs aus dem Stillstand heraus, ermöglicht.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem vorgegebenen zweiten Zustand das Getriebe (7) von der elektrischen Maschine (9) angetrieben wird, insbesondere beim Anfahren aus dem Stillstand.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (9) mit einer Eingangswelle (7) des Getriebes (7) drehgekoppelt ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (2) über eine Trennkupplung (5) mit der Eingangswelle (6) gekoppelt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Zustand die Trennkupplung (5) geöffnet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeölpumpe (11) über eine Übersetzung, insbesondere über einen Kettentrieb, mit der Eingangswelle (6) drehgekoppelt ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Schaltelementen um Kupplungen bzw. Bremsen handelt.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Schaltelemente (8) als Anfahrelement ausgelegt ist, das elektrohydraulisch von der Getriebesteuerung ansteuerbar ist.
Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahrelement (8) durch eine Bremse gebildet ist, mittels der ein Getriebeelement in Bezug auf ein Gehäuse des Getriebes (7) feststellbar ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Stufenautomatikgetriebe ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von dem ersten Zustand die elektrische Maschine (9) durch Betätigen eines Fahrpedals beschleunigbar und das Getriebe (7) durch den sich dabei aufbauenden Hydraulikdruck in den zweiten Zustand schaltbar ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (7) eine vorgegebene Übersetzung bzw. einen vorgegebenen Gang aufweist, in den es geschaltet ist bzw. geschaltet wird, wenn die Getriebesteuerung während der Fahrt in einen Störungszustand übergeht und der Hydraulikdruck oberhalb des Mindestbetriebsdruckwerts liegt.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (7) acht Vorwärtsgänge aufweist, wobei im zweiten Zustand ein Direktgang eingelegt ist.