DE102012023155A1

DE102012023155A1 - Motor vehicle drive train device for commercial vehicle, has control- and regulating unit for ratiometric adjustment of hydraulic pump and hydraulic motor, where hydraulic pump and hydraulic motor have zero position

Info

Publication number: DE102012023155A1
Application number: DE201210023155
Authority: DE
Inventors: Mario Wirmel
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2014-05-28

Abstract

The motor vehicle drive train device has a hydrostatic power path (10) which comprises a hydraulic pump (11) and a hydraulic motor (12) for transmitting power outputted from a main engine (13). A control- and regulating unit (14) is provided for ratiometric adjustment of the hydraulic pump and the hydraulic motor. The control- and regulating unit is provided to change a volume of the hydraulic pump and a volume of the hydraulic motor at the same ratio. The hydraulic pump and the hydraulic motor have a zero position.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung mit einem hydrostatischen Leistungspfad nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a motor vehicle drive train device having a hydrostatic power path according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 197 184 61 A1 ist bereits eine Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung mit einem hydrostatischen Leistungspfad, der eine Hydropumpe und einen Hydromotor zur Übertragung einer von der Antriebsmaschine abgegebenen Leistung aufweist, und mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit, die zur Verstellung der Hydropumpe und des Hydromotors vorgesehen ist, bekannt.From the DE 197 184 61 A1 There is already known an automotive powertrain device having a hydrostatic power path including a hydraulic pump and a hydraulic motor for transmitting power output from the engine, and a control unit provided for adjusting the hydraulic pump and the hydraulic motor.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein Zu- und/oder Abschalten des hydrostatischen Leistungspfads während eines Betriebs zu ermöglichen. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The invention is in particular the object of enabling an activation and / or shutdown of the hydrostatic power path during operation. It is achieved by a motor vehicle drive train device according to the invention in accordance with claim 1. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung mit einem hydrostatischen Leistungspfad, der eine Hydropumpe und einen Hydromotor zur Übertragung einer von der Antriebsmaschine abgegebenen Leistung aufweist, und mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit, die zur Verstellung der Hydropumpe und des Hydromotors vorgesehen ist.The invention is based on a motor vehicle drive train device with a hydrostatic power path, which has a hydraulic pump and a hydraulic motor for transmitting a power output by the engine, and with a control and / or regulating unit which is provided for adjusting the hydraulic pump and the hydraulic motor.

Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit zu einer ratiometrischen Verstellung der Hydropumpe und des Hydromotors vorgesehen ist. Dadurch kann die Leistung, die über den hydrostatischen Leistungspfad übertragen wird, reduziert werden, während gleichzeitig ein zwischen der Hydropumpe und dem Hydromotor bestehendes Drehzahlverhältnis behalten werden kann. Durch die Reduzierung der übertragenen Leistung wird erreicht, dass das von dem hydrostatischen Leistungspfad übertragene Moment Null wird, wodurch Kupplungen, die in dem hydrostatischen Leistungspfad angeordnet sind, einfach geöffnet werden können. Eine Steuer- und/oder Regeleinheit, die für eine ratiometrische Verstellung der Hydropumpe und des Hydromotors vorgesehen ist, ermöglicht es somit insbesondere, dass der hydrostatische Leistungspfad einfach während eines Betriebs zu- und/oder abgeschaltet werden kann. Unter einem „hydrostatischen Leistungspfad” soll dabei insbesondere eine Anordnung mit der Hydropumpe und dem Hydromotor zur Übertragung von Drehmomenten verstanden werden, wobei das Drehmoment genutzt wird, um mittels der Hydropumpe eine Pumpleistung zu erzeugen, die von dem Hydromotor wieder abgegriffen und in ein Drehmoment umgewandelt wird. In dem hydrostatischen Leistungspfad wird dabei vorzugsweise die von der Antriebsmaschine abgegebene Leistung vollständig über die Hydropumpe und den Hydromotor übertragen. Unter einer ”Steuer- und/oder Regeleinheit” soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einem Steuergerät verstanden werden. Unter einem ”Steuergerät” soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Grundsätzlich kann die Steuer- und/oder Regeleinheit mehrere untereinander verbundene Steuergeräte aufweisen, die vorzugsweise dazu vorgesehen sind, über ein Bus-System, wie insbesondere ein CAN-Bus-System, miteinander zu kommunizieren. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden.It is proposed that the control and / or regulating unit is provided for a ratiometric adjustment of the hydraulic pump and the hydraulic motor. Thereby, the power transmitted via the hydrostatic power path can be reduced, while at the same time maintaining a speed ratio existing between the hydraulic pump and the hydraulic motor. By reducing the transmitted power, it is achieved that the torque transmitted by the hydrostatic power path becomes zero, whereby clutches arranged in the hydrostatic power path can be easily opened. A control and / or regulating unit, which is provided for a ratiometric adjustment of the hydraulic pump and the hydraulic motor, thus makes it possible, in particular, for the hydrostatic power path to be easily switched on and / or off during operation. A "hydrostatic power path" is to be understood in particular as an arrangement with the hydraulic pump and the hydraulic motor for transmitting torques, wherein the torque is used to generate a pumping power by means of the hydraulic pump, which is picked up again by the hydraulic motor and converted into a torque becomes. In the hydrostatic power path, the power output by the engine is preferably transmitted completely via the hydraulic pump and the hydraulic motor. A "control and / or regulating unit" should in particular be understood to mean a unit having at least one control unit. A "control unit" is to be understood in particular as meaning a unit having a processor unit and a memory unit as well as an operating program stored in the memory unit. In principle, the control and / or regulating unit can have a plurality of interconnected control units, which are preferably provided to communicate with one another via a bus system, in particular a CAN bus system. By "provided" is intended to be understood in particular specially programmed, designed and / or equipped.

Für die ratiometrische Verstellung der Hydropumpe und des Hydromotor ist die Steuer- und/oder Regeleinheit vorzugsweise dazu vorgesehen, ein Volumen der Hydropumpe und ein Volumen des Hydromotors gleichzeitig verhältnisgleich zu verändern. Dadurch kann einfach erreicht werden, dass das Drehzahlverhältnis auch bei einer Änderung der übertragenen Leistung konstant bleibt. Unter „gleichzeitig” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass eine Verstellung des Volumens der Hydropumpe und eine Verstellung des Volumens des Hydromotors wenigstens teilweise zeitlich überlappen. Unter „verhältnisgleich” soll insbesondere verstanden werden, dass eine prozentuale Veränderung des Volumens der Hydropumpe und eine prozentuale Veränderung des Volumens des Hydromotors zumindest im Wesentlichen gleich sind. Unter „zumindest im Wesentlichen” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass die prozentualen Veränderungen des Volumens der Hydropumpe und des Volumens des Hydromotors um höchsten 10 Prozent, vorzugsweise um höchstens 5 Prozent und besonders vorzugsweise um höchstens 1 Prozent voneinander abweichen.For the ratiometric adjustment of the hydraulic pump and the hydraulic motor, the control and / or regulating unit is preferably provided to simultaneously change a volume of the hydraulic pump and a volume of the hydraulic motor proportionally. This can easily be achieved that the speed ratio remains constant even with a change in the transmitted power. By "simultaneously" is to be understood in particular that an adjustment of the volume of the hydraulic pump and an adjustment of the volume of the hydraulic motor at least partially overlap in time. By "proportional" is meant in particular that a percentage change in the volume of the hydraulic pump and a percentage change in the volume of the hydraulic motor are at least substantially equal. By "at least substantially" is to be understood in particular that the percentage changes in the volume of the hydraulic pump and the volume of the hydraulic motor differ by a maximum of 10 percent, preferably by at most 5 percent and more preferably by at most 1 percent.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weisen die Hydropumpe und der Hydromotor eine Nullstellung auf. Dadurch kann eine Leistung von Null eingestellt werden, wodurch der hydrostatische Leistungspfad besonders einfach leistungsfrei geschaltet werden, insbesondere auch beispielsweise bei einem Kraftfahrzeugstillstand. Unter einer „Nullstellung” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass das Volumen der Hydropumpe und das Volumen des Hydromotors gleichzeitig auf Null einstellbar sind.In an advantageous development, the hydraulic pump and the hydraulic motor have a zero position. As a result, a power of zero can be set, whereby the hydrostatic power path can be switched particularly easily power-free, in particular, for example, in a motor vehicle standstill. A "zero position" is to be understood in particular that the volume of the hydraulic pump and the volume of the hydraulic motor are simultaneously set to zero.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung zumindest eine mechanische Kupplung aufweist, die zur Zu- und/oder Abschaltung des hydrostatischen Leistungspfads vorgesehen ist. Dadurch kann der hydrostatische Leistungspfad einfach zu- und abgeschaltet werden, wobei Leistungsverluste in einem abgeschalteten Zustand minimiert werden können, da die mechanische Kupplungen mit vorteilhaft geringen Schleppverlusten realisiert werden können. Unter einer „mechanischen Kupplung” soll dabei insbesondere eine Kupplung verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, über eine reib- und/oder formschlüssige Verbindung eine drehfeste Verbindung zwischen zwei Drehmoment übertragenden Bauteilen herzustellen, wie beispielsweise eine synchronisierte oder unsynchronisierte Klauenkupplung oder eine Reibschlusskupplung.It is further proposed that the motor vehicle drive train device has at least one mechanical coupling which is provided for connecting and / or disconnecting the hydrostatic power path. Thus, the hydrostatic power path can be easily switched on and off, with power losses in one switched off state can be minimized, since the mechanical couplings can be realized with advantageously low drag losses. A "mechanical clutch" is to be understood in particular as meaning a clutch which is intended to produce a non-rotatable connection between two torque-transmitting components via a frictional and / or positive connection, such as a synchronized or unsynchronized claw clutch or a friction clutch.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung einen parallel zu dem hydrostatischen Leistungspfad angeordneten mechanischen Leistungspfad und eine Schaltgruppe aufweist, die zumindest zur Umschaltung zwischen dem hydrostatischen Leistungspfad und dem mechanischen Leistungspfad vorgesehen ist. In Verbindung mit der Möglichkeit, während eines Fahrbetriebs den hydrostatischen Leistungspfad zu- oder abzuschalten, ist in einer Ausgestaltung mit einem mechanischen Leistungspfad ein besonders effizienter Betrieb möglich, da für einen Fahrbetrieb der mechanische Leistungspfad verwendet werden kann, während der hydrostatische Leistungspfad für einen Arbeitsbetrieb verwendet werden kann. Bezüglich eines Verbrauchs ist dabei im Allgemeinen der mechanische Leistungspfad effizienter als der hydrostatische Leistungspfad, weshalb für den Fahrbetrieb der mechanische Leistungspfad besser geeignet ist. Unter einem „mechanischen Leistungspfad” soll dabei insbesondere eine Anordnung verstanden werden, bei der die von der Antriebsmaschine abgegebene Leistung vollständig über mechanische Bauteile, wie beispielsweise Kupplung, Wellen oder Zahnradpaarungen, übertragen wird. Insbesondere soll darunter kein Leistungspfad verstanden werden, bei dem die Leistung zumindest teilweise über einen hydrostatischen Leistungspfad oder einen elektrischen Leistungspfad übertragen wird.It is also proposed that the motor vehicle driveline device has a mechanical power path arranged parallel to the hydrostatic power path and a shifting group provided at least for switching between the hydrostatic power path and the mechanical power path. In connection with the possibility of switching the hydrostatic power path on or off during a driving operation, a particularly efficient operation is possible in a design with a mechanical power path, since for a driving operation the mechanical power path can be used while the hydrostatic power path is used for a working operation can be. In terms of consumption, in general, the mechanical power path is more efficient than the hydrostatic power path, which makes the mechanical power path more suitable for driving. A "mechanical power path" is to be understood in particular as meaning an arrangement in which the power output by the drive machine is transmitted completely via mechanical components, such as, for example, a clutch, shafts or gear pairings. In particular, this should not be understood as a power path in which the power is at least partially transmitted via a hydrostatic power path or an electrical power path.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Schaltgruppe als eine Wendegruppe ausgebildet, die zur Umkehrung einer Fahrtrichtung vorgesehen ist. Dadurch kann einfach eine Schaltung von Rückwärtsgetriebegängen realisiert werden, insbesondere bei einem Fahrbetrieb über den mechanischen Leistungspfad.In a particularly preferred embodiment, the switching group is formed as a turning group, which is provided for reversing a direction of travel. As a result, it is easy to realize a shift from reverse gears, in particular when driving over the mechanical power path.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, zur Schaltung der Schaltgruppe und/oder der zumindest einer Kupplung zur Zu- und/oder Abschaltung des hydrostatischen Leistungspfads die Hydropumpe und den Hydromotor ratiometrisch anzusteuern. Dadurch können die mechanische Kupplung und/oder die mechanische Schaltgruppe während eines Fahrbetriebs geschaltet werden, wodurch während des Fahrbetriebs zwischen dem hydrostatischen Leistungspfad und dem mechanischen Leistungspfad umgeschaltet werden kann oder die Gangstufe gewechselt werden kann. Unter einer „ratiometrischen Ansteuerung zur Schaltung der Schaltgruppe und/oder der zumindest einen Kupplung” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit die Hydropumpe und den Hydromotor unmittelbar vor und/oder nach einem Schaltvorgang der Schaltgruppe und/oder der zumindest eine Kupplung „ratiometrisch”, das heißt im Wesentlichen „verhältnisgleich”, verstellt.In a particularly advantageous embodiment, the control and / or regulating unit is provided to control the hydro pump and the hydraulic motor ratiometrisch for switching the switching group and / or the at least one clutch for connection and / or disconnection of the hydrostatic power path. Thereby, the mechanical clutch and / or the mechanical switching group can be switched during a driving operation, which can be switched during driving between the hydrostatic power path and the mechanical power path or the gear ratio can be changed. A "ratiometric control for switching the switching group and / or the at least one clutch" should be understood in particular that the control and / or regulating unit, the hydraulic pump and the hydraulic motor immediately before and / or after a switching operation of the switching group and / or the at least one clutch "ratiometric", that is essentially "proportionally", adjusted.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung zumindest einen Drucksensor zur Messung eines Drucks zwischen dem Hydromotor und der Hydropumpe aufweist. Das über den hydrostatischen Leistungspfad übertragene Moment ist proportional zu dem Druck zwischen der Hydropumpe und dem Hydromotor. Durch einen entsprechend angeordneten Drucksensor kann die Steuer- und/oder Regeleinheit somit einfach erkennen, wann die übertragene Leistung Null ist, wodurch insbesondere ein Schaltzeitpunkt für die Schaltgruppe und/oder die zumindest eine Kupplung einfach ermittelt werden kann.It is further proposed that the motor vehicle drive train device has at least one pressure sensor for measuring a pressure between the hydraulic motor and the hydraulic pump. The torque transmitted via the hydrostatic power path is proportional to the pressure between the hydraulic pump and the hydraulic motor. By an appropriately arranged pressure sensor, the control and / or regulating unit can thus easily recognize when the transmitted power is zero, whereby in particular a switching time for the switching group and / or the at least one clutch can be easily determined.

Vorzugsweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, die Schaltgruppe und/oder die zumindest eine Kupplung zur Zu- und/oder Abschaltung des hydrostatischen Leistungspfads in Abhängigkeit von dem von dem Drucksensor erfassten Druck zu schalten. Dadurch kann für die Schaltung der Schaltgruppe und/oder der zumindest einen Kupplung ein Zeitpunkt ermittelt werden, an dem die über den hydrostatischen Leistungspfad übertragene Leistung zumindest nahezu Null ist, wodurch insbesondere ein Schaltkomfort für den Schaltvorgang verbessert und eine Bauteilbelastung während des Schaltvorgangs verringert werden kann.Preferably, the control and / or regulating unit is provided to switch the switching group and / or the at least one clutch for connecting and / or disconnecting the hydrostatic power path as a function of the pressure detected by the pressure sensor. As a result, a point in time at which the power transmitted via the hydrostatic power path is at least almost zero can be determined for the circuit of the switching group and / or the at least one clutch, which in particular improves shifting comfort for the shifting process and reduces component load during the shifting process ,

Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit zumindest einen Betriebsmodus aufweist, in dem sie zur automatischen Umschaltung zwischen dem hydrostatischen Leistungspfad und dem mechanischen Leistungspfad vorgesehen ist. Dadurch kann ein besonders komfortables Bedienkonzept realisiert werden, welches insbesondere bezüglich eines Verbrauchs optimiert werden kann. Beispielsweise kann durch eine solche Ausgestaltung die Steuer- und/oder Regeleinheit während eines Fahrbetriebs, bei dem eine geschwindigkeitsabhängige Regelung aktiviert ist, selbstständig zwischen dem hydrostatischen Leistungspfad und dem mechanischen Leistungspfad umschalten. Während eines Fahrbetriebs, bei dem der Fahrer ein Antriebsmoment über eine Fahrpedalstellung oder ein entsprechendes anderes Bedienelement, wie beispielsweise einen Joystick vorgibt, kann die Steuer- und/oder Regeleinheit beispielsweise automatisch von dem hydrostatischen Fahrbetrieb auf dem mechanischen Fahrbetrieb umschalten, wenn hinterlegte Bedingungen erfüllt sind, wie beispielsweise eine minimale Fahrzeuggeschwindigkeit.It is also proposed that the control and / or regulating unit has at least one operating mode in which it is provided for automatic switching between the hydrostatic power path and the mechanical power path. As a result, a particularly comfortable operating concept can be realized, which can be optimized in particular with regard to consumption. By way of example, such an embodiment allows the control and / or regulating unit to automatically switch between the hydrostatic power path and the mechanical power path during a driving operation in which a speed-dependent control is activated. During a driving operation, in which the driver specifies a drive torque via an accelerator pedal position or a corresponding other operating element, such as a joystick, the control and / or regulating unit can, for example, automatically from the hydrostatic driving on the switch over mechanical driving when stored conditions are met, such as a minimum vehicle speed.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figur, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages will become apparent from the following description of the figures. In the figure, an embodiment of the invention is shown. The figure, the description of the figures and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

Die einzige Figur zeigt schematisch eine Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung für ein Nutzfahrzeug, das als kombinierte Arbeits- und Transportmaschine verwendet werden kann. Die Antriebsstrangvorrichtung dient zur Verbindung einer Antriebsmaschine 13 mit Antriebsrädern 20. Zusätzlich kann die Antriebsmaschine 13 zum Antrieb eines Nebenabtriebs 21 vorgesehen werden, der beispielsweise zum Betrieb von Arbeitsgeräten dienen kann, die keine eigene Antriebsmaschine aufweisen. Der Nebenabtrieb 21 kann beispielsweise als eine Zapfwelle ausgeführt sein.The single FIGURE schematically shows a motor vehicle drive train device for a commercial vehicle, which can be used as a combined work and transport machine. The drive train device serves to connect a drive machine 13 with drive wheels 20 , In addition, the prime mover can 13 for driving a power take-off 21 can be provided, for example, can be used to operate implements that have no own drive machine. The power take-off 21 may for example be designed as a PTO.

Die Antriebsstrangvorrichtung weist einen hydrostatischen Leistungspfad 10 und einen mechanischen Leistungspfad 17 auf. Beide Leistungspfade 10, 17 dienen insbesondere zur Verbindung der Antriebsmaschine 13 mit den Antriebsrädern 20. Die Antriebsmaschine 13 ist dabei vorzugsweise als ein Verbrennungsmotor ausgebildet. Weiter umfasst die Antriebsstrangvorrichtung ein Schaltgetriebe 24, das zur Schaltung unterschiedlicher Getriebegänge vorgesehen ist. Das Schaltgetriebe 24 kann über den hydrostatischen Leistungspfad 10 oder über den mechanischen Leistungspfad 17 mit der Antriebsmaschine 13 verbunden werden. Außerdem umfasst die Antriebsstrangvorrichtung eine Reibkupplung 23, die insbesondere für einen Fahrbetrieb über den mechanischen Leistungspfad 17 eine Anfahrfunktionalität bereitstellt.The powertrain device has a hydrostatic power path 10 and a mechanical power path 17 on. Both performance paths 10 . 17 are used in particular for connecting the drive machine 13 with the drive wheels 20 , The prime mover 13 is preferably designed as an internal combustion engine. Furthermore, the drive train device comprises a manual transmission 24 , which is intended to shift different gears. The manual transmission 24 can via the hydrostatic power path 10 or via the mechanical power path 17 with the prime mover 13 get connected. In addition, the drive train device comprises a friction clutch 23 in particular for driving over the mechanical power path 17 provides a start-up functionality.

Der hydrostatische Leistungspfad 10 umfasst eine Hydropumpe 11, einen Hydromotor 12 und einen Hydraulikkreis 22, der die Hydropumpe 11 und den Hydromotor 12 miteinander verbindet. Die Hydropumpe 11 ist mechanisch mit der Antriebsmaschine 13 verbunden. Der Hydromotor 12 ist mechanisch mit den Antriebsrädern 20 verbunden. Eine von der Antriebsmaschine 13 abgegebene Leistung, die über den hydrostatischen Leistungspfad 10 übertragen wird, wird der Hydropumpe 11 zugeführt, die die mechanische Leistung in eine Pumpleistung umwandelt. Über den Hydraulikkreis 22 wird die Leistung dem Hydromotor 12 zugeführt, der diese Leistung wieder in eine mechanische Leistung umwandelt.The hydrostatic power path 10 includes a hydraulic pump 11 , a hydraulic motor 12 and a hydraulic circuit 22 who has the hydraulic pump 11 and the hydraulic motor 12 connects with each other. The hydraulic pump 11 is mechanical with the prime mover 13 connected. The hydraulic motor 12 is mechanical with the drive wheels 20 connected. One from the prime mover 13 Power delivered via the hydrostatic power path 10 is transferred, the hydraulic pump 11 supplied, which converts the mechanical power into a pump power. About the hydraulic circuit 22 the power is the hydraulic motor 12 fed, which converts this power back into a mechanical power.

Die Hydropumpe 11 und der Hydromotor 12 sind verstellbar. Die Hydropumpe 11 weist ein veränderbares Volumen auf, durch das insbesondere ein von der Hydropumpe 11 abgegebener Volumenstrom veränderbar ist. Analog weist der Hydromotor 12 ein veränderbares Volumen auf, durch das festgelegt ist, wie der von der Hydropumpe 11 erzeugte Volumenstrom wieder in mechanische Leistung umgewandelt wird. Über die Veränderung des Volumens der Hydropumpe 11 ist bei konstanter Leistung ein Verhältnis zwischen einem Druck und einem Förderstrom in dem Hydraulikkreis 22 einstellbar. Über die Veränderung des Volumens des Hydromotors 12 ist bei konstanter Leistung ein Verhältnis zwischen einer Drehzahl des Hydromotors 12 und einem von dem Hydromotor 12 abgegebenen Drehmoment einstellbar. Durch Veränderung des Volumens der Hydropumpe 11 relativ zu dem Volumen des Hydromotors 12 ist somit beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit veränderbar. Zur Ansteuerung der Hydropumpe 11 und des Hydromotors 12 sowie zur Ansteuerung weiterer Komponenten umfasst die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung eine Steuer- und Regeleinheit 14.The hydraulic pump 11 and the hydraulic motor 12 are adjustable. The hydraulic pump 11 has a variable volume, by the particular one of the hydraulic pump 11 emitted volume flow is variable. Analog has the hydraulic motor 12 a variable volume by which is defined as that of the hydraulic pump 11 generated volume flow is converted back into mechanical power. About the change of the volume of the hydraulic pump 11 At constant power is a ratio between a pressure and a flow in the hydraulic circuit 22 adjustable. About the change in the volume of the hydraulic motor 12 is at constant power a ratio between a speed of the hydraulic motor 12 and one of the hydraulic motor 12 adjusted torque adjustable. By changing the volume of the hydraulic pump 11 relative to the volume of the hydraulic motor 12 Thus, for example, a vehicle speed is changeable. For controlling the hydraulic pump 11 and the hydraulic motor 12 as well as for controlling further components, the motor vehicle drive train device comprises a control and regulation unit 14 ,

Die Steuer- und Regeleinheit 14 ist für eine ratiometrische Verstellung der Hydropumpe 11 und des Hydromotors 12 vorgesehen. Bei einer ratiometrischen Verstellung werden das Volumen der Hydropumpe 11 und das Volumen des Hydromotors 12 verhältnisgleich geändert. Durch die ratiometrische Verstellung bleibt ein Drehzahlverhältnis zwischen der Hydropumpe 11 und dem Hydromotor 12 zumindest im Wesentlichen gleich, womit auch ein Drehzahlverhältnis zwischen der Antriebsmaschine 13 und den Antriebsrädern 20 zumindest im Wesentlichen gleich bleibt. Über die ratiometrische Verstellung der Hydropumpe 11 und des Hydromotors 12 kann somit die über den hydrostatischen Leistungspfad 10 übertragene Leistung verändert werden.The control unit 14 is for a ratiometric adjustment of the hydraulic pump 11 and the hydraulic motor 12 intended. In a ratiometric adjustment, the volume of the hydraulic pump 11 and the volume of the hydraulic motor 12 changed proportionally. Due to the ratiometric adjustment remains a speed ratio between the hydraulic pump 11 and the hydraulic motor 12 at least substantially the same, which also includes a speed ratio between the prime mover 13 and the drive wheels 20 at least substantially the same. About the ratiometric adjustment of the hydraulic pump 11 and the hydraulic motor 12 Thus, the over the hydrostatic power path 10 transferred power to be changed.

Die Hydropumpe 11 und der Hydromotor 12 weisen eine Nullstellung auf, d. h. das Volumen der Hydropumpe 11 und das Volumen des Hydromotors 12 können auf Null eingestellt werden. Über die ratiometrische Verstellung kann für den hydrostatischen Leistungspfad 10 die übertragene Leistung sukzessive auf Null reduziert werden, während das Kraftfahrzeug mit nahezu gleicher Geschwindigkeit weiterfährt. Der hydrostatische Leistungspfad 10 kann somit leistungsfrei geschaltet werden.The hydraulic pump 11 and the hydraulic motor 12 have a zero position, ie the volume of the hydraulic pump 11 and the volume of the hydraulic motor 12 can be set to zero. About the ratiometric adjustment can be used for the hydrostatic power path 10 the transmitted power can be successively reduced to zero, while the motor vehicle continues at almost the same speed. The hydrostatic power path 10 can thus be switched without power.

Zur mechanischen Zu- und Abschaltung des hydrostatischen Leistungspfads 10 weist die Antriebsstrangvorrichtung zwei mechanische Kupplungen 15, 16 auf. Die erste Kupplung 15 ist wirkungsmäßig zwischen der Antriebsmaschine 13 und der Hydropumpe 11 angeordnet. Die zweite Kupplung 16 ist wirkungsmäßig zwischen dem Hydromotor 12 und den Antriebsrädern 20 angeordnet. Die Kupplungen 15, 16 sind als an sich bekannte mechanische Schaltkupplungen ausgebildet. Vorteilhaft ist dabei eine Ausbildung der Kupplungen 15, 16 als Klauenkupplungen oder Lamellenkupplungen.For mechanical connection and disconnection of the hydrostatic power path 10 For example, the powertrain device has two mechanical couplings 15 . 16 on. The first clutch 15 is effective between the prime mover 13 and the hydraulic pump 11 arranged. The second clutch 16 is effective between the hydraulic motor 12 and the drive wheels 20 arranged. The clutches 15 . 16 are designed as known per se mechanical clutches. An advantage is an embodiment of the couplings 15 . 16 as jaw clutches or multi-plate clutches.

Der mechanische Leistungspfad 17 ist parallel zu dem hydrostatischen Leistungspfad 10 angeordnet. Zur Umschaltung zwischen dem mechanischen Leistungspfad 17 und dem hydrostatischen Leistungspfad 10 umfasst die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung eine mechanische Schaltgruppe 18. Die Schaltgruppe 18 ist wirkungsmäßig zwischen der Antriebsmaschine 13 und der ersten Kupplung 15 des hydrostatischen Leistungspfads 10 angeordnet. Die Reibkupplung 23 ist wirkungsmäßig zwischen der Antriebsmaschine 13 und der Schaltgruppe 18 angeordnet.The mechanical power path 17 is parallel to the hydrostatic power path 10 arranged. For switching between the mechanical power path 17 and the hydrostatic power path 10 For example, the automotive powertrain device includes a mechanical shifting group 18 , The switching group 18 is effective between the prime mover 13 and the first clutch 15 the hydrostatic power path 10 arranged. The friction clutch 23 is effective between the prime mover 13 and the switch group 18 arranged.

Die Schaltgruppe 18 ist als eine Wendegruppe ausgebildet, die zur Drehrichtungsumkehr vorgesehen ist. Die Schaltgruppe 18 weist zwei Schaltstellungen auf, in denen der mechanische Leistungspfad 17 geschaltet ist, und eine Neutralstellung zur Schaltung des hydrostatischen Leistungspfades 10. In den beiden Schaltstellungen verbindet die Schaltgruppe 18 die Antriebsmaschine 13 unter Auslassung des hydrostatischen Leistungspfads 10 mit dem Getriebe. Ist zumindest eine der Kupplungen 15, 16 zur Zu- und Abschaltung des hydrostatischen Leistungspfades 10 geöffnet, wird die von der Antriebsmaschine 13 abgegebene Leistung vollständig über den mechanischen Leistungspfad 17 übertragen. In der Neutralstellung der Schaltgruppe 18 ist der mechanische Leistungspfad 17 deaktiviert, wodurch über die Kupplungen 15, 16 der hydrostatische Leistungspfad 10 aktiviert werden kann.The switching group 18 is designed as a turning group, which is intended to reverse the direction of rotation. The switching group 18 has two switch positions in which the mechanical power path 17 is switched, and a neutral position for switching the hydrostatic power path 10 , In the two switching positions, the switching group connects 18 the prime mover 13 omitting the hydrostatic power path 10 with the gearbox. Is at least one of the clutches 15 . 16 for connection and disconnection of the hydrostatic power path 10 opened, that is from the prime mover 13 delivered power completely through the mechanical power path 17 transfer. In the neutral position of the switching group 18 is the mechanical power path 17 Disabled, causing over the couplings 15 . 16 the hydrostatic power path 10 can be activated.

Die Steuer- und Regeleinheit 14 ist dazu vorgesehen, zur Schaltung der Schaltgruppe 18 und zur Schaltung der Kupplungen 15, 16 die Hydropumpe 11 und den Hydromotor 12 ratiometrisch anzusteuern. Die ratiometrische Ansteuerung ist dabei insbesondere für eine Abschaltung des hydrostatischen Leistungspfads 10 vorgesehen. Die Zuschaltung des hydrostatischen Leistungspfads 10 erfolgt vorzugsweise bei einem Fahrzeugstillstand, kann aber grundsätzlich auch während der Fahrt erfolgen.The control unit 14 is intended to switch the switching group 18 and for switching the clutches 15 . 16 the hydraulic pump 11 and the hydraulic motor 12 to control ratiometrically. The ratiometric control is in particular for a shutdown of the hydrostatic power path 10 intended. The connection of the hydrostatic power path 10 is preferably carried out at a vehicle standstill, but in principle can also be done while driving.

Durch die ratiometrische Ansteuerung ist die Steuer- und Regeleinheit 14 zur Abschaltung des hydrostatischen Leistungspfads 10 während einer Fahrt vorgesehen. Zur Abschaltung verringert die Steuer- und Regeleinheit 14 das Volumen der Hydropumpe 11 und das Volumen des Hydromotors 12 gleichzeitig und verhältnisgleich, wodurch der hydrostatische Leistungspfad 10 sukzessive leistungsfrei geschaltet wird. Zur Ermittlung eines Zeitpunkts, an der der hydrostatische Leistungspfad 10 leistungsfrei ist, umfasst die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung einen Drucksensor 19. Der Drucksensor 19 ist zur Erfassung eines Drucks zwischen der Hydropumpe 11 und dem Hydromotor 12 vorgesehen.Due to the ratiometric control is the control unit 14 to shut off the hydrostatic power path 10 provided during a ride. To shutdown reduces the control unit 14 the volume of the hydraulic pump 11 and the volume of the hydraulic motor 12 simultaneously and proportionally, eliminating the hydrostatic power path 10 is switched successively power-free. To determine a time at which the hydrostatic power path 10 is power-free, the automotive powertrain device comprises a pressure sensor 19 , The pressure sensor 19 is for detecting a pressure between the hydraulic pump 11 and the hydraulic motor 12 intended.

Der Druck ist eine Kenngröße für das übertragene Moment. Sobald der Druck Null ist, ist auch die Leistung, die von dem hydrostatischen Leistungspfad 10 übertragen wird, Null. Der Drucksensor 19 ist an die Steuer- und Regeleinheit 14 angebunden. Die Steuer- und Regeleinheit 14 schaltet die Schaltgruppe 18 und die Kupplungen 15, 16 in Abhängigkeit von dem Druck, den der Drucksensor 19 erfasst.The pressure is a parameter for the transmitted moment. Once the pressure is zero, so is the power coming from the hydrostatic power path 10 is transmitted, zero. The pressure sensor 19 is to the control unit 14 tethered. The control unit 14 switches the switching group 18 and the couplings 15 . 16 depending on the pressure that the pressure sensor 19 detected.

Für eine Zuschaltung des hydrostatischen Leistungspfades 10 wird die Schaltgruppe 18 in die Neutralstellung geschaltet. Die Reibkupplung 23 wird geöffnet. Bei einem Fahrzeugstillstand können dann die Kupplungen 15, 16 zugeschaltet werden, womit eine vollhydrostatische Fahrt, bei der die komplette Leistung über den hydrostatischen Leistungspfad 10 übertragen wird, möglich ist.For a connection of the hydrostatic power path 10 becomes the switching group 18 switched to the neutral position. The friction clutch 23 will be opened. When a vehicle is stationary then the clutches 15 . 16 be switched on, bringing a fully hydrostatic ride, in which the complete power over the hydrostatic power path 10 is transmitted is possible.

Ein Leistungsfluss über den hydrostatischen Leistungspfad 10 kann grundsätzlich durch Öffnen der Reibkupplung 23, durch Schalten der Schaltgruppe 18 oder durch Öffnen von zumindest einer der Kupplungen 15, 16 mechanisch unterbrochen werden. Zudem ist auch möglich, das Schaltgetriebe 24 in eine Neutralstellung zu schalten. Um den Leistungsfluss über den hydrostatischen Leistungspfad 10 mechanisch zu trennen, wird zunächst der Leistungsfluss auf Null reduziert, indem die Hydropumpe 11 und der Hydromotor 12 verstellt werden. Nachdem der Leistungsfluss über den hydrostatischen Leistungspfad 10 auf Null reduziert ist, kann beispielsweise durch Öffnen der Kupplungen 15, 16 der hydrostatische Leistungspfad 10 abgeschaltet werden.A power flow over the hydrostatic power path 10 can basically by opening the friction clutch 23 , by switching the switching group 18 or by opening at least one of the clutches 15 . 16 be mechanically interrupted. In addition, it is also possible, the manual transmission 24 to switch to a neutral position. To the power flow through the hydrostatic power path 10 To mechanically disconnect, first the power flow is reduced to zero by the hydraulic pump 11 and the hydraulic motor 12 be adjusted. After the power flow through the hydrostatic power path 10 can be reduced to zero, for example, by opening the clutches 15 . 16 the hydrostatic power path 10 be switched off.

Durch Verstellung der von dem hydrostatischen Leistungspfads 10 übertragenen Leistung auf Null kann während der Fahrt die Schaltgruppe 18 von Neutral in eine der beiden Schaltstellung geschaltet werden. Vorzugsweise wird dazu die Reibkupplung 23 kurzeitig geöffnet. Anschließend ist eine Fahrt über den mechanischen Leistungspfad 17 möglich. Eine Rückschaltung von dem mechanischen Leistungspfad 17 in eine Fahrt über den hydrostatischen Leistungspfad 10 ist grundsätzlich umgekehrt möglich.By adjusting the hydrostatic power path 10 transferred power to zero while driving the switching group 18 be switched from neutral to one of the two switching position. Preferably, this is the friction clutch 23 opened in a timely manner. Next is a ride on the mechanical power path 17 possible. A downshift from the mechanical power path 17 in a drive over the hydrostatic power path 10 is basically possible the other way around.

Die Verstellung des Volumens der Hydropumpe 11 und die Verstellung des Volumens des Hydromotors 12 kann entweder in Abhängigkeit von dem über den Drucksensor 19 erfassten Druck oder in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs geregelt werden. Bei einer Regelung in Abhängigkeit von dem Druck wird eine Fahrpedalvorgabe des Fahrers über ein nicht näher dargestelltes Fahrpedal proportional in eine Druckvorgabe umgesetzt. Dadurch ergibt sich eine automotive Fahrweise, da ein übertragenes Moment proportional zu dem Druck ist. Insbesondere bei unbetätigtem Fahrpedal wird durch die Regelung auf einen Druck von Null ein Ausrollen ermöglicht. Auch ein Verzögern ist durch Einregeln einer umgekehrten Pumprichtung oder einem umgekehrten Ansprechverhalten des Hydromotors 12 variabel möglich. Bei einer Regelung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit wird ein Verhältnis zwischen dem Volumenverhältnis der Hydropumpe 11 und dem Volumen des Hydromotors 12 anhand der ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit geregelt. Drehzahländerungen der Antriebsmaschine 13 werden dabei ausgeglichen. Sowohl bei einer Regelung in Abhängigkeit von dem Druck als auch bei einer Regelung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit wird bei einer bleibenden Regelabweichungen versucht, höhere Volumen zu erreichen, um mehr Moment zu übertragen.The adjustment of the volume of the hydraulic pump 11 and the adjustment of the volume of the hydraulic motor 12 can either be in function of the via the pressure sensor 19 detected pressure or in response to a speed of the motor vehicle. In a control function of the pressure, an accelerator pedal specification of the driver is converted via a not-shown accelerator pedal proportionally into a pressure specification. This results in an automotive driving style, since a transmitted torque proportional to the Pressure is. In particular, with unconfirmed accelerator pedal is made possible by the regulation to a pressure of zero rolling out. Also, deceleration is by adjusting an inverted pumping direction or a reverse response of the hydraulic motor 12 variable possible. In a control depending on the vehicle speed is a ratio between the volume ratio of the hydraulic pump 11 and the volume of the hydraulic motor 12 regulated on the basis of the determined vehicle speed. Speed changes of the prime mover 13 are compensated. Both in a regulation as a function of the pressure as well as in a regulation as a function of the vehicle speed, a permanent control deviation attempts to achieve higher volumes in order to transmit more torque.

Bei einer Übertragung der Leistung der Antriebsmaschine 13 über den hydrostatischen Leistungspfads 10 erfolgt eine Bedienung durch indirekte Vorgabe des Drucks, beispielsweise über das Fahrpedal oder über einen Joystick als alternatives Bedienelement. Von dem Druck wiederum hängen das übertragene Moment und damit indirekt auch die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit ab. Zur Vorgabe der Geschwindigkeit kann ein grundsätzlich bekanntes Tempomatkonzept verwendet werden. Der hydrostatische Leistungspfad 10 kann zudem für einen Betriebsmodus „work” mit wählbarer Konstantdrehzahl vorgesehen werden, der bei einem Fahrzeugstillstand aktivierbar ist und während der Fahrt ausgeschaltet werden kann. Daneben ist ein Betriebsmodus „drive” vorgesehen, bei dem übersetzungsabhängig während der Fahrt zwischen dem hydrostatischen Leistungspfad 10 und dem mechanischen Leistungspfad 17 gewechselt wird. Sämtliche Schaltungen können dabei voll oder teilautomatisiert durchgeführt werden. Zumindest die Kupplungen 15, 16 und die Schaltgruppe 18, aber auch das Schaltgetriebe 24 und die Reibkupplungen 23, weisen vorzugsweise Aktuatoren auf, die zu einer Ansteuerung über die Steuer- und Regeleinheit 14 vorgesehen sind.In a transmission of the power of the prime mover 13 over the hydrostatic power path 10 an operation by indirect specification of the pressure, for example via the accelerator pedal or via a joystick as an alternative control element. From the pressure in turn depend on the transmitted torque and thus indirectly also the vehicle speed. To specify the speed, a basically known cruise control concept can be used. The hydrostatic power path 10 can also be provided for a mode of operation "work" with selectable constant speed, which can be activated during a vehicle standstill and can be switched off while driving. In addition, an operating mode "drive" is provided, in which, depending on the translation, while driving between the hydrostatic power path 10 and the mechanical power path 17 is changed. All circuits can be carried out fully or partially automated. At least the clutches 15 . 16 and the switching group 18 , but also the manual transmission 24 and the friction clutches 23 , Preferably have actuators, which are to a control via the control unit 14 are provided.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19718461 A1 [0002]

Claims

Automotive powertrain device having a hydrostatic power path ( 10 ), which is a hydraulic pump ( 11 ) and a hydraulic motor ( 12 ) for transmitting one of the prime mover ( 13 ) and with a control and / or regulating unit ( 14 ) used to adjust the hydraulic pump ( 11 ) and the hydraulic motor ( 12 ), characterized in that the control and / or regulating unit ( 14 ) to a ratiometric adjustment of the hydraulic pump ( 11 ) and the hydraulic motor ( 12 ) is provided.

Motor vehicle drive train device according to claim 1, characterized in that the control and regulation unit ( 14 ) is intended, a volume of the hydraulic pump ( 11 ) and a volume of the hydraulic motor ( 12 ) at the same time to change proportionally.

Motor vehicle drive train device according to claim 1 or 2, characterized in that the hydraulic pump ( 11 ) and the hydraulic motor ( 12 ) have a zero position.

Motor vehicle drive train device according to one of the preceding claims, characterized by at least one mechanical coupling ( 15 . 16 ), which are used to connect and / or disconnect the hydrostatic power path ( 10 ) is provided.

Motor vehicle drive train device according to one of the preceding claims, characterized by a parallel to the hydrostatic power path ( 10 ) arranged mechanical power path ( 17 ) and a switching group ( 18 ), at least for switching between the hydrostatic power path ( 10 ) and the mechanical power path ( 17 ) is provided.

Motor vehicle drive train device according to claim 5, characterized in that the switching group ( 18 ) is formed as a turning group, which is provided for reversing a direction of travel.

Motor vehicle drive train device at least according to claims 4 and 5, characterized in that the control and / or regulating unit ( 14 ) is provided for switching the switching group ( 18 ) and / or the at least one clutch ( 15 . 16 ) for connecting and / or disconnecting the hydrostatic power path ( 10 ) the hydraulic pump ( 11 ) and the hydraulic motor ( 12 ) to be ratiometrically controlled.

Motor vehicle drive train device according to one of the preceding claims, characterized by at least one pressure sensor ( 19 ) for measuring a pressure between the hydraulic motor ( 12 ) and the hydraulic pump ( 11 ).

Motor vehicle drive train device according to Claims 7 and 8, characterized in that the control and / or regulating unit ( 14 ) is provided, the switching group ( 18 ) and / or the at least one clutch ( 15 . 16 ) for connecting and / or disconnecting the hydrostatic power path ( 10 ) in dependence on that of the pressure sensor ( 19 ) to switch detected pressure.

Motor vehicle drive train device at least according to claim 5, characterized in that the control and / or regulating unit ( 14 ) has at least one operating mode in which it is used for automatic switching between the hydrostatic power path ( 10 ) and the mechanical power path ( 17 ) is provided.