DE102012211431A1

DE102012211431A1 - Hybridfahrzeuggetriebe mit einer einzigen elektrischen pumpe

Info

Publication number: DE102012211431A1
Application number: DE201210211431
Authority: DE
Inventors: Alan G. Holmes; John Czubay; Norman Schoenek; Kevin M. Dougan
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2014-01-02
Anticipated expiration: 2032-07-03
Also published as: CN103522890B; CN103522890A; DE102012211431B4

Abstract

Ein Getriebe für ein Hybridfahrzeug umfasst einen elektrischen Antriebsmotor, zumindest eine Kupplung und mehrere Zahnräder, die einen Zahnradsatz bilden. Das Getriebe umfasst weiterhin eine einzige elektrisch angetriebene Pumpe in Fluidverbindung mit dem elektrischen Antriebsmotor, der Kupplung und dem Zahnradsatz. Die einzige elektrisch angetriebene Pumpe wälzt Hydraulikfluid zu der Kupplung, dem Zahnradsatz und dem elektrischen Antriebsmotor um. Die einzige elektrisch angetriebene Pumpe wälzt das gesamte zum Schmieren des Zahnradsatzes und des elektrischen Antriebsmotors erforderliche Hydraulikfluid um, wälzt das gesamte zur Betätigung der Kupplung erforderliche Hydraulikfluid um und wälzt das gesamte zur Kühlung des elektrischen Antriebsmotors erforderlich Hydraulikfluid um. Das Getriebe enthält keine mechanisch betätigte Ölpumpe.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Hybridfahrzeug, genauer auf ein Getriebe für das Hybridfahrzeug.
HINTERGRUND
Viele Hybridfahrzeugen umfassen sowohl eine Maschine, wie z. B., aber nicht darauf beschränkt, eine Brennkraftmaschine, die mit Benzin- oder Dieselkraftstoff läuft, als auch einen elektrischen Antriebsmotor, der durch in einer Batterie gespeicherte elektrische Energie beaufschlagt wird. Die Maschine oder der elektrische Antriebsmotor können einzeln oder gleichzeitig verwendet werden, um ein Antriebsdrehmoment zum Antrieb des Hybridfahrzeugs bereitzustellen. Das Antriebsdrehmoment von der Maschine oder dem elektrischen Antriebsmotor gelangt durch ein Getriebe, das einen Zahnradsatz umfasst, der betreibbar ist, um das Drehzahl-/Drehmomentverhältnis des Antriebsdrehmoments zu ändern. Oft ist der elektrische Antriebsmotor in das Getriebe eingearbeitet. Das Getriebe umfasst eine oder mehrere Kupplungen und/oder Bremsen zum selektiven Verbinden verschiedener Komponenten des Getriebes, wie beispielsweise, aber nicht darauf beschränkt, zu einem Wechsel zwischen unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen. Der elektrische Antriebsmotor, der Zahnradsatz und die verschiedenen Kupplungen und/oder Bremsen erfordern in der Regel einen Durchfluss von Hydraulikfluid, das heißt Getriebefluid, zum Kühlen, Schmieren und/oder zur Betätigung derselben.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist ein Getriebe für ein Hybrid-Fahrzeug vorgesehen. Das Getriebe umfasst einen elektrischen Antriebsmotor, zumindest einen hydraulisch betätigten Drehmomentübertragungsmechanismus, und mehrere Zahnräder, die einen Zahnradsatz bilden. Das Getriebe umfasst weiterhin eine einzige elektrisch angetriebene Pumpe in Fluidverbindung mit dem elektrischen Antriebsmotor, dem zumindest einen hydraulisch betätigten Drehmomentübertragungsmechanismus und dem Zahnradsatz. Die einzige elektrisch angetriebene Pumpe wälzt Hydraulikfluid zu dem zumindest einen hydraulisch betätigten Drehmomentübertragungsmechanismus, dem Zahnradsatz und dem elektrischen Antriebsmotor um. Die einzige elektrisch angetriebene Pumpe wälzt das gesamte zum Schmieren des Zahnradsatzes und des elektrischen Antriebsmotors erforderliche Hydraulikfluid um, wälzt das gesamte zur Betätigung des zumindest einen hydraulisch betätigten Drehmomentübertragungsmechanismus erforderliche Hydraulikfluid um und wälzt das gesamte zur Kühlung des elektrischen Antriebsmotors erforderlich Hydraulikfluid um.
Dementsprechend ist die einzige elektrisch angetriebene Pumpe die alleinige Pumpe, die verwendet wird, um das Hydraulikfluid, d. h. das Getriebeöl, umzuwälzen und liefert das gesamte Hydraulikfluid, das erforderlich ist, um den elektrischen Antriebsmotor, die hydraulisch betätigten Drehmomentübertragungsmechanismen, d. h. Kupplungen und/oder Bremsen, und den Zahnradsatz zu betreiben, zu schmieren und zu kühlen. Das Getriebe enthält keine sekundäre mechanische Pumpe, die durch eine Brennkraftmaschine oder irgendeine andere Leistungsquelle betätigt wird, oder keinerlei andere Quelle zum Umwälzen des Hydraulikfluids, wodurch die Herstellungskosten des Getriebes verringert werden. Die Drehzahl und das Drehmoment der elektrisch angetriebenen Pumpe können gesteuert werden, um allein die Menge an Hydraulikfluid und Druck zu liefern, die für den Betrieb, die Schmierung und die Kühlung notwendig sind, ohne die Verwendung einer Ventilregelung, wodurch die Verluste in dem Getriebe verringert werden.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen leicht deutlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Figur ist ein schematisches Diagramm eines Hybridfahrzeugs.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Fachleute werden erkennen, dass Begriffe, wie etwa ”oberhalb”, ”unterhalb”, ”aufwärts”, ”abwärts”, ”oben”, ”unten” usw. für die Figuren beschreibend verwendet werden und keine Einschränkungen am Umfang der Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche gebildet ist, darstellen.
Unter Bezugnahme auf die Figur, in der gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Ansichten gleiche Teile angeben, ist ein Hybridfahrzeug allgemein bei 20 gezeigt. Das Hybridfahrzeug 20 umfasst eine Maschine 22 und einen elektrischen Antriebsmotor 24, die jeweils ausgestaltet sind, um ein Antriebsdrehmoment 25 zum Antreiben des Fahrzeugs bereitzustellen. Die Maschine 22 kann eine Brennkraftmaschine, wie etwa eine Benzinmaschine oder eine Dieselmaschine, umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der elektrische Antriebsmotor 24 kann jede geeignete Art von Elektromotor umfassen, der in der Lage ist, ein ausreichendes Drehmoment zu liefern, um, zumindest teilweise, das Hybridfahrzeug 20 anzutreiben. Das Hybridfahrzeug 20 kann sowohl durch die Maschine 22 als auch den elektrischen Antriebsmotor 24, entweder einzeln oder in Kombination miteinander, angetrieben werden. Während darüber hinaus nur ein einziger elektrischer Antriebsmotor 24 hier beschrieben und in der Figur gezeigt ist, ist festzustellen, dass das Hybridfahrzeug 20 mehrere elektrische Antriebsmotoren 24 umfassen kann, die entweder einzeln oder in Kombination miteinander arbeiten.
Das Hybridfahrzeug 20 umfasst ein Getriebe 26. Das Getriebe 26 ist mit der Maschine 22 gekoppelt und ausgestaltet, um ein Ausgangsdrehmoment von der Maschine 22 aufzunehmen. Das Getriebe 26 umfasst mehrere Zahnräder, die einen Zahnradsatz 28 bilden. Der Zahnradsatz 28 ist betreibbar, um verschiedene Übersetzungsverhältnisse zu definieren und somit das Drehzahl-/Drehmomentverhältnis des Ausgangs der Maschine 22 wie in der Technik bekannt zu modifizieren. Das Getriebe 26 kann ferner zumindest einen Drehmomentübertragungsmechanismus 30, wie etwa eine Kupplung oder eine Bremse, umfassen, die selektiv einrückbar ist, um zwischen den unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen des Getriebes 26 oder zwischen verschiedenen Betriebsmodi des Getriebes 26 zu wechseln, wie es in der Technik bekannt ist. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 30 wird durch Hydraulikdruck betätigt, um verschiedenen Komponenten des Getriebes 26 drehbar zu verbinden oder zu trennen.
Der elektrische Antriebsmotor 24 kann mit dem Getriebe 26 gekoppelt oder in dieses integriert sein. Das Getriebe 26, und genauer der Zahnradsatz 28, ist ausgestaltet, um ein Ausgangsdrehmoment von dem elektrischen Antriebsmotor 24 aufzunehmen. Das Getriebe 26 verbindet den elektrischen Antriebsmotor 24 und die Maschine 22 selektiv, um unterschiedlich Betriebsmodi bereitzustellen, wie es bekannt ist.
Das Getriebe 26 enthält eine einzige elektrisch angetriebene Pumpe 32. Die elektrisch angetriebene Pumpe 32 ist in Fluidverbindung mit dem elektrischen Antriebsmotor 24, dem hydraulisch betätigten Drehmomentübertragungsmechanismus 30 und dem Zahnradsatz 28 angeordnet. Die elektrisch angetriebene Pumpe 32 zieht Hydraulikfluid, d. h. Getriebe-26-Öl, aus einem Sumpf 48 des Getriebes 26 durch einen Filter 50 ab und wälzt das Hydraulikfluid zu dem zumindest einen hydraulisch betätigten Drehmomentübertragungsmechanismus 30, dem Zahnradsatz 28 und dem elektrischen Antriebsmotor 24 um. Die elektrisch angetriebene Pumpe 32 wälzt das gesamte zum Schmieren des Zahnradsatzes 28 und des elektrischen Antriebsmotors 24 erforderliche Hydraulikfluid um, wälzt das gesamte zur Betätigung des zumindest einen hydraulisch betätigten Drehmomentübertragungsmechanismus 30 erforderliche Hydraulikfluid um und wälzt das gesamte zur Kühlung des elektrischen Antriebsmotors 24 erforderliche Hydraulikfluid um. Die elektrisch angetriebene Pumpe 32 ist die alleinige Fluidpumpe des Getriebes 26. Das Getriebe 26 umfasst keine nicht elektrisch angetriebene Pumpe. Genauer umfasst das Getriebe 26 keine mechanisch angetriebene Hydraulikpumpe, die durch die Maschine 22 oder irgendeine andere Leistungsquelle beaufschlagt wird.
Die elektrisch betriebene Pumpe 32 wird verwendet, um das Hydraulikfluid umzuwälzen, wenn entweder die Maschine 22 oder der elektrische Antriebsmotor 24 arbeiten, um Antriebsdrehmoment für das Fahrzeug zu erzeugen. Dementsprechend wird die elektrisch angetriebene Pumpe 32 benutzt, um das Hydraulikfluid durch das Getriebe 26 umzuwälzen, wenn die Maschine 22 arbeitet, um das gesamte Antriebsdrehmoment für das Fahrzeug bereitzustellen, wenn der elektrische Antriebsmotor 24 arbeitet, um das gesamte Antriebsdrehmoment für das Fahrzeug bereitzustellen, und wenn sowohl die Maschine 22 als auch der elektrische Antriebsmotor 24 gleichzeitig arbeiten, um das Antriebsdrehmoment für das Fahrzeug bereitzustellen.
Ein elektrischer Pumpenmotor 34 ist mit der elektrisch angetriebenen Pumpe 32 gekoppelt. Der elektrische Pumpenmotor 34 stellt einen Drehmomentausgang für die elektrisch angetriebene Pumpe 32 bereit, um die elektrisch angetriebene Pumpe 32 zu beaufschlagen. Der elektrische Pumpenmotor 34 wird von einer elektrischen Leistungsquelle 36, wie z. B., aber nicht darauf beschränkt, einer Batterie, beaufschlagt. Es ist festzustellen, dass der elektrische Pumpenmotor 34 von dem elektrischen Antriebsmotor 24 getrennt ist. Somit kann der elektrische Pumpenmotor 34 ohne Eingriff des elektrischen Antriebsmotors 24 betrieben werden.
Der elektrische Pumpenmotor 34 kann eine Motorsteuerung 38 umfassen. Die Motorsteuerung 38 ist betreibbar, um den Drehmomentausgang des elektrischen Pumpenmotors 34 zu variieren. Der Drehmomentausgang des elektrischen Pumpenmotors 34 wird variiert, um den Auslassfluiddruck der elektrisch angetriebenen Pumpe 32 zu steuern, wodurch der Fluiddruck des Hydraulikfluids, das durch das Getriebe 26 zirkuliert, gesteuert wird. Die Motorsteuerung 38 kann jede Vorrichtung umfassen, die in der Lage ist, die Drehzahl und/oder das Drehmoment des elektrischen Pumpenmotors 34 zu steuern, und kann durch ein Getriebe-26-Steuermodul gesteuert werden.
Das Getriebe 26 kann ferner optional ein Druckregelventil 40 umfassen. Das Druckregelventil 40 ist in Fluidverbindung mit dem Fluidausgang der elektrisch angetriebenen Pumpe 32 angeordnet. Das Druckregelventil 40 regelt oder steuert den Fluiddruck des Hydraulikfluids, das durch die elektrisch angetriebene Pumpe 32 umgewälzt wird. Das Druckregelventil 40 kann in Verbindung mit oder anstelle der Motorsteuerung 38 für den elektrischen Pumpenmotor 34 verwendet werden, um den Druck des Hydraulikfluids zu regeln. Das Druckregelventil 40 kann jede geeignete Art und/oder Ausgestaltung von Ventil umfassen, die in der Lage ist, den Ausgangsfluiddruck von der elektrisch angetriebenen Pumpe 32 zu steuern oder zu begrenzen.
Das Getriebe 26 kann ferner ein Kupplungssteuerventil 42 für jeden hydraulisch betätigten Drehmomentübertragungsmechanismus 30 umfassen. Jedes Kupplungssteuerventil 42 ist in Fluidverbindung mit der elektrisch angetriebenen Pumpe 32 und einem der hydraulisch betätigten Drehmomentübertragungsmechanismen 30 angeordnet. Jedes Kupplungssteuerventil 42 steuert den Fluiddurchfluss zu seinem jeweiligen hydraulisch betätigten Drehmomentübertragungsmechanismus 30, um die Betätigung des hydraulisch betätigten Drehmomentübertragungsmechanismus 30 zu steuern. Die Kupplungssteuerventile 42 können jede Art und/oder Ausgestaltung von Ventil umfassen, die zum Steuern des Durchflusses von Hydraulikfluid zu dem hydraulisch betätigten Drehmomentübertragungsmechanismus 30 geeignet ist.
Das Getriebe 26 kann ferner ein Motorkühlungs-Steuerventil 44 umfassen. Das Motorkühlungs-Steuerventil 44 ist in Fluidverbindung mit der elektrisch angetriebenen Pumpe 32 und dem elektrische Antriebsmotor 24 angeordnet. Das Motorkühlungs-Steuerventil 44 steuert den Fluiddurchfluss zu einem Kühlkreis des elektrischen Antriebsmotors 24 und steuert dadurch die Kühlung des elektrischen Antriebsmotors 24. Das Motorkühlungs-Steuerventil 44 kann jede Art und/oder Ausgestaltung von Ventil umfassen, die zum Steuern des Durchflusses von Hydraulikfluid zu dem Kühlkreis des elektrischen Antriebsmotors 24 geeignet ist.
Das Getriebe 26 kann ferner ein Schmierungssteuerventil 46 umfassen. Das Schmierungssteuerventil 46 steht mit der elektrisch angetriebenen Pumpe 32, dem elektrischen Antriebsmotor 24 und dem Zahnradsatz 28 in Fluidverbindung. Das Schmierungssteuerventil 46 steuert den Durchfluss von Hydraulikfluid zu einem Schmierkreis des elektrischen Antriebsmotors 24 und dem Zahnradsatz 28, der verwendet wird, um die verschiedenen Komponenten des elektrischen Antriebsmotors 24 und/oder des Zahnradsatzes 28 zu schmieren. Das Schmierungssteuerventil 46 kann jede Art und/oder Ausgestaltung von Ventil umfassen, die zum Steuern des Durchflusses des Hydraulikfluids zu dem Schmierkreis des elektrischen Antriebsmotors 24 und zu dem Zahnradsatz 28 geeignet ist.
Die elektrisch angetriebene Pumpe 32 kann verwendet werden, um Verluste in dem Getriebe 26 zu verringern, wodurch das Getriebe 26 effizienter und besser für ein Hybridfahrzeug 20 geeignet gemacht wird. Die Motorsteuerung 38 kann wirken, um die Drehzahl der Pumpe 32 zu regeln und somit nur die Menge an Fluid, die für den Betrieb, die Schmierung und die Kühlung der Komponenten innerhalb des Getriebes 26 notwendig ist, zuzuführen. In einem solchen Fall erfordert der Hydraulikkreis nicht die Aktion oder Gegenwart eines Druckregelventils 40, und der Leistungsverlust bei der Regelung durch ein Ventil durch Abführen überschüssigen Hydraulikfluids zurück zu dem Einlass der Pumpe 32 oder dem Sumpf 48 wird beseitigt. Das Kupplungssteuerventil 42 kann wechselweise mit dem Motorkühlungsventil 44 und dem Schmierungssteuerventil 46 wirken, um zuzulassen, dass die Pumpe 32 Hydraulikfluid mit hohem Druck dem hydraulisch betätigten Drehmomentübertragungsmechanismus 30 zuführt und Hydraulikfluid mit niedrigem Druck dem Motor 24 und Zahnradsatz 28 zuführt. In einem solchen Fall wird der Leistungsverlust durch das Pumpen des Hydraulikfluids zur Kühlung und Schmierung bis zu einem Druck, der zur Betätigung des hydraulisch betätigten Drehmomentübertragungsmechanismus 30 ausreicht, beseitigt.
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren sind für die Erfindung unterstützend und beschreibend, aber der Umfang der Erfindung ist allein durch die Ansprüche definiert. Obgleich einige der besten Arten und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, gibt es verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

Getriebe für ein Hybrid-Fahrzeug, wobei das Getriebe umfasst: einen elektrischen Antriebsmotor; zumindest einen hydraulisch betätigten Drehmomentübertragungsmechanismus; mehrere Zahnräder, die einen Zahnradsatz bilden; und eine einzige elektrisch angetriebene Pumpe, die in Fluidverbindung mit dem elektrischen Antriebsmotor, dem zumindest einen hydraulisch betätigten Drehmomentübertragungsmechanismus und dem Zahnradsatz steht und ausgestaltet ist, um Hydraulikfluid zu dem zumindest einen hydraulisch betätigten Drehmomentübertragungsmechanismus, dem Zahnradsatz und dem elektrischen Antriebsmotor umzuwälzen; wobei die einzige elektrisch angetriebene Pumpe das gesamte zum Schmieren des Zahnradsatzes und des elektrischen Antriebsmotors erforderliche Hydraulikfluid umwälzt, das gesamte zur Betätigung des zumindest einen hydraulisch betätigten Drehmomentübertragungsmechanismus erforderliche Hydraulikfluid umwälzt und das gesamte zur Kühlung des elektrischen Antriebsmotors erforderlich Hydraulikfluid umwälzt.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner einen elektrischen Pumpenmotor umfasst, der mit der einzigen elektrisch angetriebenen Pumpe gekoppelt und ausgestaltet ist, um einen Drehmomentausgang an die einzige elektrisch angetriebene Pumpe zur Beaufschlagung der einzigen elektrisch angetriebenen Pumpe zu liefern.
Getriebe nach Anspruch 2, wobei der elektrische Pumpenmotor eine Motorsteuerung umfasst, um den Drehmomentausgang des elektrischen Pumpenmotors zu variieren und somit den Fluiddruck des Hydraulikfluids, das durch die einzige elektrisch angetriebene Pumpe umgewälzt wird, zu steuern.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner zumindest ein Kupplungssteuerventil umfasst, wobei ein jedes des zumindest einen Kupplungssteuerventils in Fluidverbindung mit der einzigen elektrisch angetriebenen Pumpe und einem des zumindest einen hydraulisch betätigten Drehmomentübertragungsmechanismus angeordnet und zur Steuerung der Betätigung des zumindest einen hydraulisch betätigten Drehmomentübertragungsmechanismus ausgestaltet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner ein Motorkühlungs-Steuerventil umfasst, das in Fluidverbindung mit der einzigen elektrisch angetriebenen Pumpe und dem elektrischen Antriebsmotor steht und zum Steuern der Kühlung des elektrischen Antriebsmotors ausgestaltet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner ein Schmierungssteuerventil umfasst, das in Fluidverbindung mit der einzigen elektrisch angetriebenen Pumpe, dem elektrischen Antriebsmotor und dem Zahnradsatz angeordnet und zum Steuern der Schmierung des elektrischen Antriebsmotors und des Zahnradsatzes ausgestaltet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, das ferner ein Druckregelventil umfasst, das in Fluidverbindung mit einem Ausgang der einzigen elektrisch angetriebenen Pumpe steht und zum Regeln des Fluiddrucks des Hydraulikfluids, das durch die einzige elektrisch angetriebene Pumpe umgewälzt wird, ausgestaltet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, das sich durch das Fehlen einer nicht elektrisch beaufschlagten Pumpe auszeichnet.
Getriebe nach Anspruch 8, das sich durch das Fehlen einer mechanisch angetriebenen hydraulischen Pumpe, die durch eine Brennkraftmaschine beaufschlagt wird, auszeichnet.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei der elektrische Pumpenmotor von dem elektrischen Antriebsmotor getrennt ist.