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Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs, ein derartiger Antriebsstrang ist aus dem allgemeinen Stand der Technik und aus der
DE 10 2005 013 137 A1 beziehungsweise aus der
DE 10 2007 041 584 A1 bekannt.
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Ein allgemeines Ziel bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen ist die Steigerung von deren Effizienz, dabei kommt insbesondere dem Antriebsstrang eine hohe Bedeutung zu.
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Nachfolgend wird die Erfindung in Zusammenhang mit einer ölhydraulischen Steuerung für einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit Automatikgetriebe erläutert, dies ist nicht als eine Beschränkung der Erfindung zu verstehen. Solche Automatikgetriebe werden durch eine elektrohydraulische Getriebesteuerung gesteuert, d. h. der Wechsel von Gängen oder Schaltstufen und weitere Getriebefunktionen werden mittels eines unter druckstehenden Hydraulikfluids im Allgemeinen ein Getriebeöl erreicht. Zum Bereitstellen des Steueröldrucks ist eine elektrisch antreibbare Getriebeölpumpe vorgesehen. Während des vorrübergehenden Abstellens der Verbrennungskraftmaschine mittels einer Motorstart-/Stoppautomatik (MSA) wird der Steueröldruck durch den Betrieb der elektrischen Getriebeölpumpe aufrechterhalten, insbesondere um eine hohe Spontanität beim Anfahren des Kraftfahrzeugs zu gewährleisten.
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Dabei ist unter Spontanität in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass das Getriebe sofort – insbesondere also unabhängig vom Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine oder der elektrisch antreibbaren Getriebeölpumpe – schaltbar ist. Wird eine elektrisch angetriebene Getriebeölpumpe aus dem Stillstand hochgefahren, dauert es geraume Zeit, bis der Steueröldruck vollständig aufgebaut und das Getriebe damit voll funktionsfähig ist. Durch den durchgehenden Betrieb der elektrischen Getriebeölpumpe während dieser von der MSA initiierten Stopphase wird zwar einerseits diese Zeitverzögerung zum Hochfahren vermieden es wird aber andererseits Energie verbraucht und damit die Effizienz verschlechtert.
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Gleiches gilt beim sogenannten Segeln des Fahrzeugs, dabei kann im Schubbetrieb eine drehmomentleitende Verbindung der Verbrennungskraftmaschine zu den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs unterbrochen werden, zusätzlich kann die Verbrennungskraftmaschine in dieser Phase durch die MSA und/oder ein andere elektronische Motorsteuergerät, im Allgemeinen eine sogenannte ECU (electronik control unit) auch abgestellt werden.
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Die elektrische Getriebeölpumpe wird auch in diesen Segelphasen in der Regel weiter betrieben, obwohl es insbesondere für Fahrsituationen in welchen kein Bedarf an Steueröldruck besteht möglich wäre, die elektrische Getriebeölpumpe zur Effizienzsteigerung abzustellen.
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Aus der
DE 10 2007 041 584 A1 ist es bekannt, eine elektrisch betreibbare Getriebeölpumpe in einem Getriebegehäuse anzuordnen. Aus der
DE 10 2005 013 137 A1 ist es bekannt, neben einer mit der Verbrennungskraftmaschine koppelbaren Getriebeölpumpe, zusätzlich eine elektrische Getriebeölpumpe vorzusehen.
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Weiter ist es aus
DE 10 2010 030 225 A1 bekannt, zusätzlich zu einer durch den Verbrennungsmotor antreibbaren Getriebeölpumpe zu Verbesserung der Getriebeölversorgung während des Verbrennungskraftmaschinenstarts eine mechanische Ölspeichervorrichtung vorzusehen.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine ölhydraulische Steuerung für einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit verbesserter Effizienz zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß dem ersten Patentanspruch gelöst, beziehungsweise durch eine nach Anspruch 4 betreibbaren Antriebsstrang oder durch ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang.
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Unter einem Kraftfahrzeugantriebsstrang oder Antriebsstrang ist im Sinne der Erfindung eine Vorrichtung zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs zu verstehen, also eine Vorrichtung welche die zum Überwinden der Fahrwiderstände benötigte Antriebsleistung bereitstellt und an wenigstens ein antreibbares Rad überträgt, wobei das Rad an einer angetriebenen Fahrzeugachse angeordnet ist.
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Dazu weist der Antriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine, zum Bereitstellen der Antriebsleistung, wenigstens eine durch diese Antriebsleistung angetriebene Fahrzeugachse, ein schaltbares Fahrzeuggetriebe, zum Übertragen der Antriebsleistung von der Verbrennungskraftmaschine in Richtung zu der angetriebenen Fahrzeugachse auf. Das Fahrzeuggetriebe weist eine erste Übersetzungsstufe (Gang) und wenigstens eine zweite Übersetzungsstufe, insbesondere eine Vielzahl von, vorzugsweise diskreten, Übersetzungsstufen.
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Weiter weist das Fahrzuggetriebe zum Wechseln von einer der Übersetzungsstufen in eine andere dieser Übersetzungsstufen eine elektrohydraulische Getriebesteuerung auf. Dabei ist im Sinne dieser Erfindung unter einen elektrohydraulischen Getriebesteuerung eine Anordnung zu verstehen, bei welcher Schaltelemente des Fahrzeuggetriebes mit Steuerdruck beaufschlagbar sind, wobei die Getriebesteuerung dazu elektrisch betätigbare Ventile aufweist. Derartige Getriebesteuerungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und finden sowohl bei Automatikgetrieben wie auch bei automatisierten Getrieben Anwendung.
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Weiter weist die ölhydraulische Steuerung für den Antriebsstrang eine elektrische Getriebeölpumpe auf, welche mittels eines Elektromotors, unabhängig von der Verbrennungskraftmaschine, antreibbar ist.
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Wie dargelegt ist es nach dem Stand der Technik üblich eine solche elektrische Getriebeölpumpe, insbesondere während einer durch eine Motorstart-/Stoppautomatik initiierten Stoppphase der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise während des Fahrzeugsegelns, wobei auch hier die Verbrennungskraftmaschine vorzugsweise abgestellt ist, durchgängig weiter zu betreiben. Insgesamt wird also bisher die elektrische Getriebeölpumpe in Betriebsphasen in welchen die Verbrennungskraftmaschine vorrübergehend abgestellt ist, insbesondere aufgrund eines durch ein elektronisches Steuergerät (ECU) initiierten Abstellbefehls, – beispielsweise während eines Ampelhalts – weiter betrieben. Dieser „durchgängige” Betrieb der elektrischen Getriebeölpumpe ist sinnvoll um die Spontanität der Getriebesteuerung zu verbessern, verbraucht aber Energie und kann daher die Effizienz negativ beeinflussen.
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Bei einem Antriebsstrang gemäß Patentanspruch 1 ist eine Ölspeichervorrichtung vorgesehen, welche mit einem Hydraulikfluid zum Bereitstellen eines Ölvolumens beziehungsweise eines Steueröldrucks für die elektrohydraulische Getriebesteuerung befüllbar ist und welche dieses Ölvolumen wenigstens zeitweise an die elektrohydraulischen Getriebesteuerung abgibt. Während einer Zeitspanne, in welcher durch die Verbrennungskraftmaschine keine Antriebsleistung bereitstellbar ist, insbesondere wenn diese MSA initiiert abgestellt ist und, in welcher durch die elektrische Getriebeölpumpe kein Steueröldruck bereitgestellt wird, ist aus der Ölspeichervorrichtüng Hydraulikfluid beziehungsweise Steueröldruck der Getriebesteuerung zuführbar. Insbesondere durch das aus der Ölspeichervorrichtung bereitstellbare Hydraulikfluid ist das Fahrzeuggetriebe auch ohne durchgehenden Betrieb der elektrischen Getriebeölpumpe sehr schnell wieder betreibbar. Damit ist es ermöglicht, die elektrische Getriebeölpumpe insbesondere während einer MSA initiierten Stoppphase der Verbrennungskraftmaschine abzustellen und damit die Effizienz des Antriebsstrangs zu verbessern, insbesondere ohne die Spontanität der Getriebesteuerung zu verschlechtern.
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Die Getriebeölpumpe ist zur Versorgung der Getriebesteuerung mit dieser mittels eines ersten hydraulischen Pfades verbunden, vorzugsweise fluidleitend verbunden. Dabei ist in diesem Sinn unter dem ersten hydraulischen Pfad insbesondere eine fluidleitende Verbindung zu verstehen.
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Vorzugsweise ist in diesem hydraulischen Pfad ein drucksensitivschaltendes Ventil angeordnet. Dabei ist dieses Ventil insbesondere derart ausgebildet, dass der erste hydraulische Pfad durch dieses Ventil absperrbar ist. Im Sinne der Erfindung ist unter dem Absperren insbesondere das Unterbrechen der fluidleitenden Verbindung zwischen der Getriebeölpumpe und der Getriebesteuerung zu verstehen.
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Im Sinne der Erfindung ist unter einer MSA initiierten Stoppphase der Verbrennungskraftmaschine zu verstehen, dass die Verbrennungskraftmaschine aufgrund eines internen Steuerbefehls eines Motorsteuergeräts (ECU) ohne unmittelbare Eingabe des Fahrzeugführers abgestellt wird, beispielsweise während des Haltens an einer roten Ampel. Derartige Motorstart-/Stoppautomatiken sind aus dem Stand der Technik bekannt. Von solchen MSA initiierten Stoppphasen der Verbrennungskraftmaschine ist das „normale” Abstellen der Verbrennungskraftmaschine aufgrund einer unmittelbaren Bedienung des Fahrzeugführers zu unterscheiden. Bei diesem normalen Abstellen gibt der Fahrzeugführer einen Abstellwunsch mittels eines Start/Stopp-Bedienelementes im Fahrzeuginnenraum, beispielsweise Zündschloss, oder mittels einer drahtlosen Fernbedienung, beispielsweise Keycard, vor.
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Vorzugsweise bezieht sich die Erfindung auf MSA initiierte Stoppphasen, weiter vorzugsweise ist die Erfindung auch ohne MSA initiierte Stoppphase verwendbar.
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Weiter ist bei der Ölspeichervorrichtung vorzugsweise eine Ansteuereinrichtung vorgesehen, mittels welcher diese derart ansteuerbar ist, dass das in der Ölspeichervorrichtung gespeicherte Ölvolumen/-druck wenigstens teilweise an die Getriebesteuerung abgebbar ist. Weiter vorzugsweise weist die Ansteuereinrichtung wenigstens einen hydraulischen Anschluss auf. Vorzugsweise ist die Ansteuereinrichtung, insbesondere über den hydraulischen Anschluss mittels eines weiteren hydraulischen Pfads mit der Getriebeölpumpe, vorzugsweise fluidleitend, verbindbar.
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Weiter vorzugsweise ist der weitere hydraulische Pfad vom ersten hydraulischen Pfad abgezweigt. Der weitere hydraulische Pfad ist in diesem Sinn insbesondere als eine fluidleitende Verbindung zu verstehen. Vorzugsweise ist diese Abzweigstelle, stromabwärts von der Getriebeölpumpe zur Getriebesteuerung vor dem drucksensitiven Ventil angeordnet.
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Vorzugsweise ist für dieses drucksensitive Ventil ein Schwellenwert für den Druck vorgebbar, ab welchen dieses die fluidleitende Verbindung (erster hydraulischer Pfad) von der Getriebeölpumpe zur Getriebesteuerung freigibt. Weiter vorzugsweise ist das drucksensitive Ventil als ein federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet, welches derart in den ersten hydraulischen Pfad aufgenommen ist, dass ein Durchfluss von der Getriebesteuerung zur Getriebeölpumpe verhindert ist.
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Erfindungsgemäß weist der Kraftfahrzeugantriebsstrang zusätzlich eine mechanische Getriebeölpumpe auf. Vorzugsweise ist diese mechanische Getriebeölpumpe mit der Verbrennungskraftmaschine zur Drehmomentübertragung koppelbar und weiter vorzugsweise von dieser antreibbar. Diese mechanische Getriebeölpumpe ist insbesondere zur Versorgung der elektrohydraulischen Getriebesteuerung mit einem Steuerdruck eingerichtet. Weiter vorzugsweise ist die mechanische Getriebeölpumpe mit einer selektiv schaltbaren Kopplungseinrichtung mit der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt und dadurch bedarfsgerecht steuerbar. Insbesondere mittels einer mechanischen Getriebeölpumpe ist auf besonders effiziente Weise Steueröldruck für das Getriebe bereitstellbar. Weiter vorzugsweise ist der Antriebsstrang mit der ölhydraulischen Steuerung als ein Hybridantriebsstrang ausgebildet und weist neben der Verbrennungskraftmaschine auch noch eine elektrische Antriebsmaschine, welche zum Antrieb des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist auf.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Ölspeichervorrichtung einen Speicherzylinder mit einem verschieblich darin angeordneten Speicherkolben auf.
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In einer weiter bevorzugten Ausführungsform weist die Ölspeichervorrichtung eine elastisch verformbare Speicherblase auf. Vorzugsweise ist der Speicherkolben in eine Druckbeaufschlagungsrichtung durch eine Feder vorspannbar. Weiter vorzugsweise ist der Speicherkolben in einem gespannten Zustand durch eine Arretierungseinrichtung arretierbar. Dabei befindet sich im gespannten Zustand diese Feder insbesondere in einem komprimierten Zustand. Weiter vorzugsweise ist die Ölspeichervorrichtung im gespannten Zustand oder geladenen Zustand mit dem Hydraulikfluid zum Bereitstellen des Steuerdrucks für die elektrohydraulische Getriebesteuerung befüllt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der längsverschiebliche Kolben der Ölspeichervorrichtung eine erste Kolbenfläche und eine weitere Kolbenfläche auf. Vorzugsweise ist die erste Kolbenfläche mit dem hydraulischen Anschluss der Ansteuereinrichtung fluidleitend verbunden und weiter vorzugsweise ist die weitere Kolbenfläche von dem in der Ölspeichervorrichtung speicherbaren Ölvolumen kontaktierbar. Vorzugsweise ist die erste Kolbenfläche kleiner als die weitere Kolbenfläche.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist in der Ölspeichervorrichtung ein der Getriebesteuerung zuführbares Ölvolumen speicherbar, wobei dieses Ölvolumen vorzugsweise größer ist als 100 Kubikzentimeter (ccm), bevorzugt größer ist als 150 ccm und besonders bevorzugt größer ist als 300 ccm und weiter ist dieses Volumen kleiner als 1000 ccm bevorzugt kleiner als 500 ccm und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 400 ccm.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Ölspeichervorrichtung ist die Feder zum Beaufschlagen des Kolbens in der Ölspeichervorrichtung als eine mechanische Feder ausgebildet. Im Sinne dieser Erfindung ist unter einer mechanischen Feder eine Einrichtung zu verstehen, bei welcher die Federwirkung der Feder auf einer elastischen Deformation der Feder beruht. Weiter vorzugsweise ist unter einer mechanischen Feder eine Gasdruckfeder, oder eine Feder mit einem elastisch verformbaren Festkörper, vorzugsweise eine Spiralfeder, bevorzugt wenigstens eine Tellerfeder und besonders bevorzugt eine Blattfeder zu verstehen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Arretierungseinrichtung als eine mechanische Arretierungseinrichtung ausgebildet. Vorzugsweise ist die Arretierungseinrichtung dazu eingerichtet eine Haltekraft auf den Speicherkolben der Speichereinrichtung auszuüben. Wobei die Haltekraft der von der mechanischen Feder aufbringbaren Federkraft auf den Speicherkolben entgegengerichtet ist.
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Vorzugsweise ist unter der Haltekraft eine Reibkraft zu verstehen. Weiter vorzugsweise weist die Arretierungseinrichtung ein Formschlusselement auf, so dass die Haltekraft aufgrund eines Formschlusses zwischen der Arretierungseinrichtung und dem Speicherkolben aufgebaut wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die mechanische Arretierungseinrichtung wenigstens einen hydraulischen Aktuator auf. Vorzugsweise ist dieser hydraulische Aktuator aus wenigstens einer der beiden Getriebeölpumpen (elektrisch Getriebeölpumpe, mechanische Getriebeölpumpe) mit Öldruck beaufschlagbar. Vorzugsweise ist der hydraulische Aktuator derart mit Öldruck beaufschlagbar, so dass der Speicherkolben freigegeben und Hydraulikfluid aus der Ölspeichervorrichtung der elektrohydraulischen Getriebesteuerung zuführbar ist. Durch das Freigeben des Speicherkolbens durch die Arretierungseinrichtung wird der Speicherkolben, insbesondere durch die Feder, in die Druckbeaufschlagungsrichtung (Entspannung der Feder) bewegt und die Ölspeichervorrichtung kann wenigstens teilweise entleert werden.
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Vorzugsweise ist neben der Verbrennungskraftmaschine noch ein elektromechanischer Energiewandler zum Antreiben des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Derartige Antriebsstränge mit einer Verbrennungskraftmaschine und einem elektromechanischen Energiewandler sind als Hybridantrieb aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei ist die Erfindung unabhängig von der Anordnung, in Bezug auf die Verbrennungskraftmaschine und das Fahrzeuggetriebe, und die Ausprägung des elektromechanischen Energiewandlers, einsetzbar.
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Der Kraftfahrzeugantriebsstrang mit der ölhydraulischen Steuerung der zuvor beschriebenen Bauart ist mit einem Betriebsverfahren steuerbar, welches wenigstens folgende Schritte aufweist:
- • Erkennen eines Betriebszustandes in dem die elektrische Getriebeölpumpe vorübergehend abgestellt werden kann, insbesondere als dann wenn die Verbrennungskraftmaschine Motor-Startstoppautomatik initiiert oder Motorsteuergerät initiiert ohne unmittelbare Eingabe eines Stoppbefehls durch den Fahrzeugführer abgestellt werden kann,
- • Abstellen der elektrischen Getriebeölpumpe oder, für den Fall dass diese bereits abgestellt ist, erhalten dieses abgestellten Betriebsmodus der elektrischen Getriebeölpumpe,
- • Erkennen eines Betriebszustandes in dem die Getriebesteuerung einen Öldruckbedarf hat. Ein solcher Betriebszustand ist insbesondere durch eine Veränderung einer Fahrpedalstellung (vorzugsweise Kupplungspedal, bevorzugt Bremspedal oder besonders bevorzugt Gaspedal) und/oder durch eine Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit oder des Gradienten der Fahrzeuggeschwindigkeit erkennbar,
- • Antreiben der elektrischen Getriebeölpumpe, insbesondere also Überführen der elektrischen Getriebeölpumpe aus dem abgestellten Betriebsmodus in einen Betriebsmodus in dem von der elektrischen Getriebeölpumpe Steuerdruck für die elektrohydraulische Getriebesteuerung bereitstellbar ist,
- • Zuführen von Hydraulikfluid aus der Ölspeichervorrichtung zu der elektrohydraulischen Getriebesteuerung, insbesondere also durch Entleeren der Ölspeichervorrichtung, (Wobei das Zuführen des Hydraulikfluids aus der Ölspeichervorrichtung zur elektrohydraulischen Getriebesteuerung sowie das Antrieben der elektrischen Getriebeölpumpe wenigstens zeitweise gleichzeitig erfolgen kann).
- • Zurückführen von Hydraulikfluid in die Ölspeichervorrichtung, vorzugsweise wird der Ölspeichervorrichtung solange Hydraulikfluid zugeführt, bis sich diese wieder in einem gespannten beziehungsweise geladenen Zustand befindet vorzugsweise ist in einem solchen geladenen Zustand der Speicherkolben durch die Arretierungseinrichtung arretierbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Betriebsverfahrens wird zum Erfassen des Betriebszustandes, in welchem die elektrische Getriebeölpumpe wenigstens vorübergehend, nicht angetrieben wird, eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs erfasst, in welchem die erfindungsgemäße ölhydraulische Steuerung aufgenommen ist. Vorzugsweise wird, soweit diese Fahrgeschwindigkeit oberhalb eines vorgebbaren Schwellenwertes für die Fahrgeschwindigkeit liegt, vorzugsweise in Abhängigkeit von weiteren Fahrzustandsparametern, eine drehmomentleitende Verbindung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der angetriebenen Fahrzeugachse aufgehoben. Vorzugsweise ist dieser Schwellenwert für die Fahrzeuggeschwindigkeit derart gewählt, dass ein Fahrzeugsegeln sinnvoll ermöglicht ist, dazu muss eine ausreichende Menge kinetischer Energie in dem Fahrzeug gespeichert sein. Vorzugsweise ist der Schwellenwert 50 km/h oder mehr, bevorzugt 80 km/h oder mehr und besonders bevorzugt 100 km/h oder mehr.
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Weiter vorzugsweise ist über die weiteren Fahrzustandsparametern ein Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs erkennbar und durch das Trennen der Verbrennungskraftmaschine, im Sinne des Unterbrechens einer drehmomentleitenden Verbindung, von der angetriebenen Fahrzeugachse wird eine bessere Ausnutzung der im Fahrzeug gespeicherten kinetischen Energie ermöglicht. Dieser Fahrzustand wird insbesondere als Fahrzeugsegeln bezeichnet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Betriebsverfahrens wird zum Erfassen des Betriebszustandes in welchem die elektrische Getriebeölpumpe, wenigstens vorübergehend, abgestellt wird, eine Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs erfasst, in welchem der erfindungsgemäße Kraftfahrzeugantriebsstrang aufgenommen ist. Vorzugsweise wird, soweit diese Fahrgeschwindigkeit, wenigstens im Wesentlichen, 0 m/s entspricht, das Fahrzeug also stillsteht, vorzugsweise die Verbrennungskraftmaschine durch einen Steuerbefehl eines Motorsteuergeräts, der sogenannten Motor-Startstoppautomatik, vorübergehend abgestellt und weiter vorzugsweise wird in einem solchen Betriebszustand die elektrische Getriebeölpumpe abgestellt.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die zuvorgenannte ölhydraulische Steuerung, welche zusätzlich nach dem beschriebenen Betriebsverfahren steuerbar ist, in einem Kraftfahrzeug, vorzugsweise einem Personenkraftfahrzeug, aufgenommen.
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Einzelne technische Merkmale der Erfindung werden anhand der nachfolgend erläuterten Figuren näher beschrieben.
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Dabei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs,
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2 eine schematisierte Darstellung einer Ölspeichervorrichtung,
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3 eine schematisierte Darstellung einer weiteren ölhydraulischen Steuerung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs mit Ölspeichervorrichtung 1 und elektrischer Getriebeölpumpe 32.
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Die Verbrennungskraftmaschine ist über ein Motorsteuergerät 30 in welchem eine Motorstart-/Stoppautomatik hinterlegt ist steuerbar. Über den Verbrennungsmotor 2 ist eine mechanische Getriebeölpumpe 5 antreibbar.
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Durch den ersten hydraulischen Pfad 4 wird die elektrohydraulische Getriebesteuerung 31 mit hydraulischem Steuerdruck versorgt, so dass Gangwechsel in dem Automatikgetriebe 3 steuerbar sind. Von der Verbrennungskraftmaschine 2 sowie von einer elektrischen Antriebsmaschine 33 ist Antriebsleistung zum Überwinden der Fahrwiderstände bereitstellbar.
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Diese Antriebsleistung wird durch das Automatikgetriebe in Richtung der antreibbaren Räder 34 übertragen. Dazu weißt der Antriebsstrang eine Gelenkwelle 35 auf, welche das Achsdifferential 36 mit dem Automatikgetriebe verbindet.
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Das Achsdifferential 36 ist mittels der beiden Halbwellen 37 mit den antreibbaren Rädern 34 verbunden. Für den Fall, dass von den Getriebeölpumpen (5, 32) kein Hydraulikdruck bereitgestellt wird, beispielsweise während einer durch die Motorstart-/Stoppautomatik initiierten Stoppphase, ist es durch die Ölspeichervorrichtung 1 ermöglicht, trotzdem das Automatikgetriebe 3 zu steuern und dabei keine Energie zum Betrieb der elektrischen Getriebeölpumpe 32 zu verbrauchen.
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2 zeigt eine Ölspeichervorrichtung 1 für ein Fahrzeug, mit einem Automatikgetriebe 3, welche mit einer Motorstart-/Stoppautomatik (nicht dargestellt) steuerbar ist. Die Motorstart-/Stoppautomatik ist dazu vorgesehen, in Betriebsphasen, in denen das Fahrzeug vorübergehend angehalten wird, bei Vorliegen vorgegebener Betriebsparameter die Antriebsmaschine automatisch abzuschalten und bei Vorliegen eines vom Fahrer vorgegebenen Wiederanfahrsignals automatisch wieder zu starten.
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Das Automatikgetriebe 3 weist ein oder mehrere von einer elektrohydraulischen Getriebesteuerung 31 angesteuerte Schaltelemente (z. B. Kupplungen, Bremsen etc.) auf. Für die Ansteuerung dieser Schaltelemente wird dem Automatikgetriebe 3 Hydraulikdruck über den ersten hydraulischen Pfad 4, mithin einer Hochdruckhydraulikleitung, zur Verfügung gestellt.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, den Hydraulikdruck mittels der elektrischen Getriebeölpumpe 32 und dem ersten hydraulischen Pfad 4 in allen Fällen aufrechtzuerhalten, dies verursacht einen zusätzlichen Energieverbrauch. Dies ist aber notwendig, um beim Starten eines Verbrennungsmotors durch die Motorstart-/Stoppautomatik, nicht einige Zehntelsekunden warten zu müssen, bis die Getriebeölpumpe wieder den vollen Betriebsdruck erreicht hat.
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Erfindungsgemäß ist zusätzlich zu der vorhandenen elektrischen Getriebeölpumpe 32 die Ölspeichervorrichtung 1 vorgesehen, durch diese wird erreicht, dass trotz Abstellen der elektrischen Getriebeölpumpe 32 dennoch nahezu verzögerungsfrei der zum Anfahren, d. h. zum Schalten von Getriebeschaltelementen erforderlichen Hydraulikdruck über den ersten hydraulischen Pfad 4 anliegt.
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Die Ölspeichervorrichtung 1 weist hierzu einen Speicherzylinder 6 auf, in dem verschieblich ein Speicherkolben 7 angeordnet ist. Der Speicherkolben 7, der Ölspeichervorrichtung 1 der sich in der gezeigten Stellung, in einer „geladenen” Position befindet, ist durch eine Druckfeder 8 nach rechts vorgespannt. In dem gezeigten Zustand der Ölspeichervorrichtung 1 wird der Speicherkolben 7 in der „geladenen” Position gehalten. Eine mit dem Speicherkolben 7 verbundene Kolbenstange 10 weist eine Ausnehmung 11 auf, in die ein Sperrzapfen 12, der mit einem Sperrkolben 13 der Arretierungseinrichtung verbunden ist, eingerastet ist. Der Sperrkolben 13 ist verschieblich in einem Sperrzylinder 14 angeordnet. Der Sperrkolben 13 ist durch eine Feder 15, die hier in dem Sperrzylinder 14 angeordnet ist, in Sperrrichtung vorgespannt.
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Der Sperrkolben 13 unterteilt den Sperrzylinder in einen ersten Sperrzylinderraum 16 und einen zweiten Sperrzylinderraum 17. In dem Sperrkolben 13 ist eine als Blende fungierende Durchgangsbohrung 18 vorgesehen, über die die beiden Sperrzylinderräume 16, 17 in Fluidverbindung miteinander stehen.
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Der erste Sperrzylinderraum 16 steht über eine Fluidleitung 19 in Fluidverbindung mit einem Druckausgang der elektrischen Getriebeölpumpe 32. Der zweite Sperrzylinderraum 17 steht über eine Fluidleitung 21 in Fluidverbindung mit dem Druckeingang in die Getriebesteuerung des Automatikgetriebes 3. Zwischen den beiden Fluidleitungen 19, 21 und zwischen dem Druckausgang der elektrischen Getriebeölpumpe 32 und dem Eingang in die Getriebesteuerung 31 (erster hydraulischer Pfad 4) ist ein Rückschlagventil 22 vorgesehen, das durch eine Feder 23 entgegen der elektrischen Getriebeölpumpe 32 vorgespannt ist, wodurch ein Schwellenwert für den Öldruck vorgebbar ist, welcher der Ansteuervorrichtung über den weiteren hydraulischen Pfad 19 zuführbar ist. Das Rückschlagventil 22 ist somit als drucksensitives Ventil ausgebildet und kann durch Hydraulikdruck der elektrischen Getriebeölpumpe 32 geöffnet werden und sperrt in umgekehrter Richtung. Der erste hydraulische Pfad 4 erstreckt sich somit von der elektrischen Getriebeölpumpe 32 bis zum Druckeingang in die Getriebesteuerung.
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Der oben bereits erwähnte Speicherzylinder 6 weist einen Speicherraum 24 auf, der über eine Fluidleitung 25 mit dem Druckeingang in die Getriebesteuerung des Automatikgetriebes 3 in Fluidverbindung steht.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise der Ölspeichervorrichtung 1 näher erläutert. Wird während einer, beispielsweise durch die Motorstart-/Stoppautomatik initiierten, Stoppphase des Verbrennungsmotors die elektrische Getriebeölpumpe 32 abgestellt, bricht damit der Hydraulikdruck in der Getriebesteuerung 31 zusammen. Der Speicherraum 24 ist dabei weiterhin vollständig mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt.
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Wird der Verbrennungsmotor erneut gestartet und auch die elektrische Getriebeölpumpe 32 wieder in Gang gesetzt, so baut diese innerhalb kurzer Zeit (einiger zehntel Sekunden) den zum Schalten des Automatikgetriebes erforderlichen Hydraulikdruck auf. In der Druckaufbauphase sperrt das Rückschlagventil 22 dabei zunächst, bis zum Erreichen des Schwellenwertes für den Hydraulikdruck den Durchfluss von der elektrischen Getriebeölpumpe 32 zum Automatikgetriebe ab.
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Der von der elektrischen Getriebeölpumpe 32 aufgebaute Hydraulikdruck liegt dabei über die Hydraulikleitung 19 auf der dem ersten Sperrzylinderraum 16 zugewandten Seite des Sperrkolbens 13 an und drückt diesen entgegen der von der Sperrfeder 15 ausgeübten Druckkraft nach unten, wodurch die Arretierungseinrichtung 9, welche als Ansteuereinrichtung ausgebildet ist, geöffnet wird.
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Nach dem Öffnen der Arretierungseinrichtung 9 wird der Speicherkolben 7 durch die Druckfeder 8 nach rechts gedrückt. Dabei wird die in der Druckfeder 8 gespeicherte Federenergie über die im Speicherraum 24 befindliche Hydraulikflüssigkeit in Hydraulikdruck umgesetzt, der dann unmittelbar der Getriebesteuerung zur Verfügung steht. Das Automatikgetriebe 3 kann somit nahezu verzögerungsfrei unmittelbar nach dem Starten des Verbrennungsmotors 2, beziehungsweise Anfahren der elektrischen Getriebeölpumpe 32, geschaltet werden, dadurch ist das Automatikgetriebe 3 nahezu verzögerungsfrei steuerbar, obwohl während der Motorstart-/Stoppautomatik initiierten Stoppphase keine Energie zur Aufrechterhaltung des Hydraulikdrucks verbraucht wird.
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Bei laufender elektrischer Getriebeölpumpe 32 füllt sich der Speicherzylinder 6, wobei in den Fluidleitungen 19 (weiterer hydraulischer Pfad) und 21 etwa dasselbe Druckniveau herrscht, so dass der Sperrkolben 13 wieder in Sperrstellung geht.
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3 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der ölhydraulischen Steuerung mit einer Ölspeichervorrichtung 1. Mittels der elektrischen Getriebeölpumpe 32 ist nach dem diese aus dem Stillstand hochgefahren wird zunächst ein geringer Öldruck erzeugbar. Das Rückschlagventil 22, welches mittels der Feder 23 vorgespannt ist, verhindert zunächst die fluidleitende Verbindung zwischen der elektrischen Getriebeölpumpe 32 und dem Automatikgetriebe 3, beziehungsweise der elektrohydraulischen Steuerung dieser. Der unterhalb des Schwellenwerts um das Rückschlagventil 22 zu öffne liegende Öldruck wird über den weiteren hydraulischen Pfad 19 der Ansteuervorrichtung (41, 7, 42) zugeführt. Dabei weist der längsverschiebliche Kolben 7 eine erste kleine Kolbenfläche 41 auf, welche von diesem geringen Öldruck aus dem weiteren hydraulischen Pfad 19 beaufschlagt ist. Weiter weist der Speicherkolben 7 eine weitere Kolbenfläche 42 auf, die größer ist als die erste Kolbenfläche 41 und welche den im Speicherraum 24 gespeicherten Ölvorrat kontaktiert.
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Durch die unterschiedliche Größenwahl der Kolbenflächen (41, 42) schiebt der Speicherkolben 7 ein relativ großes Ölvolumen aus dem Speicherraum 24 über die Fluidleitung 25 zum Automatikgetriebe 3.
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Wenn der von der elektrischen Getriebeölpumpe
32 zur Verfügung gestellte Öldruck weiter steigt, öffnet bei Überschreiten des vorgebbaren Schwellenwerts das Rückschlagventil
22 und der erste hydraulische Pfad
4 ist entsperrt, so dass dem Automatikgetriebe
3 unmittelbar Öldruck und -volumen von der Getriebeölpumpe zur Verfügung gestellt wird. Bezuszeichenliste
| 1 | Ölspeichervorrichtung |
| 2 | Verbrennungsmotor |
| 3 | Automatikgetriebe |
| 4 | Erster hydraulischer Pfad |
| 5 | Mechanische Getriebeölpumpe |
| 6 | Speicherzylinder |
| 7 | Speicherkolben |
| 8 | Druckfeder |
| 9 | Arretierungseinrichtung |
| 10 | Kolbenstange |
| 11 | Ausnehmung in 10 |
| 12 | Sperrzapfen |
| 13 | Sperrkolben |
| 14 | Sperrzylinder |
| 15 | Sperrfeder |
| 16 | Sperrzylinderraum |
| 17 | Zweiter Sperrzylinderraum |
| 18 | Durchgangsbohrung |
| 19 | Weiterer hydraulischer Pfad, Hydraulikleitung |
| 21 | Fluidleitung |
| 22 | Rückschlagventil |
| 23 | Feder von 22 |
| 24 | Speicherraum |
| 25 | Fluidleitung |
| 30 | Motorsteuergerät |
| 31 | Getriebesteuerung |
| 32 | Elektrische Getriebeölpumpe |
| 33 | Elektrische Antriebsmaschine |
| 34 | Antreibbare Räder |
| 35 | Gelenkwelle |
| 36 | Achsdifferential |
| 37 | Halbwelle |
| 41 | Erste Kolbenfläche |
| 42 | Weitere Kolbenfläche |
