DE102018204084A1

DE102018204084A1 - Aktuatorik- und Kühlungsanordnung für ein Getriebe

Info

Publication number: DE102018204084A1
Application number: DE102018204084.2A
Authority: DE
Inventors: Martin Schaller
Original assignee: Getrag BV and Co KG
Current assignee: Magna PT BV and Co KG
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2019-09-19

Abstract

Aktuatorik- und Kühlungsanordnung für ein Getriebe (1) mit wenigstens zwei elektrischen Maschinen und wenigstens zwei Freiläufen (F1, F2, F3, F4, F5, F6) und einem ersten und mindestens einem zweiten Schaltelement, wobei das Getriebe (1) wenigstens eine Zusatzpumpe (KP, KP0) für das erste und mindestens das zweite Schaltelement aufweist, und mit einer ersten Aktuatorpumpe (AP1) um mindestens ein erstes Schaltelement und einer zweiten Aktuatorpumpe (AP2) um mindestens ein zweites Schaltelement zu betätigen, wobei die wenigstens eine der beiden elektrischen Maschinen (EM1, EM2) die Zusatzpumpe (KP) und die erste Aktuatorpumpe (AP1) und/oder die zweite Aktuatorpumpe (AP2) betreibt, wobei wenigstens einer der beiden Freiläufe (F4, F5) eingesetzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aktuatorik- und Kühlungsanordnung für ein Getriebe, das wenigstens eine Pumpe zum Fördern eines Hydraulikmediumstroms aufweist.
Stand der Technik
Doppelkupplungsgetriebe werden bevorzugt in Personenkraftwagen eingesetzt. Ein Doppelkupplungsgetriebe weist im Allgemeinen zwei koaxial zueinander angeordnete Getriebeeingangswellen auf, die jeweils einem Teilgetriebe zugeordnet sind. Jeder der Getriebeeingangswellen ist eine Kupplung zugeordnet, über die die Getriebeeingangswelle des jeweiligen Teilgetriebes kraftschlüssig mit dem Abtrieb eines Motors, eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs und/oder einer elektrischen Maschine, gekoppelt werden kann.
Während der Fahrt ist typischerweise eines der Teilgetriebe aktiv, was bedeutet, dass die diesem Teilgetriebe zugeordnete Getriebeeingangswelle über die ihr zugeordnete Kupplung mit dem Motor gekoppelt ist. In dem aktiven Teilgetriebe ist ein Gang eingelegt, der eine momentane Getriebeübersetzung bereitstellt. Eine Steuerung ermittelt, ob abhängig von der Fahrsituation der nächst höhere oder nächst niedrige Gang eingelegt werden soll. Dieser voraussichtlich als nächstes verwendete Gang wird in dem zweiten, inaktiven Teilgetriebe eingelegt. Für einen Gangwechsel wird dann die Kupplung des inaktiven Teilgetriebes geschlossen, während die Kupplung des aktiven Teilgetriebes geöffnet wird. Bevorzugt wird, wenn sich das Öffnen der Kupplung des aktiven Teilgetriebes und das Schließen der Kupplung des inaktiven Teilgetriebes derart überschneiden, dass keine oder nur eine geringfügige Kraftflussunterbrechung vom Motor auf die Antriebswelle des Kraftfahrzeugs gegeben ist. In Folge des Gangwechsels wird das zuvor aktive Teilgetriebe inaktiv, während das zuvor inaktive Teilgetriebe zum aktiven Teilgetriebe wird. Anschließend kann in dem nun inaktiven Teilgetriebe der voraussichtlich als nächstes benötigte Gang eingelegt werden.
Üblicherweise wird die Kühlung der Kupplungen durch eine verbrennungsmotorisch angetriebene Konstantpumpe bedient. Für eine bedarfsgerechte Kupplungskühlung wird mindestens ein Steuer- beziehungsweise Regelventil verwendet. Dabei hängt die Genauigkeit des zur Kupplungskühlung benutzten Volumenstroms stark von dem verwendeten Steuer- beziehungsweise Regelventil ab. Üblicherweise wird das durch die Pumpe geförderte Hydraulikmedium durch einen Kühler gekühlt und anschließend einer den Kupplungen zugeordneten Kühlung zugeführt, sodass nur ein Kühlmedium-Volumenstrom für beide Kupplungen zur Verfügung steht. Die gemeinsame Kupplungskühlung verschlechtert dabei die Regelgüte der Kupplungen.
Aus der DE 10 2011 100 836 A1 ist eine Kühlung bekannt, bei der das Volumensteuerventil in wenigstens einem ersten Schaltzustand den Hydraulikmediumstrom einer ersten der Kupplungen zugeordneten ersten Kühlung und in mindestens einem zweiten Schaltzustand einer zweiten der Kupplungen zugeordneten zweiten Kühlung zuführt. Die Pumpe besitzt dabei einen elektrischen Antrieb und wird mit variabler Drehzahl betrieben.
Unabhängig von den Kühlaufgaben des Hydraulikkreises müssen die beiden Teilgetriebe Kupplungsaufgaben ausführen, für die sie mit jeweils einem Aktuator versehen sind. Diese Aktuatoren sind mit jeweils einer elektrischen Pumpe verbunden, sodass die Anzahl an Pumpen und der benötigten elektrischen Antriebe sich erhöht. Dazu kommt eine elektrisch getriebene Pumpe, die für die Anbindung einer elektrischen Antriebsmaschine vorgesehen ist.
Es ist daher Aufgabe Erfindung eine Aktuatorik- und Kühlungsanordnung für ein Getriebe, bevorzugt ein Doppelkupplungsgetriebe mit einer optimierten Anzahl an elektrischen Antrieben für Pumpen zu schaffen.
Die Aufgabe wird gelöst mit einer eine Aktuatorik- und Kühlungsanordnung für ein Getriebe mit wenigstens zwei elektrischen Maschinen und wenigstens zwei Freiläufen und einem ersten und mindestens einem zweiten Schaltelement, wobei das Getriebe wenigstens eine Zusatzpumpe für das erste und mindestens das zweite Schaltelement aufweist, und mit einer ersten Aktuatorpumpe um mindestens ein erstes Schaltelement und einer zweiten Aktuatorpumpe um mindestens ein zweites Schaltelement zu betätigen, wobei die wenigstens eine der beiden elektrischen Maschinen die Zusatzpumpe und die erste Aktuatorpumpe und/oder die zweite Aktuatorpumpe betreibt, wobei wenigstens einer der beiden Freiläufe eingesetzt ist.
Durch die Kombination von Pumpen mit Freiläufen wird mindestens eine elektrische Maschine eingespart, wobei die Funktion der Pumpen gewahrt bleibt.
Es ist eine vorteilhafte Ausführungsform, dass wenigstens eine der Zusatzpumpen über jeweils einen Freilauf mit jeweils eine elektrischen Maschine mit anschließend ebenfalls über jeweils einen Freilauf verbundenen Aktuatorpumpe verbunden ist.
Es ist eine vorteilhafte Ausführungsform, dass wenigstens eine der Zusatzpumpen über jeweils einen Freilauf mit jeweils einer Aktuatorpumpe und anschließend ebenfalls über jeweils einen Freilauf mit jeweils einer elektrischen Maschine verbunden ist. Dadurch lassen sich die mindestens eine Zusatzpumpe und die Aktuatorpumpen in einem Pumpenmodul zusammenfassen.
Es ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform, dass wenigstens eine der Zusatzpumpen über einen Freilauf mit einer elektrischen Maschine und anschließend ebenfalls über einen Freilauf mit einer Aktuatorpumpe verbunden ist.
Dabei ist die zweite Aktuatorpumpe mit einer elektrischen Maschine drehfest verbunden.
Für die Hybridisierung des Getriebes ist es vorteilhaft, dass ein Kühl/Schaltkreis für eine zuschaltbare elektrische Antriebsmaschine vorhanden ist und eine zweite Zusatzpumpe über einen Freilauf mit einer elektrischen Maschine und anschließend ebenfalls über einen Freilauf mit einer Aktuatorpumpe verbunden ist.
Dabei ist es von Vorteil, dass eine Kühl/Schaltkreis für eine zuschaltbare elektrische Antriebsmaschine vorhanden ist und eine zweite Zusatzpumpe über einen Freilauf mit einer elektrischen Maschine und diese anschließend drehfest mit einer Aktuatorpumpe verbunden ist.
Dabei ist der Einsatz in einem Doppelkupplungsgetriebe von Vorteil, wobei die Aktuatorik- und Kühlungsanordnung für das Getriebe wenigstens zwei elektrischen Maschinen und wenigstens zwei Freiläufen und einem ersten und einem zweiten Teilgetriebe aufweist, wobei das Doppelkupplungsgetriebe wenigstens eine Zusatzpumpe für das erste und zweite Teilgetriebe aufweist, und mit einer ersten Aktuatorpumpe, um einen Kupplung im ersten Teilgetriebe, und einer zweiten Aktuatorpumpe, um die Kupplung im zweiten Teilgetriebe zu betätigen, wobei die wenigsten eine der beiden elektrischen Maschinen die Zusatzpumpe und die erste Aktuatorpumpe und/oder die zweite Aktuatorpumpe betreibt, wobei wenigstens einer der beiden Freiläufe eingesetzt ist.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.

1 bis 6 zeigen jeweils eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform .

Aus der DE 10 2010 044 618 A1 ist ein Doppelkupplungsgetriebe mit nasser Doppelkupplung, Betätigung des Schaltsystems und einer elektrohydraulischen Aktuatorik für die Doppelkupplung bekannt.
Das Hybridgetriebe erlaubt alle Hybrid-Betriebsarten, wie rein elektrisches Fahren, Unterstützung des Verbrennungsmotors und die Rückgewinnung von elektrischer Energie.
Eine achsparallele Anordnung ermöglicht es, die Drehmomente von Verbrennungsmotor und E-Maschine über getrennte mechanische Pfade zu leiten. So kann beispielsweise die E-Maschine unabhängig vom Verbrennungsmotor die Gänge 2, 4, 6 oder R in einem Teilgetriebe, dem ersten Teilgetriebe, nutzen.
In den 1 bis 6 wird nur sehr schematisch auf die reale Ausführungsform eines Getriebes oder eines Doppelkupplungsgetriebes, bzw. seiner hybridisierten Form verwiesen. Das Doppelkupplungsgetriebe weist ein erstes Teilgetriebe mit einer Kupplung K1 sowie ein zweites Teilgetriebe mit einer Kupplung K2 auf.
Weiterhin weist das Doppelkupplungsgetriebe eine Kupplung K0 auf, mit der eine elektrische Antriebsmaschine in dem ersten Teilgetriebe eingekoppelt werden kann.
Das Betätigen der verschiedenen Kupplungen wird in den Figuren über gestrichelte Pfeile angedeutet, die aber keinen vollständigen Hydraulikkreislauf repräsentieren. Aktuatorpumpen AP1, AP2 und AP0 sind jeweils mit den Kupplungen K1, K2 und K0 genauer mit den Schaltelementen der Kupplungen verbunden.
Der Pumpenbereich 2 für die elektrische Antriebsmaschine, die in den Figuren in nicht dargestellt ist, ist dabei vom Pumpenbereich 3 des restlichen Doppelkupplungsgetriebes getrennt dargestellt. Da die elektrische Antriebsmaschine im Doppelkupplungsgetriebe als Zusatz vorhanden sein kann, ist die Erfindung auch auf ein reines Doppelkupplungsgetriebes oder auch auf ein anderes Stufengetriebe zu lesen.
Der Pumpenbereich 2 für die elektrische Antriebsmaschine umfasst eine elektrische Maschine EM0 sowie eine Aktuatorpumpe AP0 und eine Zusatzpumpe KP0. In einer ersten Ausführungsform für eine Hybridisierung des Getriebes ist die elektrische Maschine EM0 über jeweils einen Freilauf F1 und F2 mit der Aktualitätspumpe AP0 und der Zusatzpumpe KPO verbunden.
Die beiden Freiläufe F1 und F2 verhindern, dass die Pumpen AP0 und KP0 in umgekehrter Drehrichtung laufen und ungewollt ein Leersaugen der Kupplung bewirken würden.
Diese Anordnung des Pumpenbereichs 2 für die elektrische Antriebsmaschine bleibt in den Ausführungsformen nach den 1-3 unverändert.
Der Pumpenbereich 3 des Getriebes 1 besteht aus einer Zusatzpumpe KP, die beispielhaft mit der Kupplung K2 verbunden ist. Die beiden Aktuatorpumpen AP 1 und AP 2 sind jeweils mit den Kupplungen K1 und K2 verbunden. Im Pumpenbereich 3 sind 2 elektrische Maschinen EM 1 und EM 2 eingebunden, die jeweils über einen Freilauf F3 und F6 mit der jeweiligen Aktuatorpumpen verbunden sind. Die Zusatzpumpe KP ist über zwei weitere Freiläufe F4 und F5 mit beiden elektrischen Maschinen EM 1 und EM 2 verbunden.
Beim Betätigen einer der beiden Kupplungen K1 oder K2 treibt die jeweilige elektrische Maschine EM1 oder EM2 die Aktuatorpumpe AP 1 oder AP 2 an und parallel dazu die Zusatzpumpe KP.
Die Freiläufe F3 und F6 jeweils zwischen Aktuatorpumpe und elektrische Maschine verhindern, dass die Zusatzpumpe im Leerlauf die Kupplungen leersaugt.
Die Ausführungsform nach 2 zeigt eine Variante, in der die Zusatzpumpe KP direkt über Freiläufe F4 und F5 mit den Aktuatorpumpen AP1 und AP 2 verbunden ist. In dieser Ausführungsform sind die elektrischen Maschinen EM 1 und EM 2 über die Freiläufe F3 und F6 an den Aktuatorpumpen AP1 und AP2 angebracht. In dieser Anordnung sind alle Pumpen direkt benachbart über Freiläufe miteinander in Kontakt. Für eine Umsetzung im Getriebe können diese Pumpensätze in einem Modul 4, einer gemeinsamen Baugruppe verbaut sein.
Um in bestimmten Fehlfunktionen eine Kupplung leersaugen zu können, wird eine Variante wie in 3 dargestellt eingesetzt. In dieser Variante ist der Pumpenbereich 2 für die Kupplung K0 unverändert dargestellt, der Pumpenbereich 3 für die Doppelkupplung ist allerdings in zwei Bereich 3a und 3b unterteilt. Die Aktuatorpumpe AP2 mit ihrer elektrischen Maschine EM2 ist im Pumpenbereich 3b nicht mehr mit der Zusatzpumpe KP1 und der Aktuatorpumpe AP1 im Pumpenbereich 3a verbunden. Auch gibt es zwischen der Aktuatorpumpe AP2 und der elektrischen Maschine EM2 keinen Freilauf mehr. Dadurch ist es möglich durch Umkehrung der Drehrichtung der elektrischen Maschine EM2 die Kupplung zu entleeren.
Die Ausführungsform der 4 zeigt einen veränderten Aufbau für den Pumpenbereich 2 der Kupplung K0. Der Freilauf F1 zwischen der Aktuatorpumpe AP0 und der elektrischen Maschine EM 0 existiert in dieser Ausführung nicht mehr. Die elektrische Maschine EM0 ist drehfest mit der Aktuatorpumpe AP0 verbunden.
Über diese Anordnung ist es nun möglich, in einem Fehlerfall die Kupplung durch Umkehrung der Drehrichtung der elektrischen Maschine leer zu pumpen.
Im Pumpenbereich 3 des Doppelkupplungsgetriebes ist in dieser Ausführungsform kein Unterschied zu der Anordnung in 1 vorhanden.
5 zeigt einen Pumpenbereich 2 wie in 4, der die weiteren Pumpen wie bereits in 2 dargestellt, anordnet. Allerdings besteht hier der Unterschied, dass die beiden elektrischen Maschinen EM1 und EM2 drehfest mit den jeweiligen Aktuatorpumpen AP 1 und AP 2 verbunden sind. Die Freilauf-Verbindungen sind entfallen.
6 zeigt eine ähnliche Anordnung wie 3 mit einem Pumpenbereich 2 für die Kupplung K0, der nicht für ein kontrolliertes Leerpumpen vorgesehen ist. Die elektrische Maschine EM 2 ist wiederum über einen Freilauf F6 mit der Aktuatorpumpe AP2 verbunden.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe
2: Pumpenbereich K0
3: Pumpenbereich Doppelkupplung
4: Modul
F1-F6: Freilauf
KP, KPO: Zusatzpumpe
AP1, AP2: Aktuatorpumpe
EM1, EM2: elektrische Maschinen
K1, K2, K3: Kupplungen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011100836 A1 [0004]
DE 102010044618 A1 [0016]

Claims

Aktuatorik- und Kühlungsanordnung für ein Getriebe (1) mit wenigstens zwei elektrischen Maschinen und wenigstens zwei Freiläufen (F1, F2, F3, F4, F5, F6) und einem ersten und mindestens einem zweiten Schaltelement, wobei das Getriebe (1) wenigstens eine Zusatzpumpe (KP, KP0) für das erste und mindestens das zweite Schaltelement aufweist, und mit einer ersten Aktuatorpumpe (AP1) um mindestens ein erstes Schaltelement und einer zweiten Aktuatorpumpe (AP2) um mindestens ein zweites Schaltelement zu betätigen, wobei die wenigstens eine der beiden elektrischen Maschinen (EM1, EM2) die Zusatzpumpe (KP) und die erste Aktuatorpumpe (AP1) und/oder die zweite Aktuatorpumpe (AP2) betreibt, wobei wenigstens einer der beiden Freiläufe (F4, F5) eingesetzt ist.
Aktuatorik- und Kühlungsanordnung für ein Getriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Zusatzpumpe (KP, KP0) über jeweils einen Freilauf (F4, F5, F2) mit jeweils einer elektrischen Maschine (EM0, EM1, EM2) anschließend ebenfalls über jeweils einen Freilauf (F3, F6, F1) mit jeweils einer Aktuatorpumpe (AP0, AP1, AP2) verbunden ist.
Aktuatorik- und Kühlungsanordnung für ein Getriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Zusatzpumpen (KP, KP0) über jeweils einen Freilauf (F4, F5) mit jeweils einer Aktuatorpumpe (AP1, AP2) und anschließend ebenfalls über jeweils einen Freilauf (F3, F6) mit jeweils einer elektrischen Maschine (EM1, EM2) verbunden ist.
Aktuatorik- und Kühlungsanordnung für ein Getriebe (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Zusatzpumpe (KP) und die Aktuatorpumpen (AP1, AP2) in einem Pumpenmodul (4) zusammengefasst sind.
Aktuatorik- und Kühlungsanordnung für ein Getriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Zusatzpumpen (KP) über einen Freilauf (F4) mit einer ersten elektrischen Maschine (EM1) und anschließend ebenfalls über den Freilauf (F3) mit einer Aktuatorpumpe (AP1) verbunden ist.
Aktuatorik- und Kühlungsanordnung für ein Getriebe (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Aktuatorpumpe (AP2) mit der elektrischen Maschine (EM2) drehfest verbunden ist.
Aktuatorik- und Kühlungsanordnung für ein Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühl/Schaltkreis für eine zuschaltbare elektrische Antriebsmaschine vorhanden ist und eine zweite Zusatzpumpe (KP0) über einen Freilauf (F2) mit einer elektrischen Maschine (EM0) und anschließend ebenfalls über einen Freilauf (F1) mit einer Aktuatorpumpe (AP0) verbunden ist.
Aktuatorik- und Kühlungsanordnung für ein Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühl/Schaltkreis für eine zuschaltbare elektrische Antriebsmaschine vorhanden ist und eine zweite Zusatzpumpe (KP0) über einen Freilauf (F2) mit einer elektrischen Maschine und diese anschließend drehfest mit einer Aktuatorpumpe (AP0) verbunden ist.
Aktuatorik- und Kühlungsanordnung für eine Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die das Getriebe (1) ein Doppelkupplungsgetriebe ist und sich die Schaltelemente für Betätigung der Kupplungen in unterschiedlichen Teilgetrieben eingesetzt sind.
Aktuatorik- und Kühlungsanordnung für ein Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 9 mit wenigstens zwei elektrischen Maschinen und wenigstens zwei Freiläufen (F1, F2, F3, F4, F5, F6) und einem ersten und einem zweiten Teilgetriebe, wobei das Doppelkupplungsgetriebe wenigstens eine Zusatzpumpe (KP, KP0) für das erste und zweite Teilgetriebe aufweist, und mit einer ersten Aktuatorpumpe (AP1) um eine Kupplung im ersten Teilgetriebe und einer zweiten Aktuatorpumpe (AP2) um die Kupplung im zweiten Teilgetriebe zu betätigen, wobei die wenigsten eine der beiden elektrischen Maschinen (EM1, EM2) die Zusatzpumpe (KP) und die erste Aktuatorpumpe (AP1) und/oder die zweite Aktuatorpumpe (AP2) betreibt, wobei wenigstens einer der beiden Freiläufe (F4, F5) eingesetzt ist.