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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung betrifft Hydraulikpumpen und Hydrauliksysteme für ein Getriebe in einem Fahrzeugantriebsstrang.
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HINTERGRUND
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Die Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformation, die mit der vorliegenden Offenbarung in Beziehung steht, und brauchen keinen Stand der Technik zu bilden.
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Bekannte Hydrauliksysteme für Fahrzeuggetriebe umfassen Hydraulikpumpen und Fluidkreise, die eine Druckfluidströmung bereitstellen, um eine Zahnradschmierung, eine Getriebe- und Motorkühlung und eine Kupplungsaktivierung zu bewirken. Eine Hydraulikpumpe kann durch eine Brennkraftmaschine mit einer Drehzahl, die proportional zu der Maschinendrehzahl ist, direkt angetrieben werden. Bevorzugt ist die Hydraulikpumpe ausgestaltet, um ausreichend Hydraulikdruck an den Fluidkreis zu liefern, um Spitzenströmungs- und -druckanforderungen nachzukommen, wie etwa Hydraulikfluidbedarf während eines Schaltens des Getriebes, Rangierschaltvorgängen mit Lehrlaufdrehzahl bei heißer Maschine, und, bei bestimmten Getrieben, einem hydraulischen Parkmodus in einem elektronischen Getriebebereichwählsystem. Zusätzlich können hydraulische Druck- und Strömungsanforderungen des Getriebes noch bestehen, wenn die Maschine (und somit die maschinengetriebene Pumpe) aus ist, etwa um Hydraulikdruckfluid zur Kupplungsaktivierung während des Betriebes in einem rein elektrischen Betriebsmodus in einem hybriden elektromechanischen Antriebsstrang bereitzustellen.
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Wenn die Maschinendrehzahl zunimmt, nimmt die Pumpendrehzahl einer maschinengetriebenen Hydraulikpumpe zu, wodurch der hydraulische Durchfluss erhöht wird und die Drehmomentlast, die dazu verwendet wird, um die Pumpe anzutreiben, erhöht wird. Dies verbraucht Maschinenleistung, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit negativ beeinflusst. Ein Begrenzen des hydraulischen Durchflusses verringert die Drehmomentlast der Maschine, die für die maschinengetriebene Hydraulikpumpe verwendet wird. Bedarfsabhängige Pumpen, die binäre Pumpen umfassen, sind für ein volles oder ein teilweises Fördervolumen ausgestaltet. Der Betrieb derartiger Pumpen mit einem teilweisen Fördervolumen verringert die Drehmomentlast der Maschine, die von der Pumpe verwendet wird, wodurch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert wird. Eine Fluidströmung und der zugehörige Hydraulikleitungsdruck werden durch die Pumpendrehzahl und die Temperatur des Hydraulikfluids beeinflusst. Der hydraulische Druck und Durchfluss durch einen Fluidkreis sind voneinander abhängig. Es ist festzustellen, dass ein Fluiddurchfluss durch einen Hydraulikkreis proportional zu der Druckdifferenz durch den Strömungsweg ist.
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Physikalische Packungseinschränkungen legen den Getriebekonstruktionen Randbedingungen auf, die die Lage und Größe einer Hydraulikpumpe einschließen. Zum Beispiel weist eine maschinengetriebene, d. h. eine auf der Achse befindliche Hydraulikpumpe, eine Drehachse auf, die mit einer Drehachse eines Eingangselements des Getriebes ausgerichtet ist. Deshalb beeinflusst eine auf der Achse befindliche Pumpe den Bauraum, einschließlich einer Erstreckung einer gesamten Länge eines Getriebes. Eine achsverschobene Pumpe weist eine Drehachse auf, die von der Getriebeachse versetzt und exzentrisch zu dieser ist, z. B. eine elektrisch beaufschlagte zusätzliche Hydraulikpumpe. Achsverschobene Pumpen bieten eine erhöhte Flexibilität bei der Festlegung der Einbaulage.
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Ein Hybridantriebsstrang kann ein hydraulisches System umfassen, um Hydraulikdruckfluid für eine Anzahl von Funktionen überall in dem Antriebsstrang zur Verfügung zu stellen. Diese Funktionen umfassen eine Niederdruck-Hochvolumen-Fluidströmung zum Kühlen für Elektromotoren und eine Hochdruck-Niedervolumen-Fluidströmung zur Kupplungsaktivierung, um eine Drehmomentübertragung zwischen Eingangs- und Ausgangselementen, die der Maschine, den Elektromotoren und dem Endantrieb zugeordnet sind, zu bewirken. Es sind verschiedene Steuerschemata und funktionale Verbindungen zwischen den vorgenannten Bauteilen des Hybridantriebssystems bekannt, und das Steuersystem muss in der Lage sein, die verschiedenen Bauteile von dem Getriebe einzurücken und auszurücken, um die Funktionen des Hybridantriebsstrangsystems zu erfüllen. Hydraulische Steuersysteme können verwendet werden, um mechanische Einrichtungen, wie etwa Lager und Planetenradsätze, zu schmieren.
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Pumpen liefern Hydraulikdruckfluid in einem hydraulischen Steuersystem für ein Getriebe. Zusätzlich zu einer mechanisch angetriebenen Hydraulikpumpe, die mit einem Maschinenausgangselement gekoppelt ist, kann ein hydraulisches Steuersystem für ein Getriebe eine elektrisch angetriebene Hilfspumpe umfassen, um die mechanisch angetriebene Hydraulikpumpe zu unterstützen. Bekannte Hybridantriebsstrangsysteme arbeiten mit der Maschine in Betriebszuständen mit eingeschalteter Maschine und ausgeschalteter Maschine. Wenn ein Hybridantriebsstrangsystem in dem Zustand mit ausgeschalteter Maschine betrieben wird, kann die mechanisch angetriebene Hydraulikpumpe keine Versorgung mit Hydraulikdruckfluid für das hydraulische Steuersystem zur Verfügung stellen. Stattdessen liefert die elektrisch angetriebene Hilfspumpe Hydraulikleitungsdruck, der erforderlich ist, um das Antriebsstrangsystem zu betreiben.
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Die auf der Achse befindliche hydraulische Hauptpumpe führt Hydraulikleitungsdruck zu, der für eine ausreichende hydraulische Strömung für das Getriebe und alle Bauteile des Hybridantriebsstrangsystems bei Maschinenleerlaufdrehzahlen notwendig ist. Deshalb erzeugt bei Betriebsdrehzahlen, die höher als Maschinenleerlauf sind, die auf der Achse befindliche hydraulische Hauptpumpe überschüssigen Hydraulikleitungsdruck, wodurch überschüssige hydraulische Strömung erzeugt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Hydraulikfluidkreis für eine Drehmomentübertragungseinrichtung umfasst ein erstes Hydraulikkreissegment, das fluidtechnisch von einem zweiten Hydraulikkreissegment entkoppelt ist, und eine Hydraulikpumpe, die ein erstes Fluidpumpelement und ein zweites Fluidpumpelement umfasst. Das erste Fluidpumpelement ist ausgestaltet, um fluidtechnisch mit dem ersten Hydraulikkreissegment zu kommunizieren, und das zweite Fluidpumpelement ist ausgestaltet, um fluidtechnisch mit dem zweiten Hydraulikkreissegment zu kommunizieren. Eine erste Leistungsquelle und eine zweite Leistungsquelle sind selektiv rotatorisch mit dem ersten und zweiten Fluidpumpelement gekoppelt. Das erste Fluidpumpelement ist auf einen ersten Pumpenarbeitspunkt steuerbar, um einen bevorzugten hohen Fluiddurchfluss in dem ersten Hydraulikkreissegment zu erreichen, und das zweite Fluidpumpelement ist auf einen zweiten Pumpenarbeitspunkt steuerbar, um einen bevorzugten hohen Fluiddruck bei einem niedrigen Fluiddurchfluss in dem zweiten Hydraulikkreissegment zu erreichen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 schematisch ein hydraulisches Steuersystem gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht, das ein hydraulisches Pumpelement umfasst, das fluidtechnisch gekoppelt ist, um Hydraulikdruckfluid an einen Hydraulikkreis für eine Einrichtung zu liefern, die ein erstes Hydraulikkreissegment und ein zweites Hydraulikkreissegment umfasst;
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2 graphisch beispielhafte Strömungseigenschaften für ein beispielhaftes hydraulisches Pumpelement gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
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3 schematisch ein hydraulisches Steuersystem gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht, das ein Doppelelement-Hydraulikpumpelement umfasst, das fluidtechnisch gekoppelt ist, um Hydraulikdruckfluid an einen Hydraulikkreis für eine Einrichtung zu liefern, die ein erstes Hydraulikkreissegment und ein zweites Hydraulikkreissegment umfasst; und
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4 schematisch ein hydraulisches Steuersystem gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht, das ein hydraulisches Pumpelement umfasst, das fluidtechnisch gekoppelt ist, um Hydraulikdruckfluid an einen Hydraulikkreis für eine Vorrichtung zu liefern, die ein erstes Hydraulikkreissegment und ein zweites Hydraulikkreissegment umfasst.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen die Darstellungen nur zum Zweck der Veranschaulichung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen dienen und nicht um selbige einzuschränken, umfasst ein hydraulisches Steuersystem 10 eine Hydraulikpumpe 16, die fluidtechnisch gekoppelt ist, um Hydraulikdruckfluid an einen Hydraulikkreis für eine Einrichtung zu liefern, die ein erstes Hydraulikkreissegment 10A und ein zweites Hydraulikkreissegment 10B umfasst. Die Hydraulikpumpe 16 nimmt selektiv Pumpendrehmoment von einer mechanischen Leistungsquelle, z. B. einer Brennkraftmaschine 20, und von einem Elektromotor 18 auf eine unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschriebene Weise auf. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich in den verschiedenen Ausführungsformen auf gleiche Elemente.
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1 veranschaulicht schematisch eine erste Ausführungsform des hydraulischen Steuersystems 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das hydraulische Steuersystem 10 ist zur Verwendung in einem Antriebsstrangsystem ausgestaltet, das eine Drehmomentübertragungseinrichtung eines Antriebsstrangsystems umfasst, welches eine Brennkraftmaschine 20 und ein elektromechanisches Hybridgetriebe einschließt. Die Maschine 20 kann irgendeine bekannte Maschinenausgestaltung umfassen, die eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine einschließt, die selektiv in einem von mehreren Betriebszuständen zur Übertragung von Drehmoment auf das Getriebe betreibbar ist. Beispielhafte Maschinenbetriebszustände während eines fortwährenden Antriebsstrangbetriebes können einen Zustand mit eingeschalteter Maschine, einen Zustand mit unterbrochenem Kraftstoff der Maschine, einen Zylinderabschaltungszustand und einen Zustand mit ausgeschalteter Maschine einschließen.
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Die Hydraulikpumpe 16 umfasst ein erstes und zweites hydraulisches Verdrängerpumpelement 62 und 64. Das erste und zweite hydraulische Verdrängerpumpelement 62 und 64 umfassen jeweils bevorzugt ein Verdrängerpumpelement. Die Verdrängerpumpelemente können z. B. eine binäre Zahnradpumpe mit fester Verdrängung, eine binäre ausgeglichene Flügelpumpe oder ein anderes Verdrängerpumpelement sein. Das erste hydraulische Verdrängerpumpelement 62 ist fluidtechnisch mit dem ersten Hydraulikkreissegment 10A an einem Pumpenauslass 74 verbunden und ausgestaltet, um Hydraulikfluid mit niedrigem Druck und hohem Durchflussvolumen dorthin zu pumpen. Das zweite hydraulische Verdrängerpumpelement 64 ist ausgestaltet, um Hydraulikfluid mit hohem Druck und niedrigem Durchflussvolumen zu dem zweiten Hydraulikkreissegment 10B bei Pumpenauslass 72 zu pumpen.
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Das erste und zweite hydraulische Verdrängerpumpelement 62 und 64 sind bevorzugt koaxial durch eine Doppeleingangsdrehmomentquelle angetrieben, die eine Ausgangswelle 23 von der Brennkraftmaschine 20 und dem steuerbaren Elektromotor 18 umfasst. Eine steuerbare Freilaufkupplung 22 steuert die Drehmomentübertragung von der Brennkraftmaschine 20 oder dem steuerbaren Elektromotor 18 zu sowohl dem ersten als auch dem zweiten hydraulischen Verdrängerpumpelement 62 und 64 über die Ausgangswelle 23. Dies umfasst einen ersten Kupplungsbetätigungsmodus, bei dem die steuerbare Freilaufkupplung 22 gesteuert wird, um eine Drehmomentübertragung von der Maschine 20 zu dem ersten und zweiten hydraulischen Verdrängerpumpelement 62 und 64 zu bewirken, d. h. das erste und zweite hydraulische Verdrängerpumpelement 62 und 64 sind mechanisch angetrieben. In dem zweiten Kupplungsbetätigungsmodus bewirkt die steuerbare Freilaufkupplung 22 eine Drehmomentübertragung von dem Elektromotor 18 zu dem ersten und zweiten hydraulischen Verdrängerpumpelement 62 und 64, d. h. das erste und zweite hydraulische Verdrängerpumpelement 62 und 64 sind elektrisch angetrieben. Unter Verwendung dieser Ausgestaltung kann die Maschine 20 selektiv angewandt werden, um das erste und zweite hydraulische Verdrängerpumpelement 62 und 64 unter spezifischen Betriebsbedingungen, z. B. Bedingungen mit leichter und mäßiger Last, anzutreiben. Unter Verwendung dieser Ausgestaltung kann der Elektromotor 18 selektiv angewandt werden, um das erste und zweite hydraulische Verdrängerpumpelement 62 und 64 unter spezifischen Betriebsbedingungen, z. B. Bedingungen mit ausgeschalteter Maschine und Bedingungen mit hoher Drehzahl/hoher Last, anzutreiben. Diese Ausgestaltung lässt zu, dass das erste hydraulische Verdrängerpumpelement 62 auf einen ersten Pumpenarbeitspunkt gesteuert werden kann, um einen bevorzugten hohen Fluiddurchfluss in dem ersten Hydraulikkreissegment 10A zu erreichen, und damit einhergehend das zweite hydraulische Verdrängerpumpelement 64 auf einen zweiten Pumpenarbeitspunkt steuern kann, um einen bevorzugten hohen Fluiddruck bei einem niedrigen Fluiddurchfluss in dem zweiten Hydraulikkreissegment 10B zu erreichen. In einer alternativen Ausführungsform steuert die steuerbare Freilaufkupplung 22 Drehmoment, das von einer rotierenden Welle des Getriebes oder dem steuerbaren Elektromotor 18 auf sowohl das erste als auch das zweite hydraulische Verdrängerpumpelement 62 und 64 über die Ausgangswelle 23 übertragen wird. In einer alternativen Ausführungsform verbindet ein Drehwellenausgang von dem Getriebe das erste hydraulische Verdrängerpumpelement 62 rotatorisch, und der steuerbare Elektromotor 18 ist rotatorisch mit dem zweiten hydraulischen Verdrängerpumpelement 64 verbunden. In einer alternativen Ausführungsform ist ein erster steuerbarer Elektromotor 18 rotatorisch mit dem ersten hydraulischen Verdrängerpumpelement 62 verbunden, und ein zweiter steuerbarer Elektromotor 18 ist rotatorisch mit dem zweiten hydraulischen Verdrängerpumpelement 64 verbunden.
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Die Hydraulikpumpe 16 zieht Hydraulikfluid 12 aus einem Sumpf 14 ab. Der Sumpf 14 ist ein Tank oder Behälter, der bevorzugt an der Unterseite des Getriebes angeordnet ist. Das Hydraulikfluid 12 kehrt zu dem Sumpf 14 von verschiedenen Bauteilen und Bereichen des Getriebes mittels nicht unter Druck gesetzter Fluidrückführleitungen zurück. Das Hydraulikfluid 12 wird aus dem Sumpf 14 durch einen Filter 42 abgezogen und durch das gesamte hydraulische Steuersystem 10 hindurch über die Hydraulikpumpe 16 übermittelt, die das erste und zweite hydraulische Verdrängerpumpelement 62 und 64 umfasst.
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Das erste Hydraulikkreissegment 10A und das zweite Hydraulikkreissegment 10B sind ausgestaltet, um eine Kupplungsaktivierung zu steuern, eine Schmierung für verschiedene mechanische Zahnradelemente bereitzustellen, und Fluid zum Kühlen von Elementen des Getriebes, einschließlich elektrischer Statoren und elektrischer Rotoren, die zu elektrischen Drehmomentmotoren gehören, zu liefern. Bevorzugt sind das erste Hydraulikkreissegment 10A und das zweite Hydraulikkreissegment 10B fluidtechnisch entkoppelt.
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Das erste Hydraulikkreissegment 10A ist fluidtechnisch mit dem ersten hydraulischen Verdrängerpumpelement 62 an Auslass 74 verbunden. Das erste hydraulische Verdrängerpumpelement 62 ist ausgestaltet, um dem ersten Hydraulikkreissegment 10A einen Hydraulikfluidstrom mit relativ niedrigem Druck und hohem Durchflussvolumen zuzuführen. In einer Ausführungsform beträgt ein beispielhafter Durchflussstrom mit niedrigem Druck und hohem Volumen ungefähr 20 Liter pro Minute (lpm) bei 200 kPa. Das erste Hydraulikkreissegment 10A ist ausgestaltet, um Hydraulikfluid zur Kühlung und Schmierung des Getriebes zuzuführen und umfasst einen Schmierkreis 69, einen Elektromotorrotor-Kühlkreis 66 und einen Elektromotorstator-Kühlkreis 67. Eine Hydraulikfluidströmung zwischen dem Elektromotorrotor-Kühlkreis 66 und dem Elektromotorstator-Kühlkreis 67 wird durch ein erstes Hydraulikdurchflussventil 68 gesteuert. Bevorzugt umfasst das erste Hydraulikkreissegment 10A einen Mechanismus zum Überwachen des Durchflussvolumens, bevorzugt bei oder zugeordnet zu der Strömung an Punkt A des Kreises. Dieser kann Temperatursensoren zum Überwachen von Temperaturen von einem oder beiden von dem Elektromotorrotor-Kühlkreis 66 und dem Elektromotorstator-Kühlkreis 67 umfassen. Bei der Bestimmung der Strömung von Hydraulikdruckfluid 12 zu dem ersten Hydraulikkreissegment 10A ist ein primärer Belang, ein ausreichendes Durchflussvolumen zur Verfügung zu stellen, um die Kühl- und Schmierfunktionen zu erreichen, die den Schmierkreis 69, den Elektromotorrotor-Kühlkreis 66 und dem Elektromotorstator-Kühlkreis 67 zugeordnet sind. Der Systemdruck ist ein sekundärer Belang, d. h. es muss ausreichend Druck in dem System vorhanden sein, um den bevorzugten Durchfluss zu erreichen, um eine Kühlung und Schmierung zu erreichen.
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Das zweite Hydraulikkreissegment 10B ist fluidtechnisch mit dem zweiten hydraulischen Verdrängerpumpelement 64 an Auslass 72 verbunden. Das zweite hydraulische Verdrängerpumpelement 64 ist ausgestaltet, um einen Hydraulikfluidstrom mit relativ hohem Druck und niedrigem Durchflussvolumen zuzuführen. In einer Ausführungsform beträgt ein beispielhafter Durchflussstrom mit hohem Druck und niedrigem Volumen ungefähr 5 Liter pro Minute (lpm) bei 850 kPa. Das zweite Hydraulikkreissegment 10B ist ausgestaltet, um einem Kupplungsaktivierungskreis (einschließlich Kupplungen) 60, der zu dem zweiten Hydraulikkreissegment 10B gehört, Hydraulikdruckfluid zuzuführen, um eine oder mehrere Drehmomentübertragungskupplungen unter Verwendung bekannter Steuermagnetventile zur Getriebegangauswahl und -steuerung selektiv zu aktivieren und zu deaktivieren. Bevorzugt umfasst das zweite Hydraulikkreissegment 10B einen Drucksensor, der mit Druck an Punkt B des Kreises in Korrelation gebracht werden kann, welcher eine Druckrückführung zum Steuern des Betriebes des zweiten hydraulischen Verdrängerpumpelements 64 liefert, was die Steuerung der Drehmomenterzeugung durch den Elektromotor 18 einschließt. In einer Ausführungsform ist der Drucksensor eine Druckschaltereinrichtung. Bei der Bestimmung der Strömung von Hydraulikdruckfluid 12 zu dem ersten Hydraulikkreissegment 10A ist der primäre Belang, ausreichend Hydraulikdruck zur Verfügung zu stellen, um die Aktivierung und Deaktivierung von Kupplungen in dem Kupplungsaktivierungskreis 60 zu erreichen. Der hydraulische Durchfluss ist ein sekundärer Belang, d. h. es muss ausreichend Strömung in dem System vorhanden sein, um den bevorzugten Druck zu erreichen.
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In einer Ausführungsform umfasst der Kupplungsaktivierungskreis 60 einen Hydraulikkreis, der zumindest zwei Zweige aufweist, die mehrere Kupplungsaktuatoren speisen, welche jeweils eine hydraulisch betätigte Kolben- und Gehäuseanordnung umfassen. Die Betätigung des Kolbens wiederum rückt ein Kupplungselement zum Übertragen von Drehmoment, zum Synchronisieren von Zahnrädern und zum Aktivieren einer Bremseinrichtung ein oder aus. Jeder Zweig des Kupplungsaktivierungskreises 60 übermittelt Hydraulikdruckfluid an die Schaltaktuatoren, die Ein/Aus-Solenoide, drei Anschluss-Drucksteuerventile oder -solenoide, ein oder mehrere Ventile und Drucksensoren umfassen können. Hydraulikfluid 12, das an den Kupplungsaktivierungskreis 60 übermittelt wird, wird selektiv zurück zu dem Sumpf 14 abgelassen.
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Das erste und zweite Hydraulikkreissegment 10A und 10B sind bevorzugt fluidtechnisch entkoppelt, wobei eine begrenzte oder keine Druckfluidverbindung dazwischen besteht. In einer Ausführungsform kann ein Durchflussbegrenzungs-/Druckentlastungsventil 52 verwendet werden, um ein niedriges Niveau an Fluidströmung von dem zweiten Hydraulikkreissegment 10B zu dem ersten Hydraulikkreissegment 10A als ein sekundärer Kreis zum Kühlen und zur Druckentlastung zuzulassen.
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Eingangsdrehmomentleistung von dem Elektromotor 18 kann gesteuert werden, um eine Hydraulikpumpendrehzahl und entsprechend den erforderlichen Hydraulikkreisdruck unter Verwendung einer Rückführung von Sensoren, die den Punkten A und B des Kreises zugeordnet sind, und hydraulische Strömungsvolumina von der Hydraulikpumpe 16 in dem ersten beispielhaften Hydrauliksteuersystem 10 zu variieren.
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2 veranschaulicht graphisch eine beispielhafte charakteristische Strömungs- bzw. Durchflusskurve für Ausführungsformen des ersten und zweiten hydraulischen Verdrängerpumpelements 62 und 64. Ein erster bevorzugter Arbeitspunkt I stellt einen Arbeitspunkt mit niedrigem Druck und hoher Strömung dar. Ein zweiter bevorzugter Arbeitspunkt II stellt einen Arbeitspunkt mit hohem Druck und geringer Strömung-dar. In einer Ausführungsform stellt der erste bevorzugte Arbeitspunkt I einen bevorzugten Hydraulikleitungsdruck und einen bevorzugten Hydraulikdurchfluss dar, der für das erste Hydraulikkreissegment 10A ermittelt wird, und der zweite bevorzugte Arbeitspunkt II stellt einen Hydraulikleitungsdruck und einen Hydraulikdurchfluss dar, der für das zweite Hydraulikkreissegment 10B ermittelt wird. Der erste und zweite bevorzugte Arbeitspunkt I und II können experimentell während der Kalibrierung und Entwicklung des Systems ermittelt werden und können unter besonderen Bauteilanwendungen variieren. Zum Beispiel in dem beispielhaften hydraulischen Steuersystem 10 liefert der erste bevorzugte Arbeitspunkt I annähernd 20 Liter pro Minute (lpm) hydraulische Strömung bzw. Durchfluss bei 210 kPa unter Verwendung von 220 Watt Leistung, und der zweite bevorzugte Arbeitspunkt II liefert ungefähr 5 Liter pro Minute (lpm) hydraulische Strömung bzw. Durchfluss bei 850 kPa unter Verwendung von 230 Watt Leistung. Somit können das erste und zweite hydraulische Verdrängerpumpelement 62 und 64 ein gemeinsam konstruiertes Pumpelement mit einer gemeinsamen charakteristischen Strömungs- bzw. Durchflusskurve verwenden, um eine Hydraulikfluidströmung bei bevorzugten Drücken abzugeben, um den Bedarf des ersten und zweiten Hydraulikkreissegments 10A und 10B zu decken, was einen Punkt eines charakteristischen Durchflusses bzw. einer charakteristischen Strömung bei einem relativ niedrigen Leistungsverbrauch erreicht. Zum Vergleich muss ein hydraulisches Steuersystem, das ein einziges Pumpelement verwendet, in der Lage sein, einen Durchfluss von 25 lpm bei 850 kPa abzugeben, um Strömungs- und Druckanforderungen des ersten und zweiten Hydraulikkreissegments 10A und 10B in einer Ausführungsform mit einer zugehörigen Leistungsanforderung von 1150 Watt zu erfüllen. Im Gegensatz dazu kann das beispielhafte hydraulische Steuersystem 10 ausgestaltet sein, um das erste hydraulische Verdrängerpumpelement 62 zu verwenden, das bei dem ersten bevorzugten Arbeitspunkt I arbeitet, um ungefähr 20 Liter pro Minute (lpm) hydraulische Strömung bzw. hydraulischen Durchfluss bei 210 kPa unter Verwendung von 220 Watt Leistung abzugeben, und das zweite hydraulische Verdrängerpumpelement 64 zu verwenden, das bei dem zweiten bevorzugten Arbeitspunkt II arbeitet, um ungefähr 5 Liter pro Minute (lpm) hydraulische Strömung bzw. hydraulischen Durchfluss bei 850 kPa unter Verwendung von 230 Watt Leistung abzugeben, für einen Gesamtleistungsverbrauch von 450 Watt. Somit ergibt das hydraulische Steuersystem 10 eine Leistungseinsparung von 1150 Watt – 450 Watt = 700 Watt. Darüber hinaus können überschüssiger Druck und/oder überschüssige Strömung minimiert werden, wodurch vergeudeter Leistungsverbrauch und erhöhte hydraulische Reibung, die zu überschüssigem hydraulischen Druck und/oder überschüssiger hydraulischer Strömung gehören, minimiert werden.
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Das erste und zweite hydraulische Verdrängerpumpelement 62 und 64 können ausgestaltet sein, um in Ansprechen auf eine Drehung der einzigen Eingangswelle 23 unter Verwendung bekannter Übersetzungsabfolgen, die eine Drehzahlreduktion oder Drehzahlvervielfachung einschließen, mit unterschiedlichen Drehzahlen zu rotieren. Das erste Fluidpumpelement ist auf einen ersten Pumpenarbeitspunkt steuerbar, um einen bevorzugten hohen Fluiddurchfluss in dem ersten Hydraulikkreissegment zu erreichen. Das zweite Fluidpumpelement ist auf einen zweiten Pumpenarbeitspunkt steuerbar, um einen bevorzugten hohen Fluiddruck bei einem niedrigen Fluiddurchfluss in dem zweiten Hydraulikkreissegment zu erreichen.
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Druck- und Strömungsanforderungen des Hydraulikfluids in dem zweiten Hydraulikkreissegment 10B werden im Wesentlichen durch Erwägungen transienter Ereignisse, z. B. eine Kupplungsaktivierung, die einem Getriebeschaltvorgang zugeordnet ist, beeinflusst. Anweisungen für den Druck und Durchfluss des Hydraulikfluids in dem ersten Hydraulikkreissegment 10A werden durch Erwägungen beeinflusst, die mit Kühlung und Schmierung in Beziehung stehen. Deshalb stellt der erste bevorzugte Arbeitspunkt einen Hochdruck-Niederdurchflussstrom von Hydraulikfluid dar, und der zweite bevorzugte Arbeitspunkt stellt einen Hydraulikfluidstrom mit niedrigem Druck und hohem Durchfluss dar.
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Bei Hybridanwendungen, die mehrere Drehmoment erzeugende Einrichtungen umfassen, können mehrere Steuerschemata entwickelt werden, um den Hydraulikpumpenbetrieb zu steuern. Ein Steuerschema umfasst das Zulassen eines hydraulischen Durchflusses zwischen dem ersten und zweiten Hydraulikkreissegment 10A und 10B während eines Betriebszustandes mit eingeschalteter Maschine, wenn mit niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten gefahren wird.
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3 zeigt eine Ausführungsform des hydraulischen Steuersystems 10', das eine Hydraulikpumpe 16 umfasst, die als einteilige Doppelelementpumpeinrichtung ausgestaltet ist, die ein erstes und zweites hydraulisches Verdrängerpumpelement 62' und 64' umfasst, die in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht und unter Verwendung einer einzigen Eingangswelle 23 angetrieben werden. Die Hydraulikpumpe 16' ist bevorzugt eine binäre Zahnradpumpe mit fester Verdrängung oder eine binäre ausgeglichene Flügelpumpe mit fester Verdrängung. Die Hydraulikpumpe 16' kann einen einzigen Einlassanschluss oder einen doppelten Einlassanschluss umfassen, und umfasst einen ersten und zweiten Auslassanschluss 74 und 72, die ungefähr 180 Grad voneinander gelegen sind, um die Wirkung einer Fluidkraft auf die Pumpe 16' auszugleichen. Der erste und zweite Auslassanschluss 74 und 72 sind jeweils dem ersten bzw. zweiten hydraulischen Verdrängerpumpelement 62' bzw. 64' zugeordnet. Das erste hydraulische Verdrängerpumpelement 62' ist ausgestaltet, um Hydraulikfluid mit niedrigem Druck und hohem Durchflussvolumen durch den ersten Auslassanschluss 74 zu dem ersten Hydraulikkreissegment 10A zu pumpen. Das zweite hydraulische Verdrängerpumpelement 64' ist ausgestaltet, um Hydraulikfluid mit hohem Druck und niedrigem Durchflussvolumen durch den zweiten Auslassanschluss 72 zu dem zweiten Hydraulikkreissegment 10B zu pumpen, das bevorzugt eine Druckspeichereinrichtung 43 und ein Druckventil 44 umfasst. Die Hydraulikpumpe 16' wird bevorzugt über eine einzige Eingangswelle 23 durch eine Doppelleistungsquelle angetrieben, die die Brennkraftmaschine 20 und den Elektromotor 18 umfasst, welche selektiv mit der Hydraulikpumpe 16' unter Verwendung der steuerbaren Freilaufkupplung 22 gekoppelt sind. Die steuerbare Freilaufkupplung 22 ist ausgestaltet, um eine Drehmomentübertragung von einem ausgewählten der Brennkraftmaschine 20 und dem Elektromotor 18 zu steuern. In einem ersten Kupplungsbetätigungsmodus wird die steuerbare Freilaufkupplung 22 gesteuert, um die Hydraulikpumpe 16' unter Verwendung von Drehmomentleistung von der Maschine 20 zu beaufschlagen. In einem zweiten Kupplungsbetätigungsmodus wird die steuerbare Freilaufkupplung 22 gesteuert, um die Hydraulikpumpe 16' unter Verwendung von Drehmomentleistung von dem Elektromotor 18 zu beaufschlagen. Alternativ wird die Hydraulikpumpe 16' über die einzige Eingangswelle 23 durch eine einzige Leistungsquelle, z. B. den Elektromotor 18, angetrieben.
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Der Druckspeicher 43 ist ausgestaltet, um Hydraulikdruckfluid zum Aufrechterhalten von Hydraulikdruck in dem zweiten Hydraulikkreissegment 10B zu sammeln und zu speichern und somit Fluidleitungsdruck zu unterstützen und zu verstärken. Ein Fachmann wird erkennen, dass mehrere Druckspeicherausführungsformen in Übereinstimmung mit der Offenbarung verwendet werden können.
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In einer Ausführungsform umfasst die Hydraulikpumpe 16' mit der Doppelelementpumpfähigkeit den Einlassanschluss 70, der ausgestaltet ist, um Hydraulikfluid 12 aus dem Sumpf 14 zu übermitteln. Die Hydraulikpumpe 16' umfasst das erste hydraulische Verdrängerpumpelement 62', welches eine Pumpsektion mit großer Verdrängung ist, die ausgestaltet ist, um Hydraulikfluid mit niedrigem Druck und hohem Durchflussvolumen zu dem ersten Hydraulikkreissegment 10A zu pumpen. Die Hydraulikpumpe 16' umfasst das erste hydraulische Verdrängerpumpelement 64', das eine Pumpsektion mit geringer Verdrängung ist, um Hydraulikfluid mit hohem Druck und niedrigem Durchflussvolumen zu dem zweiten Hydraulikkreissegment 10B zu pumpen.
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4 zeigt eine Ausführungsform des hydraulischen Steuersystems 10'', das die Hydraulikpumpe 16'' umfasst, die als eine einteilige Doppelelementpumpeinrichtung ausgestaltet ist, die ein erstes und zweites hydraulisches Verdrängerpumpelement 62 und 64 umfasst, jeweils die in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht und unter Verwendung der Doppeleingangswellen 23A bzw. 23B angetrieben werden. Das erste und zweite hydraulische Verdrängerpumpelement 62 und 64 sind jeweils bevorzugt ein Element mit fester Verdrängung, das z. B. eine von einer binären Zahnradpumpe mit fester Verdrängung und einer binären ausgeglichenen Flügelpumpe mit fester Verdrängung umfasst. Hydraulikfluid wird über Einlassanschluss 70 zugeführt, der einen einzigen Einlassanschluss oder einen Doppeleinlassanschluss umfassen kann. Das erste und zweite hydraulische Verdrängerpumpelement 62 und 64 umfassen jeweils einen ersten und zweiten Auslassanschluss 74 und 72. Das erste hydraulische Verdrängerpumpelement 62 ist ausgestaltet, um Hydraulikfluid mit niedrigem Druck und hohem Durchflussvolumen durch den ersten Auslassanschluss 74 zu dem ersten Hydraulikkreissegment 10A zu pumpen. Das zweite hydraulische Verdrängerpumpelement 64 ist ausgestaltet, um Hydraulikfluid mit hohem Druck und niedrigem Durchflussvolumen durch den zweiten Auslassanschluss 72 zu dem zweiten Hydraulikkreissegment 10B zu pumpen, das bevorzugt die Druckspeichereinrichtung 43 und ein Druckventil 44 umfasst. Das erste und zweite hydraulische Verdrängerpumpelement 62 und 64 werden über einzelne Eingangswellen 23A und 23B angetrieben, die von einer Doppelleistungsquelle ausgehen, die die Brennkraftmaschine 20 und den Elektromotor 18 umfasst, die selektiv mit der Hydraulikpumpe 16'' unter Verwendung der steuerbaren Freilaufkupplung 22 gekoppelt sind. Die steuerbare Freilaufkupplung 22 ist ausgestaltet, um die Drehmomentübertragung von einem ausgewählten von der Brennkraftmaschine 20 und dem Elektromotor 18 zu steuern.
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In einem ersten Kupplungsbetätigungsmodus wird die steuerbare Freilaufkupplung 22 gesteuert, um die Hydraulikpumpe 16'' unter Verwendung von Drehmomentleistung von der Maschine 20 zu beaufschlagen. In einem zweiten Kupplungsbetätigungsmodus wird die steuerbare Freilaufkupplung 22 gesteuert, um die Hydraulikpumpe 16'' unter Verwendung von Drehmomentleistung von dem Elektromotor 18 zu beaufschlagen.
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In einer Ausführungsform umfasst die Hydraulikpumpe 16' mit der Doppelelementpumpfähigkeit den Einlassanschluss 70, der ausgestaltet ist, um Hydraulikfluid 12 aus dem Sumpf 14 zu übermitteln. Die Hydraulikpumpe 16' umfasst das erste hydraulische Verdrängerpumpelement 62', das eine Pumpsektion mit großer Verdrängung ist, die ausgestaltet ist, um Hydraulikfluid mit niedrigem Druck und hohem Durchflussvolumen zu dem ersten Hydraulikkreissegment 10A zu pumpen. Die Hydraulikpumpe 16' umfasst das erste hydraulische Verdrängerpumpelement 64', das eine Pumpsektion mit geringer Verdrängung ist, die ausgestaltet ist, um Hydraulikfluid mit hohem Druck und niedrigem Durchflussvolumen zu dem zweiten Hydraulikkreissegment 10B zu pumpen.
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Während des Antriebsstrangbetriebs, wenn die Maschine 10 die Doppelelementpumpe 16 antreibt, steuert die Drehzahl der Maschine 10 die Pumpendrehzahl und das Pumpendrehmoment der Doppelelementpumpe 16. Wenn der Elektromotor 18 die Doppelelementpumpe 16 antreibt, steuert der Elektromotor 18 die Pumpendrehzahl und das Pumpendrehmoment der Doppelelementpumpe 16, wodurch für eine direkte Steuerung des Leitungsdrucks (d. h. der Druck des Hydraulikfluids 12 innerhalb der Hauptleitung 30) und des Schmierdrucks (d. h. des Drucks des Hydraulikfluids 12 innerhalb der Schmierversorgungsleitung 36) gesorgt wird.
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Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Abwandlungen daran beschrieben. Weitere Abwandlungen und Abänderungen können Dritten beim Lesen und Verstehen der Beschreibung deutlich werden. Daher ist es beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die besondere Ausführungsform/die besonderen Ausführungsformen, die als die beste Ausführungsart zur Ausführung dieser Offenbarung in Betracht gezogen wird/werden, begrenzt ist, sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen, einschließen wird.
