DE102017209648A1 - Gear arrangement with integrated four-wheel clutch and process for demand-based oil supply of the integrated four-wheel clutch - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Getriebeanordnung für ein Fahrzeug mit einer hydraulischen einen Ölversorgungskreislauf ansteuernden Getriebesteuerung und zumindest einer Ölversorgungspumpe in einem Getriebegehäuse (1) sowie mit einer in das Getriebegehäuse (1) integrierten Allradkupplung (2) vorgeschlagen, wobei die Allradkupplung (2) zum situativen Ansteuern und zum bedarfsgerechten Kühlen mit dem Ölversorgungskreislauf verbunden ist. Ferner wird ein Verfahren zur bedarfsgerechten Ölversorgung einer in einem Getriebegehäuse (1) integrierten Allradkupplung (2) vorgeschlagen, wobei bei aktivierter Allradkupplung (2) zum Realisieren eines Allradbetriebes ein vorhandenes Ölfördervolumen durch eine vorhandene elektrische Zusatzpumpe (4) oder durch eine verbrennungsmotorisch und elektrisch antreibbare Ölpumpe erhöht wird. It is a transmission arrangement for a vehicle with a hydraulic oil supply circuit a controlling transmission control and at least one oil supply pump in a transmission housing (1) and with a in the transmission housing (1) integrated four-wheel clutch (2) proposed, the four-wheel clutch (2) for situational driving and is connected to demand cooling with the oil supply circuit. Further, a method for demand-based oil supply in a transmission housing (1) integrated four-wheel clutch (2) is proposed, with activated four-wheel clutch (2) to realize a four-wheel drive an existing oil flow through an existing electric auxiliary pump (4) or by a combustion engine and electrically driven Oil pump is increased.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für ein Fahrzeug mit einer in das Getriebegehäuse integrierten Allradkupplung und ein Verfahren zur bedarfsgerechten Ölversorgung der integrierten Allradkupplung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 9 näher definierten Art.The present invention relates to a transmission arrangement for a vehicle with an integrated in the transmission housing four-wheel clutch and a method for demand-based oil supply of the integrated four-wheel clutch according to the closer defined in the preamble of
Beispielsweise aus der Druckschrift
Üblicherweise haben derartige Getriebeanordnungen eine zumindest verbrennungsmotorangetriebene, mechanische Hauptölpumpe, die im Normalbetrieb, also bei betätigtem Verbrennungsmotor das notwendige Ölförderungsvolumen für den Ölversorgungskreislauf der Getriebeanordnung erzeugt. Wenn der Verbrennungsmotor im Fahrzeugbetrieb abgeschaltet wird, zum Beispiel bei aktivierter Segelfunktion, übernimmt eine elektrisch angetriebene Zusatzölpumpe die Ölförderung für den Ölversorgungskreislauf. Es hat sich jedoch gezeigt, dass zum Beispiel bei aktivierter Allradkupplung zum Realisieren des Allradantriebes bei dem Fahrzeug, insbesondere bei hochdynamischem Allradbetrieb, die Öltemperatur innerhalb der Allradkupplung unerwünscht ansteigt. Um eine Überhitzung und ein Ausfall der Allradkupplung zu vermeiden, ist deshalb vorgesehen, dass die Allradkupplung geöffnet bzw. deaktiviert wird, um den Allradbetrieb zu beenden. Demzufolge ist danach kein Geländeeinsatz mit dem Fahrzeug möglich.Usually, such gear arrangements have an at least internal combustion engine driven, mechanical main oil pump, which generates the necessary oil delivery volume for the oil supply circuit of the gear assembly in normal operation, so when the internal combustion engine. When the internal combustion engine is switched off during vehicle operation, for example when the sail function is activated, an electrically driven auxiliary oil pump takes over the oil supply for the oil supply circuit. However, it has been shown that, for example, with activated four-wheel drive to realize the all-wheel drive in the vehicle, especially in highly dynamic four-wheel drive, the oil temperature within the four-wheel drive increases undesirably. To avoid overheating and failure of the four-wheel clutch, it is therefore provided that the four-wheel clutch is opened or deactivated to end the all-wheel drive. As a result, no off-road use with the vehicle is possible thereafter.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Getriebeanordnung und ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, mit denen eine bedarfsgerechte Ölversorgung der Allradkupplung und ein möglichst uneingeschränkter Allradbetrieb realisierbar ist.The present invention is based on the object to propose a gear arrangement and a method of the type described above, with which a needs-based oil supply of the all-wheel drive and the most unrestricted all-wheel drive can be realized.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 9 gelöst, wobei sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen vorteilhafte beanspruchte Weiterbildungen ergeben.This object is achieved by the features of
Somit wird eine Getriebeanordnung für ein Fahrzeug mit einer hydraulischen einen Ölversorgungskreislauf ansteuernden Getriebesteuerung und zumindest einer Ölversorgungspumpe in einem Getriebegehäuse sowie mit einer in das Getriebegehäuse integrierten Allradkupplung zum Realisieren eines Allradantriebes bei dem Fahrzeug vorgeschlagen. Um eine bedarfsgerechte Ölversorgung und einen möglichst uneingeschränkten Allradantrieb bei der Getriebeanordnung realisieren zu können, ist vorgesehen, dass die Allradkupplung zum situativen Ansteuern und zum bedarfsgerechten Kühlen mit dem Ölversorgungskreislauf in dem Getriebegehäuse verbunden ist.Thus, a transmission assembly for a vehicle having a hydraulic transmission control controlling an oil supply circuit and at least one oil supply pump in a transmission case and having an all-wheel clutch integrated with the transmission case to realize four-wheel drive in the vehicle is proposed. In order to be able to realize a demand-based oil supply and the most unrestricted four-wheel drive in the transmission arrangement, it is provided that the four-wheel clutch is connected for situational control and demand-based cooling with the oil supply circuit in the transmission housing.
Auf diese Weise wird eine Getriebeanordnung mit integrierter Allradkupplung anstelle eines Mittendifferentials mit Zusatzfunktion durch die Verwendung der Ölversorgungspumpe im Allradbetrieb vorgeschlagen, die über die vorhandene Getriebesteuerung bzw. Getriebehydraulik situativ aktuiert werden kann, wobei zur bedarfsgerechten Kühlung der Allradkupplung ein vorhandener Ölversorgungskreislauf verwendet und entsprechend angesteuert wird. Somit kann eine gemeinsame Nutzung der vorhandenen Getriebemechatronik auch zum Steuern bzw. Ansteuern und zur Kühlung der integrierten Allradkupplung realisiert werden. Somit können unerwünschte Temperaturprobleme in der integrierten Allradkupplung quasi ohne zusätzliche Getriebekomponenten vermieden werden. Durch den Wegfall separater Steuergeräte, Gehäuseteile, Pumpen und anderen Bauteilen ist nicht nur eine Kostenreduktion, sondern auch eine Gewichtsoptimierung bei der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung realisierbar. Die gemeinsame Getriebesteuerung sowohl für die vorhandenen Schaltelemente und zusätzlich für die integrierte Allradkupplung sowie die intelligente Ansteuerung der integrierten Ölversorgungspumpe ermöglicht eine ideale Vernetzung der verschiedenen Funktionen.In this way, a gear assembly with integrated four-wheel clutch instead of a center differential with additional function by using the oil supply pump in four-wheel operation is proposed, which can be actuated situational on the existing transmission control or transmission hydraulics, with an existing oil supply circuit used for appropriate cooling of the four-wheel drive and controlled accordingly , Thus, a common use of the existing Getriebemechatronik also for controlling or driving and cooling of the integrated four-wheel clutch can be realized. Thus, undesirable temperature problems in the integrated four-wheel clutch can be avoided virtually without additional transmission components. By eliminating separate control devices, housing parts, pumps and other components not only a cost reduction, but also a weight optimization in the transmission assembly according to the invention can be realized. The common transmission control both for the existing shift elements and additionally for the integrated four-wheel clutch as well as the intelligent control of the integrated oil supply pump enables an ideal networking of the various functions.
Bei der vorgeschlagenen Getriebeanordnung umfasst der Ölversorgungskreislauf als vorhandene Ölversorgungspumpe wenigstens eine verbrennungsmotorisch angetriebene Getriebe-Hauptölpumpe und wenigstens eine elektrisch angetriebene Zusatzölpumpe. Als Ölversorgungspumpe kann auch nur eine Ölpumpe vorgesehen sein, die jedoch einen kombinierten Antrieb, nämlich einen verbrennungsmotorischen Antrieb und zusätzlich einen elektrischen Antrieb aufweist. Zur bedarfsgerechten Kühlung ist die Allradkupplung direkt oder indirekt mit der elektrisch angetriebenen Zusatzölpumpe oder mit der verbrennungsmotorisch und elektrisch antreibbaren Ölpumpe verbunden. Dadurch ergibt sich eine vorteilhafte Zusatzfunktion für die vorhandene elektrische Zusatzölpumpe oder für die vorhandene bezüglich ihres Antriebes kombinierte Ölpumpe für die integrierte Allradkupplung.In the proposed transmission arrangement, the oil supply circuit comprises as an existing oil supply pump at least one internal combustion engine driven transmission main oil pump and at least one electrically driven auxiliary oil pump. As an oil supply pump, only one oil pump can be provided, which, however, has a combined drive, namely an internal combustion engine drive and additionally an electric drive. For demand-based cooling, the four-wheel clutch is connected directly or indirectly with the electrically driven auxiliary oil pump or with the internal combustion engine and electrically driven oil pump. This results in an advantageous additional function for the existing additional electric oil pump or for the existing combined with respect to their drive oil pump for the integrated four-wheel drive.
Um eine Ansteuerung aber auch eine bedarfsgerechte Kühlung der Allradkupplung in dem gemeinsamen Getriebegehäuse der vorgeschlagenen Getriebeanordnung zu realisieren, ist zum einen eine Verbindung des vorhandenen Ölversorgungskreislaufes über eine zusätzliche Versorgungsleitung oder dergleichen mit dem Kühlkreislauf der Allradkupplung und zum anderen eine Verbindung des Kreislaufes über eine zweite zusätzliche Versorgungsleitung oder dergleichen zum Ansteuern der Allradkupplung vorgesehen.In order to realize a control but also an on-demand cooling of the four-wheel clutch in the common transmission housing of the proposed transmission arrangement, on the one hand, a connection of the existing Oil supply circuit provided via an additional supply line or the like with the cooling circuit of the four-wheel clutch and on the other a connection of the circuit via a second additional supply line or the like for driving the all-wheel drive.
Eine bevorzugte Anwendung der vorgeschlagenen Getriebeanordnung ist bei einem automatischen 8-Gangstufen-Getriebe, da bei diesem Getriebe durch eine integrierte Allradkupplung die bereits vorhandene Ölversorgungspumpe zusätzlich und intelligent zur Kühlung der Kupplungslamellen während des Allradantriebes verwendet werden kann. Dadurch ergibt sich eine deutlich höhere System- bzw. Allradverfügbarkeit und zusätzlich Vorteile hinsichtlich Gewicht, Schnittstellen und höherer Wertschöpfung als im Vergleich zu herkömmlichen Getriebeanordnungen.A preferred application of the proposed transmission arrangement is in an automatic 8-speed stage transmission, since in this transmission by an integrated four-wheel clutch, the existing oil supply pump can be additionally and intelligently used for cooling the clutch plates during the four-wheel drive. This results in a significantly higher system or all-wheel availability and additional advantages in terms of weight, interfaces and higher added value compared to conventional transmission arrangements.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur bedarfsgerechten Ölversorgung der in dem Getriebegehäuse integrierten Allradkupplung gelöst, indem bei aktivierter Allradkupplung zum Realisieren eines Allradantriebes ein vorhandenes Ölfördervolumen der vorhandenen elektrischen Zusatzpumpe oder der vorhandenen kombinierten Ölpumpe erhöht bzw. entsprechend angesteuert.The object underlying the invention is also achieved by a method for demand-based supply of oil in the transmission housing integrated four-wheel clutch by activated with all-wheel clutch to realize an all-wheel drive an existing oil delivery volume of the existing electric auxiliary pump or the existing combined oil pump or controlled accordingly.
Dies kann erfindungsgemäß beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Fördervolumen der elektrischen Zusatzpumpe oder der hinsichtlich ihres Antriebes kombinierten Ölpumpe im Allradantrieb in Abhängigkeit eines vorbestimmten Wärmemodells an der Allradkupplung oder in Abhängigkeit einer berechneten Differenzdrehzahl an der Allradkupplung angesteuert wird. Auf diese Weise wird quasi eine stufenlose Regelung des Fördervolumen der elektrischen Zusatzölpumpe oder der kombinierten Ölpumpe ermöglicht.This can be achieved according to the invention, for example, by controlling the delivery volume of the electric auxiliary pump or the oil pump combined with respect to its drive in four-wheel drive as a function of a predetermined heat model on the four-wheel drive or as a function of a calculated differential speed on the four-wheel drive. In this way, a quasi-continuous regulation of the delivery volume of the additional electric oil pump or the combined oil pump is made possible.
Eine andere Möglichkeit der Ansteuerung kann dadurch realisiert werden, dass bei erkanntem Allradantrieb Betriebspunkte festgelegt werden, denen vorbestimmte Leistungsanforderungen der Zusatzölpumpe oder der kombinierten Ölpumpe zugeordnet werden. Beispielsweise kann bei einem ersten Betriebspunkt, welcher einem leichten Allradbetrieb entspricht, ein geringes Ölfördervolumen durch die elektrische Zusatzölpumpe oder die kombinierte Ölpumpe erzeugt werden, während bei erkanntem mittleren Allradantrieb als zweiter Betriebspunkt ein mittleres Fördervolumen durch die elektrische Zusatzpumpe oder die kombinierte Ölpumpe erzeugt wird und das bei bekanntem hochdynamischen Allradantrieb als dritter Betriebspunkt ein maximales Fördervolumen durch die elektrische Zusatzpumpe oder die kombinierte Ölpumpe erzeugt wird. Auf diese Weise wird eine abgestufte Ölversorgung realisiert.Another possibility of the control can be realized that operating points are identified when recognized all-wheel drive, which predetermined power requirements of the auxiliary oil pump or the combined oil pump are assigned. For example, at a first operating point, which corresponds to a light all-wheel drive, a small oil flow volume can be generated by the electric auxiliary oil pump or the combined oil pump, while detected middle four-wheel drive as the second operating point, a mean flow volume is generated by the electric auxiliary pump or the combined oil pump and the in known high-dynamic four-wheel drive as the third operating point, a maximum delivery volume is generated by the electric auxiliary pump or the combined oil pump. In this way, a stepped oil supply is realized.
Das Prinzip einer intelligenten Getriebeölpumpennutzung neben dem Einsatz in Segelbetriebspunkten, Start-Stopp-Betriebspunkten oder dergleichen auch für den Allrad-Bereich einzusetzen lässt sich somit auch auf kombinierte Getriebeölpumpensysteme, bestehend aus mechanischen und elektrischen Antrieb für eine gemeinsam genutzte Pumpe übertragen. Hierbei könnte der elektrische Antrieb der Pumpe zusätzlich für die oben genannten Kühleigenschaften in den Allrad-Betriebszuständen eingesetzt werden. Der reine elektrische Antrieb der Pumpe wird somit für die Start-Stopp-Zustände, Segelzustände oder dergleichen bei stehendem Verbrennungsmotor genutzt, während der rein mechanische Antrieb der Pumpe bei laufenden Verbrennungsmotor für die Grundversorgung des Getriebes (Kupplungsdrücke, Schmierung des Getriebes) bei normaler Fahrweise ohne Allrad-Einsatz genutzt wird. Der elektrische und mechanische Antrieb der kombinierten Pumpe könnte dann als Betriebspunkt mit maximalem Fördervolumen (Boostfunktion) für die Grundversorgung des Getriebes und die zusätzliche Kühlung der Allradkupplung für den harten Allrad-einsatz für eine permanente Verfügbarkeit der Allradfunktion verwendet werden. Hierdurch ergeben sich die gleichen Vorteile wie bei der bereits beschriebenen und nachfolgend weiter beschriebenen Ausführung mit einem Zwei-Pumpen-Konzept.The principle of intelligent transmission oil pump use in addition to the use in sailing operating points, start-stop operating points or the like to use for all-wheel drive can thus also be transferred to combined gear oil pump systems consisting of mechanical and electrical drive for a shared pump. In this case, the electric drive of the pump could additionally be used for the abovementioned cooling properties in the four-wheel operating states. The pure electric drive of the pump is thus used for the start-stop conditions, sailing conditions or the like when the internal combustion engine, while the purely mechanical drive of the pump with running internal combustion engine for the basic supply of the transmission (clutch pressures, lubrication of the transmission) in normal driving without Four-wheel drive is used. The electric and mechanical drive of the combined pump could then be used as operating point with maximum delivery volume (boost function) for the basic supply of the transmission and the additional cooling of the four-wheel clutch for the hard four-wheel drive for permanent availability of the all-wheel function. This results in the same advantages as in the already described and subsequently described embodiment with a two-pump concept.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
-
1 ein schematischer Getriebegehäuseschnitt einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung mit integrierter Allradkupplung; -
2 ein schematischer hydraulischer Schaltplan eines Ölversorgungskreislaufes der Getriebeanordnung im angesteuerten Zustand der Allradkupplung; -
3 ein schematischer hydraulischer Schaltplan des Ölversorgungskreislaufes der Getriebeanordnung im nicht angesteuerten Zustand der Allradkupplung; -
4 ein schematischer hydraulischer Schaltplan des Ölversorgungskreislaufes der Getriebeanordnung im angesteuerten Zustand der Allradkupplung mit einem regelbaren Druckregelventil; -
5 ein Diagramm mit verschiedenen Fahrzuständen des Fahrzeuges; -
6 ein Diagramm mit einem Temperaturverlauf in der Allradkupplung beim stufenlosen Ansteuern der Zusatzölpumpe; -
7 ein Diagramm mit unterschiedlichen Betriebspunkten des Allradbetriebes zum nicht stufenlosen Ansteuern der Zusatzölpumpe; -
8 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur bedarfsgerechten Ölversorgung einer in einem Getriebegehäuse integrierten Allradkupplung durch die Zusatzölpumpe; und -
9 Ablaufdiagramme des erfindungsgemäßen Verfahrens zum nicht stufenlosen Ansteuern der Zusatzölpumpe.
-
1 a schematic Getriebegehäuseschnitt a possible embodiment of a transmission arrangement according to the invention with integrated four-wheel clutch; -
2 a schematic hydraulic circuit diagram of an oil supply circuit of the transmission assembly in the activated state of the four-wheel clutch; -
3 a schematic hydraulic circuit diagram of the oil supply circuit of the transmission assembly in the non-activated state of the four-wheel clutch; -
4 a schematic hydraulic circuit diagram of the oil supply circuit of the transmission assembly in the activated state of the four-wheel clutch with a controllable pressure control valve; -
5 a diagram with different driving conditions of the vehicle; -
6 a diagram with a temperature profile in the four-wheel clutch for stepless activation of the auxiliary oil pump; -
7 a diagram with different operating points of the all-wheel drive for not steplessly controlling the auxiliary oil pump; -
8th a flow diagram of a method according to the invention for demand-based oil supply integrated in a transmission housing four-wheel clutch by the auxiliary oil pump; and -
9 Flowcharts of the method according to the invention for not steplessly controlling the additional oil pump.
In
Auf die Beschreibung der weiteren in
Bei bekannten Getriebeanordnung wird die Zusatzölpumpe
In den
Eine mögliche Ansteuerung der Zusatzölpumpe
In
Zur Ansteuerung der Allradkupplung
In
Erfindungsgemäß wird im Allradantrieb die nicht genutzte Verfügbarkeit der elektrischen Zusatzölpumpe
In
In
Dies bedeutet bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, dass das Ölfördervolumen der elektrischen Zusatzpumpe
In
Dies stellt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Variante da, bei der bei erkanntem leichten Allradbetrieb als erster Betriebspunkt
In
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Getriebegehäusegearbox
- 22
- AllradkupplungAll-wheel coupling
- 33
- HauptölpumpeMain oil pump
- 44
- Zusatzölpumpe bzw. IEPAdditional oil pump or IEP
- 5,5A5.5A
- erste zusätzliche Versorgungsleitungfirst additional supply line
- 66
- Kühlkreislauf der AllradkupplungCooling circuit of the four-wheel clutch
- 77
- zweite zusätzliche Versorgungsleitungsecond additional supply line
- 88th
- AnsteuerdruckregelventilAnsteuerdruckregelventil
- 99
- 3-2-Wegeventil3-2-way valve
- 1010
- KühlöldruckregelventilCooling oil pressure control valve
- 1111
- SystemdruckventilSystem pressure valve
- I I
- erster Betriebspunktes im Allradbetriebfirst operating point in all-wheel drive
- IIII
- zweiter Betriebspunkt im Allradbetriebsecond operating point in four-wheel drive
- IIIIII
- dritter Betriebspunkt im Allradbetriebthird operating point in four-wheel operation
- v_Fahrzeugv_Fahrzeug
- Fahrzeuggeschwindigkeitvehicle speed
- DKIDKI
- FahrpedalstellungAccelerator pedal position
- n_motn_mot
- MotordrehzahlEngine speed
- Δn_iHOCΔn_iHOC
- Differenzdrehzahl der AllradkupplungDifferential speed of the four-wheel clutch
- Wärmemenge in der AllradkupplungAmount of heat in the four-wheel clutch
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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