DE102013214366B4

DE102013214366B4 - Aktive hydraulikfluidniveausteuerung für ein automatisches getriebe

Info

Publication number: DE102013214366B4
Application number: DE102013214366.4A
Authority: DE
Inventors: Paul R. Peterson; Jason Mallory; Todd R. Berger; Wayne B. Vogel
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2021-07-08
Anticipated expiration: 2033-07-24
Also published as: CN103574018A; CN103574018B; US20140026988A1; KR20150058114A; DE102013214366A1; KR20140013918A

Abstract

Automatisches Getriebe mit einem Hydraulikfluid-Steuerungssystem (10), wobei das Steuerungssystem (10) umfasst:einen Sumpfbehälter (12), der an einem unteren Ende des Getriebes angebracht ist, wobei der Sumpfbehälter (12) ein Aufnahmerohr und einen Filter umfasst;eine vordere Speicherkammer (14), die an dem Getriebe angebracht ist,wobei die vordere Speicherkammer ein Überlaufrohr (18) und einen Hydraulikfluideingang (20) umfasst, wobei das Überlaufrohr (18) ein erstes Ende (18A) in fluidtechnischer Verbindung mit dem Sumpfbehälter (12) undein zweites Ende (18B) in fluidtechnischer Verbindung mit der vorderen Speicherkammer (14) umfasst; wobei sich das zweite Ende (18B) des Überlaufrohres (18) in einem Abstand (H) über einer Unterseite der vorderen Speicherkammer (14) befindet;eine Wand (15), welche den Sumpfbehälter (12) und die vordere Speicherkammer (14) hydraulisch trennt, wobei das erste Ende (18A) des Überlaufrohres (18) in der Wand (15) angeordnet ist, undein Durchflussregelventil (16), welches in der Wand (15) zwischen dem Sumpfbehälter (12) und der vorderen Speicherkammer (14) angeordnet ist,wobei das Durchflussregelventil (16) in fluidtechnischer Verbindung mit jedem von dem Sumpfbehälter (12) und der vorderen Speicherkammer (14) steht;dadurch gekennzeichnet, dassdas Durchflussregelventil (16) in der Wand (15) in einem Abstand (L) von einer Unterseite der vorderen Speicherkammer (14) oberhalb des ersten Endes (18A) des Überlaufrohres (18) angeordnet ist, unddas Durchflussregelventil (16) solenoidbetrieben und in Abhängigkeit von einem extremen Manöver, das eine starke Verlangsamung, eine starke Beschleunigung, eine scharfe Kurve, einen steilen Anstieg oder ein steiles Gefälle umfasst, selektiv gesteuert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für ein automatisches Getriebe und im Spezielleren ein Steuerungssystem zum aktiven Aufrechterhalten eines Hydraulikfluidniveaus in dem Sumpfbehälter eines automatischen Getriebes.
Ein typisches automatisches Getriebe umfasst ein hydraulisches Steuerungssystem, welches verwendet wird, um eine Kühlung und Schmierung an Komponenten innerhalb des Getriebes bereitzustellen, und um eine Vielzahl von Drehmomentübertragungsmechanismen zu betätigen. Das hydraulische Steuerungssystem umfasst typischerweise einen Sumpf, der Hydraulikfluid von dem Rest des hydraulischen Steuerungssystems abscheidet und es zu einer Ansammlung von Hydraulikfluid sammelt, das zurück in das hydraulische Steuerungssystem hinein gesaugt werden soll. Es ist ein minimales Niveau von Hydraulikfluid in dem Sumpf erforderlich, um das hydraulische Steuerungssystem für alle Bereiche eines Getriebebetriebes und dynamischer Bewegung des Hydraulikfluids in dem Sumpf zu beschicken. Aufgrund der Anforderungen einer minimalen Menge von Hydraulikfluid behindert das Niveau des Hydraulikfluids in dem Sumpf die rotierenden Komponenten des Getriebes. Die rotierenden Komponenten, umfassend Zahnräder, Kupplungsplatten und Verbindungselemente, welche sich durch die Ansammlung von Hydraulikfluid hindurch fortbewegen, erfahren einen großen Strömungswiderstand, was wiederum den Wirkungsgrad des Getriebes herabsetzt.
Die US 2010 / 0 332 089 A1 offenbart die Regelung eines Schmierölniveaus in einem Achsdifferential eines Fahrzeugs. Das Schmierölniveau wird in Abhängigkeit von der Schmieröltemperatur geregelt, indem Schmieröl aus einem abseits des Achsdifferentials angeordneten Reservoir in das und aus dem Achsdifferential durch eine außerhalb des Achsdifferentials angeordnete Pumpe gepumpt wird. Es ist auch offenbart, das Schmierölniveaus in Abhängigkeit von der Neigung des Fahrzeugs zu regulieren. Es kann anstelle der Pumpe ein Ventil eingesetzt werden, um das Schmieröl in das Achsdifferential über Schwerkraft hineinlaufen zu lassen.
Aus der DE 10 2008 003 611 A1 ist eine Ventilanordnung für die Steuerung eines Getriebefluidstandes bekannt, wobei es sich bei dem Ventil um einen Schwimmer handelt, der auf dem Getriebefluid schwimmt und je nach Getriebefluidstand einen Durchgang zu einem Schmierfluidreservoir öffnet oder schließt.
Die DE 10 2007 033 475 A1 offenbart ein automatisches Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Während bisherige hydraulische Steuerungssysteme für ihren vorgesehenen Zweck dienlich sind, ist der Bedarf an neuen und verbesserten hydraulischen Steuerungssystemausgestaltungen innerhalb von Getrieben, welche eine verbesserte Leistung, insbesondere vom Standpunkt der Effizienz, des Ansprechverhaltens und der Reibungslosigkeit zeigen, im Wesentlichen konstant.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes, kostengünstiges automatisches Getriebe mit einem Hydraulikfluid-Steuerungssystem zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein automatisches Getriebe mit einem Hydraulikfluid-Steuerungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben:

1 ist ein schematischer Abschnitt eines hydraulischen Steuerungssystems für ein automatisches Getriebe in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine graphische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines schematischen Abschnitts eines hydraulischen Steuerungssystems für ein automatisches Getriebe in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine graphische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines schematischen Abschnitts eines hydraulischen Steuerungssystems für ein automatisches Getriebe in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung; und
4 ist eine graphische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines schematischen Abschnitts eines hydraulischen Steuerungssystems für ein automatisches Getriebe in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung.

Mit Bezugnahme auf 1 ist ein Abschnitt eines hydraulischen Steuerungssystems in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung allgemein durch die Bezugsziffer 10 angezeigt. Der Abschnitt des hydraulischen Steuerungssystems 10 umfasst einen Sumpf 12, eine Ventilkörperabdeckung oder vordere Speicherkammer 14, eine Trennwand 15, ein Regelventil 16, ein Überlaufrohr 18, einen Fluideingangsdurchgang 20 und ein Fluidaufnahmerohr und -filter 22. Das hydraulische Steuerungssystem 10 kann auch verschiedene andere Nebensysteme oder Module wie z. B. ein Schmierungsnebensystem, ein Drehmomentwandler-Kupplungssystem und/oder ein Kühlnebensystem umfassen, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Der Abschnitt des hydraulischen Steuerungssystems 10 dient dazu, Hydraulikfluid 24 von verschiedenen Quellen in dem Getriebe zu sammeln und eine Quelle von Hydraulikfluid 24 für den Rest des hydraulischen Steuerungssystems bereitzustellen. Im Spezielleren wird die vordere Speicherkammer 14 durch einen Fluideingangsdurchgang 20 mit Hydraulikfluid 24 gefüllt, der Hydraulikfluid 24 von einer Leckage des hydraulischen Steuerungssystems wie z. B. von Kolbenventilen, Druckregelungssolenoiden, einem Überschussregelungsauslass etc. sammelt. Der Sumpf 12 ist ein Behälter oder Reservoir, welcher/s bevorzugt an der Unterseite eines Getriebegehäuses und in der Nähe der vorderen Speicherkammer 14 angeordnet ist. Die Wand 15 trennt die vordere Speicherkammer 14 und den Sumpf 12 hydraulisch. Das Regelventil 16 ist in der Wand in einem Abstand L von der Unterseite der vorderen Speicherkammer platziert, um zuzulassen, dass die vordere Speicherkammer 14 selektiv mit dem Sumpf 12 kommuniziert. Das Regelventil 16 ist solenoidbetrieben und selektiv gesteuert, um zuzulassen, dass Hydraulikfluid 24 unter bestimmten Betriebsbedingungen von der vorderen Speicherkammer 14 zu dem Sumpf 12 strömt. Das Überlaufrohr 18 weist ein erstes und ein zweites Ende 18A, 18B mit einer 90°-Krümmung 18C zwischen den beiden Enden 18A, 18B auf. Das erste Ende 18A des Überlaufrohres 18 ist so in der Wand 15 angeordnet, dass das Innere des Überlaufrohres 18 mit dem Sumpf 12 kommuniziert. Das zweite Ende 18B des Überlaufrohres 18 erstreckt sich bis zu einer Höhe H über der Unterseite der vorderen Speicherkammer 14. Das Überlaufrohr 18 lässt auch zu, dass Hydraulikfluid 24 von der vorderen Speicherkammer 14 zu dem Sumpf 12 strömt, allerdings nur, wenn das Niveau des Hydraulikfluids 24 in der vorderen Speicherkammer 14 eine bestimmte Höhe H erreicht, welche durch die Höhe H des Überlaufrohres 18 bestimmt ist. Wenn das Hydraulikfluid 24 in der vorderen Speicherkammer 14 die Höhe H erreicht, strömt das Hydraulikfluid 24 in das zweite Ende 18B des Überlaufrohres 18 und in den Sumpf 12 hinein. Das Hydraulikfluid 24 wird von einer Pumpe 26 und dem Fluidaufnahmerohr und -filter 22 aus dem Sumpf 12 gezwungen und durch den gesamten Rest des hydraulischen Steuerungssystems weitergeleitet. Die Pumpe 26 wird bevorzugt von einem Motor (nicht gezeigt) angetrieben und kann z. B. eine Getriebepumpe, eine Flügelpumpe, eine Gerotor-Pumpe oder eine beliebige andere Verdrängerpumpe sein.
Das hydraulische Steuerungssystem 10, wie in 1 gezeigt, zeigt den Zustand des Steuerungssystems 10 an, während das Regelventil 16 geschlossen ist. Das Niveau des Hydraulikfluids 24 in der vorderen Speicherkammer kann bis zu der Höhe der Oberseite des Überlaufrohres 18 reichen. Wenn zusätzliches Hydraulikfluid 24 zu der vorderen Speicherkammer 14 transferiert wird, steigt das Hydraulikfluid über die Öffnung des Überlaufrohres 18, strömt das Überlaufrohr 18 hinunter und in den Sumpf 12 hinein, um so das Niveau des Hydraulikfluids 24 in dem Sumpf 12 zu erhöhen. Wenn das Regelventil 16 geschlossen und das Niveau des Hydraulikfluids 24 in dem Sumpf 12 niedrig gehalten wird, ermöglicht dies, dass die Planetenradsätze, Wellen oder Elemente und Kupplungen (nicht gezeigt) des Getriebes frei rotieren, ohne sich durch eine Ansammlung von Hydraulikfluid 24 in dem Sumpf 12 hindurch zu bewegen. Das Ergebnis ist ein effizienteres Getriebe, das weniger Eingangsdrehmoment benötigt, um das gleiche Ausgangsdrehmoment und eine verbesserte Kraftstoffökonomie zu erlangen. Nunmehr Bezug nehmend auf 2 ist das Steuerungssystem 10 mit dem offenen Regelventil 16 gezeigt. In diesem Zustand bleibt das Niveau des Hydraulikfluids 24 sowohl in der vorderen Speicherkammer 14 als auch in dem Sumpf 12 gleich. Beim Hinzufügen von zusätzlichem Hydraulikfluid 24 zu der vorderen Speicherkammer 14 steigt das Niveau des Hydraulikfluids 24 in dem Sumpf in einem gleichen Ausmaß.
Nunmehr Bezug nehmend auf die 3 und 4 ist das hydraulische Steuerungssystem 10 illustriert, wobei ein simuliertes Manöver, z. B. ein starker Beschleunigungs- oder Bremsvorgang, eine scharfe Seitenkurve oder ein aggressiver/s Berganstieg oder Gefälle gezeigt ist. In 3 ist die vordere Speicherkammer 14 voll mit Hydraulikfluid 24, das Regelventil 16 ist geschlossen, und im Sumpf 12 befindet sich wenig Hydraulikfluid 24, um das Fluidaufnahmerohr und -filter 22 zu beschicken. Alternativ, in 4, ist das Regelventil 16 offen und Hydraulikfluid 24 von der vorderen Speicherkammer 14 ist in den Sumpf 12 geströmt, um so reichlich Hydraulikfluid 24 an dem Fluidaufnahmerohr und -filter 22 bereitzustellen. Sobald das extreme Manöver beendet ist, wird das Regelventil 16 geschlossen und die vordere Speicherkammer 14 füllt sich mit Hydraulikfluid 24 und das Hydraulikfluid 24-Niveau in dem Sumpf 12 kehrt zu dem

Claims

Automatisches Getriebe mit einem Hydraulikfluid-Steuerungssystem (10), wobei das Steuerungssystem (10) umfasst: einen Sumpfbehälter (12), der an einem unteren Ende des Getriebes angebracht ist, wobei der Sumpfbehälter (12) ein Aufnahmerohr und einen Filter umfasst; eine vordere Speicherkammer (14), die an dem Getriebe angebracht ist, wobei die vordere Speicherkammer ein Überlaufrohr (18) und einen Hydraulikfluideingang (20) umfasst, wobei das Überlaufrohr (18) ein erstes Ende (18A) in fluidtechnischer Verbindung mit dem Sumpfbehälter (12) und ein zweites Ende (18B) in fluidtechnischer Verbindung mit der vorderen Speicherkammer (14) umfasst; wobei sich das zweite Ende (18B) des Überlaufrohres (18) in einem Abstand (H) über einer Unterseite der vorderen Speicherkammer (14) befindet; eine Wand (15), welche den Sumpfbehälter (12) und die vordere Speicherkammer (14) hydraulisch trennt, wobei das erste Ende (18A) des Überlaufrohres (18) in der Wand (15) angeordnet ist, und ein Durchflussregelventil (16), welches in der Wand (15) zwischen dem Sumpfbehälter (12) und der vorderen Speicherkammer (14) angeordnet ist, wobei das Durchflussregelventil (16) in fluidtechnischer Verbindung mit jedem von dem Sumpfbehälter (12) und der vorderen Speicherkammer (14) steht; dadurch gekennzeichnet, dass das Durchflussregelventil (16) in der Wand (15) in einem Abstand (L) von einer Unterseite der vorderen Speicherkammer (14) oberhalb des ersten Endes (18A) des Überlaufrohres (18) angeordnet ist, und das Durchflussregelventil (16) solenoidbetrieben und in Abhängigkeit von einem extremen Manöver, das eine starke Verlangsamung, eine starke Beschleunigung, eine scharfe Kurve, einen steilen Anstieg oder ein steiles Gefälle umfasst, selektiv gesteuert ist.
Automatisches Getriebe nach Anspruch 1, wobei das Überlaufrohr eine 90°-Krümmung zwischen dem ersten Ende (18A) und dem zweiten Ende (18B) aufweist.