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HINTERGRUND
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Querverweis auf verwandte Anmeldungen:
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Diese Patentanmeldung beansprucht nach 35 USC §119(d) die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/217,336, die am11. September 2015 eingereicht wurde.
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Gebiet der Erfindung:
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Diese Offenbarung betrifft Fahrzeuge mit einem Automatikgetriebe und einem automatischen Motor-Start-/Stopp-System. Insbesondere betrifft die Offenbarung eine Getriebepumpe für solche Fahrzeuge, bei denen die Getriebepumpe mechanisch durch den Motor oder elektrisch durch einen Elektromotor angetrieben werden kann.
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Beschreibung des Standes der Technik:
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Um Kraftstoff zu sparen und Emissionen zu verringern, können moderne Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren ein automatisches Motor-Start-/Stopp-System umfassen. Fahrzeuge mit einem Start-/Stopp-System umfassen eine elektronische Steuereinheit, die den Motor ausschaltet, wenn das Fahrzeug für länger als eine vorbestimmte Zeit zum Halten kommt, etwa wenn der Fahrer das Fahrzeug bei einer Verkehrsampel anhält. Wenn das Fahrzeug auch ein Automatikgetriebe umfasst, kann das Start-/Stopp-System den Motor automatisch wieder zu starten, wenn der Fahrer den Fuß von der Bremse nimmt. Ist das Fahrzeug andererseits mit einem manuellen Getriebe ausgestattet, kann das Start-/Stopp-System den Motor automatisch wieder starten, wenn der Fahrer auf die Kupplung tritt. Diese Offenbarung betrifft Fahrzeuge, die mit einem Automatikgetriebe und einem Motor-Start-/Stopp-System ausgestattet sind.
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Automatikgetriebe umfassen ein elektrohydraulisches System zur Betätigung einer Reihe von Elementen, die zusammen eine Gangschaltung betätigen, wie etwa Kupplungen, Bremsen etc. Um die Gänge zu schalten, muss der Getriebeöldruck ausreichend hoch sein; daher umfassen Automatikgetriebe typischerweise eine Getriebeölpumpe, die normalerweise durch den Motor angetrieben wird. Beim Starten des Motors kann es eine kurze Zeitperiode (weniger als eine Sekunde) dauern, bis die Getriebeölpumpe genug Öldruck in dem Getriebe zum Schalten von Gängen aufbaut. Für Fahrzeuge, die kein Start-/Stopp-System umfassen, ist diese Verzögerung normalerweise für den Fahrer nicht wahrnehmbar. Für Fahrer von Fahrzeugen mit einem Automatikgetriebe und einem Motor-Start-/Stopp-System, wird diese Verzögerung jedoch problematisch. Zum Beispiel muss, wenn der Motor automatisch bei einer roten Ampel ausgeschaltet wird, die Zeitverzögerung, die benötigt wird, um ausreichenden Öldruck aufzubauen, um nach dem automatischen Neustart des Motors wegzufahren, so kurz wie möglich sein, da die gängige Verzögerung von mehreren Zehntelsekunden für die meisten Fahrer nicht akzeptabel ist. Um die Zeitverzögerung zu verringern, können Hersteller von Fahrzeugen mit Stopp-/Start-Systemen eine Zusatzvorrichtung in Form einer elektrisch angetriebenen Zusatzpumpe oder eines Fluidspeicherakkumulators umfassen, um die mechanisch angetriebene Getriebeölpumpe zu ergänzen. Des Weiteren kann die Getriebeölpumpe verkleinert werden, wenn sie in Verbindung mit einer elektrischen Zusatzpumpe oder einem Fluidspeicherakkumulator verwendet wird.
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Viele Stopp-/Start-Systeme umfassen eine ”Sailing”-Funktion, die den Motor abstellt, wenn der Fahrer frei rollen möchte. Im Besonderen wird der Motor innerhalb bestimmter Drehzahlbereiche abgestellt, wenn der Fahrer seinen Fuß vom Gaspedal abhebt oder entfernt. Fluidspeicherakkumulatoren sind allgemein nicht zur Verwendung mit solchen Stopp-/Start-Systemen geeignet, die eine Sailing-Funktion umfassen. Daher werden im Allgemeinen elektrische Zusatzpumpen gegenüber Fluidspeicherakkumulatoren für Stopp-/Start-Systeme bevorzugt, die eine Sailing-Funktion umfassen.
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Die elektrische Zusatzpumpe erfüllt dabei einen doppelten Zweck. Erstens stellt die Zusatzpumpe den Druck der ersten Zahnradkupplung sicher, wenn der Motor nach einem Stoppereignis wieder gestartet wird. Zweitens kann die Zusatzpumpe bei Fahrzeugen mit einer verkleinerten Getriebeölpumpe einen zusätzlichen Ölfluss bereitstellen, wie er für Situationen erforlderlich ist, in denen der Motor die Getriebeölpumpe nicht ausreichend schnell antreibt, um die Druckanforderungen des Automatikgetriebes zu erfüllen.
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Ein Nachteil automatischer Stopp-/Start-Systeme besteht in der Notwendigkeit einer Zusatzpumpe oder eines Akkumulators, die beide zu den Kosten eines Start-/Stopp-Systems beitragen und beide Raum- und Verpackungsprobleme für Fahrzeugentwickler schaffen. Daher herrscht Bedarf nach einer Alternative zur Verwendung einer Zusatzpumpe oder eines Akkumulators in Fahrzeugen, die mit einem Automatikgetriebe und einem Start-/Stopp-System ausgestattet sind.
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ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
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Nach einem Aspekt betrifft diese Offenbarung ein Getriebeölpumpensystem für ein Fahrzeug, das mit einem Motor, einem Automatikgetriebe und einem automatischen Start-/Stopp-System ausgestattet ist. Das offenbarte Getriebeölpumpensystem kann eine Getriebeölpumpe umfassen, die mechanisch mit dem Motor durch ein erstes Kupplungsmodul gekoppelt ist, und die mechanisch auch mit einem Elektromotor durch ein zweites Kupplungsmodul gekoppelt ist.
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Offenbart wird auch ein weiteres Getriebeölpumpensystem für ein Fahrzeug, das mit einem Verbrennungsmotor, einem Automatikgetriebe und einem automatischen Start-/Stopp-System ausgestattet ist. Des Weiteren kann das Automatikgetriebe des Fahrzeugs eine Hydrauliksteuereinheit umfassen. Solch ein offenbartes Getriebeölpumpensystem kann eine Getriebeölpumpe umfassen, die einen Einlass und einen Auslass umfasst. Der Einlass kann fluidmäßig mit einem Getriebeölreservoir verbunden sein, und der Auslass kann fluidmäßig mit der Hydrauliksteuereinheit des Automatikgetriebes verbunden sein. Die Getriebeölpumpe kann eine Antriebswelle umfassen, die ein erstes Ende und ein zweites Ende umfasst. Das erste Ende der Antriebswelle kann mechanisch mit dem Motor durch ein erstes Kupplungsmodul gekoppelt sein, und das zweite Ende der Antriebswelle kann ebenfalls mechanisch mit einem Elektromotor durch ein zweites Kupplungsmodul gekoppelt sein.
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Nach einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Bereitstellung von unter Druck stehendem Öl an ein Automatikgetriebe eines Fahrzeugs offenbart, das mit einem Motor und einem automatischen Start-/Stopp-System ausgestattet ist. Ein offenbartes Verfahren kann das Bereitstellen einer Getriebeölpumpe umfassen, die in Fluidverbindung mit dem Automatikgetriebe steht. Die Getriebeölpumpe kann eine Antriebswelle umfassen, die ein erstes Ende und ein zweites Ende umfasst. Das Verfahren kann des Weiteren das Bereitstellen eines ersten Kupplungsmoduls umfassen, das selektiv den Motor mit dem ersten Ende der Antriebswelle koppelt. Das Verfahren kann des Weiteren das Bereitstellen eines zweiten Kupplungsmoduls umfassen, das selektiv einen Elektromotor mit dem zweiten Ende der Antriebswelle koppelt. Wird der Motor nach einem Stoppereignis neu gestartet, kann das Verfahren das Koppeln des Elektromotors mit dem zweiten Ende der Antriebswelle und das Drehen der Antriebswelle mit dem Elektromotor umfassen. Wenn der Motor mit moderaten Drehzahlen arbeitet, kann das Verfahren des Weiteren das Koppeln des Motors mit dem ersten Ende der Antriebswelle und das Drehen der Antriebswelle mit dem Motor umfassen.
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In einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausführungsformen können die ersten und/oder zweiten Kupplungsmodule vom Freilauftyp sein.
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In einer oder mehreren beliebigen der oben beschriebenen Ausführungsformen kann der Elektromotor von einer 12-Volt-Batterie mit Leistung versorgt werden.
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In einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausführungsformen kann das Automatikgetriebe eine hydraulische Steuereinheit umfassen, die fluidmäßig mit einem Auslass der Pumpe verbunden ist.
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In einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausführungsformen umfasst das Getriebeölpumpensystem keine Zusatzpumpe und keinen Akkumulator zur Ergänzung der Getriebeölpumpe.
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In einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausführungsformen kann der Elektromotor direkt oder indirekt mit dem automatischen Start-/Stopp-System verbunden sein.
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Es werden auch Fahrzeuge offenbart, die mit einem Automatikgetriebe, einem automatischen Start-/Stopp-System und einem Getriebeölpumpensystem, wie es hierin offenbart ist, ausgestattet sind.
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Weitere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung deutlich werden, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Für ein vollständigeres Verständnis der offenbarten Verfahren und Vorrichtungen wird auf die Ausführungsformen verwiesen, die in größerem Detail in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht sind. In diesen zeigt:
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1 eine schematische Veranschaulichung eines offenbarten Getriebeölpumpensystems.
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2 ist eine weitere schematische Veranschaulichung eines offenbarten Getriebeölpumpensystems.
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Die Zeichnungen sind dabei nicht unbedingt maßstabgetreu und können die offenbarten Ausführungsformen schematisch und in Teilansichten veranschaulichen. In bestimmten Fällen können die Zeichnungen auch Details weglassen, die für das Verständnis der offenbarten Verfahren und Vorrichtungen nicht notwendig sind oder weitere Details verdecken. Außerdem ist diese Offenbarung nicht auf die hierin veranschaulichten bestimmten Ausführungsformen begrenzt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AKTUELL BEVORZUGTEN
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Wie in 1 dargestellt kann ein offenbartes Getriebeölpumpensystem 10 eine Getriebeölpumpe 11 umfassen, die selektiv sowohl mit dem Motor 12 des Fahrzeugs 13 als auch einem Elektromotor 14 gekoppelt, verknüpft oder auf andere Weise verbunden ist. Um dies zu erreichen, kann die Pumpe 11 eine Antriebswelle 15 umfassen, die ein erstes Ende 16 aufweist, das selektiv mit dem Motor 12 gekoppelt sein kann, sowie ein zweites Ende 17, das selektiv mit dem Elektromotor 14 gekoppelt sein kann. Zum selektiven Koppeln, das erforderlich ist, kann das System 10 auch ein erstes Kupplungsmodul 18 umfassen, das das erste Ende 16 der Antriebswelle 15 mit einem Drehmomentwandler 21 koppelt, der seinerseits das erste Kupplungsmodul 18 mit dem Motor 12 koppelt. Des Weiteren kann das zweite Ende 17 der Antriebswelle 15 selektiv mit dem Elektromotor 14 durch das zweite Kupplungsmodul 22 gekoppelt sein. Die Getriebeölpumpe 11 kann einen Einlass 23 umfassen, der in Fluidverbindung mit einem Hydraulikölreservoir 24 stehen kann. Die Strömung von dem Reservoir 24 zu dem Einlass 23 kann durch den Filter 25 laufen. Die Getriebeölpumpe 11 kann auch einen Auslass 26 umfassen, der in Fluidverbindung mit der Hydraulikeinheit 27 des Automatikgetriebes 28 des Kraftfahrzeugs 13 steht.
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2 ist eine weitere schematische Veranschaulichung eines Fahrzeugs 13, das mit einem Automatikgetriebe 28 und einem automatischen Start-/Stopp-System 35 ausgestattet ist. Das Fahrzeug 13 ist auch mit einem offenbarten Getriebeölpumpensystem 10 ausgestattet. Der Motor 12 kann mit einem Starter 31 verknüpft sein, der von einer 12-Volt Batterie 32 mit Leistung versorgt werden kann. Die 12-Volt-Batterie 32 kann auch Leistung an den Elektromotor 14 liefern. Der Motor 12 ist direkt oder indirekt mit dem Drehmomentwandler 21 gekoppelt, der mechanisch den Motor 12 mit dem Automatikgetriebe 28 koppelt. Der Drehmomentwandler 21 koppelt auch den Motor 12 mit dem ersten Kupplungsmodul 18. Das erste Kupplungsmodul 18 koppelt den Drehmomentwandler 21 mit der Getriebeölpumpe 11. Die Getriebeölpumpe 11 ist mechanisch auch mit dem zweiten Kupplungsmodul 22 gekoppelt. Das zweite Kupplungsmodul 22 koppelt selektiv den Elektromotor 14 mit der Getriebeölpumpe 11. Der Auslass 26 der Getriebeölpumpe 11 steht in Fluidverbindung mit der Hydrauliksteuereinheit 27 des Automatikgetriebes 28, während der Einlass 23 in Fluidverbindung mit einem Reservoir 24 und Filter 25 steht. Die Automatikgetriebe 28 umfasst auch einen Zahnradsatz 33, der mechanisch direkt oder indirekt mit einem Paar von Antriebsrädern 34 gekoppelt ist. Wie in 2 dargestellt, kann der Starter 31 elektrisch mit einem automatischen Start-/Stopp-System 35 verknüpft oder auf andere Weise verbunden sein.
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Ein oder beide Kupplungsmodule
18,
22 können Freilaufkupplungen sein. Ein nicht einschränkendes Beispiel für ein solches Freilaufkupplungsmodul ist in dem
US-Patent Nr. 5,690,202 offenbart. Andere geeignete Freilaufkupplungsmodule werden für den Fachmann klar sein.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Ein Getriebeölpumpensystem 10 stellt ausreichenden Öldruck an das Hydraulikgetriebe 28 bereit, unabhängig davon, ob der Motor 12 läuft oder durch ein automatisches Start-/Stopp-System 35 gestoppt wurde. Das Getriebeölpumpensystem 10 umfasst eine einzelne Getriebeölpumpe 11 ohne eine Zusatzpumpe oder einen Fluidakkumulator. Statt dessen kann die Getriebeölpumpe 11 mechanisch durch den Motor 12 oder elektrisch durch einen Elektromotor 14 angetrieben, der von einer Batterie 32 des Fahrzeugs 13 mit Leistung versorgt werden kann. Somit ist kein Akkumulator und keine Zusatzpumpe erforderlich, und das hierin offenbarte Getriebeölpumpensystem 10 schafft geringere Pack- und Raumprobleme für Fahrzeugentwickler. Die Getriebeölpumpe 11 ist mit einem Elektromotor 14 über ein Kupplungsmodul 22 und mit dem Drehmomentwandler 21 über ein weiteres Kupplungsmodul 18 verbunden. Die Kupplungsmodule 18, 22 können vom Freilauftyp sein.
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Obwohl nur bestimmte Ausführungsformen dargelegt wurden, werden dem Fachmann aus der obigen Beschreibung Alternativen und Abwandlungen klar sein. Diese und weitere Alternativen werden als Äquivalente betrachtet und fallen daher in den Bereich und Umfang dieser Offenbarung und der folgenden Patentansprüche.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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