DE102022109525B3

DE102022109525B3 - Automatgetriebe mit Wandler und die Regelung des Wandlers

Info

Publication number: DE102022109525B3
Application number: DE102022109525.8A
Authority: DE
Inventors: Christoph Wurster
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2022-04-20
Filing date: 2022-04-20
Publication date: 2023-06-29
Anticipated expiration: 2042-04-21
Also published as: WO2023202892A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Automatgetriebe mit Wandler, wobei der Wandler in den Ölkreislauf des Automatgetriebes eingebunden ist, umfassend eine in einer Druckleitung angeordnete Pumpe zur Bereitstellung eines Ölvolumenstroms mit einem Versorgungsdruck p1, ein Wandlereinlassventil, ein Wandlerauslassventil und ein Proportionalventil zur Bereitstellung eines Steuerdrucks p2 über einen Steuerkanal.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Wandlereinlassventil und das Wandlerauslassventil mittels des vom Proportionalventil bereitgestellten Steuerdrucks p2 schaltbar sind, wobei ein Ansteuerkanal zwischen Wandlereinlassventil und Wandlerauslassventil vorgesehen ist, über den der Steuerdruck p2 nur dann zur Schaltung des Wandlerauslassventils freigeschaltet ist, wenn mittels des Steuerdrucks p2 die Schaltung des Wandlereinlassventils von einer Grundstellung in eine Wandlerbetriebsstellung erfolgt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Automatgetriebe mit Wandler, wobei der Wandler in den Ölkreislauf des Automatgetriebes eingebunden ist. Weiterhin betrifft die Erfindung die Regelung des Wandlers.
Automatgetriebe oder auch automatisierte Schaltgetriebe weisen herkömmlich eine Ölpumpe in einer Ölversorgungsleitung auf, mittels welcher Öl aus einem Ölsumpf in eine Druckleitung zur Druckölversorgung von Elementen des Getriebes gefördert wird. Die Ölpumpe wird durch den Verbrennungsmotor oder E-Motor angetrieben, mit welchem Antriebsleistung in einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, in dem das Getriebe mit der Ölversorgung vorgesehen ist, um Antriebsleistung des Verbrennungsmotors auf Antriebsräder des Kraftfahrzeugs zu übertragen, eingespeist wird. In der Regel ist die Ölpumpe im Getriebe positioniert. Die Pumpe könnte aber auch von einer E-Maschine angetrieben werden und separat Drehzahl oder Volumenstrom geregelt sein.
DE 10 2009 035 082 A1 offenbart einen Getriebeölkreislauf mit einer Ölpumpe, einem hydrodynamischen Wandler, einem hydrodynamischen Retarder, einem Retarderwärmetauscher, steuerbare Schaltventile und einem Wärmetauscher. In dieser Ausführung ist der Wandlerauslass beim Betrieb des 1. Gangs, also wenn der Wandler im Leistungsfluss ist, verschlossen. Ölaustausch und somit Kühlung des Wandlers erfolgt nur durch Leckagespalte des Wandlers, welches direkt und ungekühlt in den ÖI-Sumpf geleitet wird. In den mechanischen Gängen, also wenn der Wandler nicht im Leistungsfluss ist, wird der Wandler zur Reduzierung der Verlustleistung auf einen geringen Druck eingeregelt. In beiden Betriebspunkten entspricht die Kühlölmenge durch den Wandler nur einer Teilmenge der von der getriebeinternen Ölpumpe geförderten Menge.
Aus der WO 2017 / 050674 A1 ist ein weiterer Getriebeölkreislauf für ein Automatgetriebe mit Wandler bekannt. Dabei ist der Wandler in der Druckleitung des Getriebeölkreislaufs eingebunden, so dass im Wandlerbetrieb und im Nicht-Wandlerbetrieb immer ein Volumenstrom durch den Wandler und weiter durch einen Kühler geführt wird, bevor das Öl zurück in den Ölsumpf gelangt. Die Regelung des Wandlers erfolgt über mehrere Ventile.
Aus der DE 101 10 374 A1 ist ein Hydrauliksystem zur Steuerung und Regelung eines Automatgetriebes mit einem Wandler bekannt. Am Wandlereinlass ist ein Proportionalventil und am Wandlerauslass ist ein Differenzdruckventil angeordnet, die über eine Steuerleitung verbunden sind, wobei die Regelung des Proportionalventils über eine zweite Steuerleitung 17 und die Regelung des Differenzdruckventils 14 über eine weitere Steuerleitung erfolgt. Wandlereinlassdruck und Wandlerauslassdruck erfolgt über unterschiedliche Regelgrößen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Einbindung des Wandlers in der Art zu verändern, dass die Funktionalität des Wandlers verbessert wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung entsprechend dem unabhängigen Anspruch und dem Verfahren gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
Die Erfindung betrifft ein Automatgetriebe mit Wandler, wobei der Wandler in den Ölkreislauf des Automatgetriebes eingebunden ist, umfassend eine in einer Druckleitung angeordnete Pumpe zur Bereitstellung eines Ölvolumenstroms mit einem Versorgungsdruck p1, ein Wandlereinlassventil, ein Wandlerauslassventil und ein Proportionalventil zur Bereitstellung eines Steuerdrucks p2 über einen Steuerkanal.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Wandlereinlassventil und das Wandlerauslassventil mittels des vom Proportionalventil bereitgestellten Steuerdrucks p2 schaltbar oder regelbar sind, wobei ein Ansteuerkanal zwischen Wandlereinlassventil und Wandlerauslassventil vorgesehen ist, über den der Steuerdruck p2 nur dann zur Schaltung des Wandlerauslassventils freigeschaltet ist, wenn mittels des Steuerdrucks p2 die Schaltung des Wandlereinlassventils von einer Grundstellung in eine Wandlerbetriebsstellung erfolgt ist. Ohne die Schaltung des Wandlereinlassventils kann keine Regelung des Wandlerauslassventils erfolgen.
In der Grundstellung von Wandlereinlass- und Wandlerauslassventil ist der Wandler komplett aus dem Ölkreislauf geschaltet, so dass das Fördervolumen der getriebeinternen Ölpumpe reduziert werden kann. Sobald der Wandler des Automatgetriebes überbrückt wird, entfallen so die Leerlaufverluste des Wandlers. Nur im Wandlerbetrieb wird ein Ölstrom über den Wandler geleitet.
Vorzugsweise ist das Wandlereinlassventil ein druckgesteuertes 7/2 Wegeventil mit Federrückstellung, welches weiterhin mittels des Steuerdrucks p2 gegen eine Federkraft der Federrückstellung in die Wandlerbetriebsstellung geschaltet werden kann.
Weiterhin ist das Wandlereinlassventil derart ausgeführt, dass die Druckleitung in der Grundstellung des Wandlereinlassventils mit einem Bypasskanal und in der Wandlerbetriebsstellung des Wandlereinlassventils mit dem Wandler verbindbar ist. Über den Bypasskanal wird in der Grundstellung des Wandlereinlassventils der gesamte Ölvolumenstrom an dem Wandler vorbeigeführt.
In einer bevorzugten Ausführung ist der Ansteuerkanal in der Grundstellung des Wandlereinlassventils mit der Druckleitung und in der Wandlerbetriebsstellung des Wandlereinlassventils mit dem Steuerkanal verbindbar. Das Wandlerauslassventil befindet sich in seiner Grundstellung in einer Schließstellung und ist auf der Federseite mit dem Steuerdruck p2 beaufschlagbar und auf der gegenüberliegenden Seite mit dem Versorgungsdruck p1. Die Schaltung des Wandlerauslassventils erfolgt mittels einer zusammengesetzten Kraft aus Versorgungsdruck p1 oder Steuerdruck p2 und Federkraft der Federrückstellung in die Schließstellung und mittels dem Versorgungsdruck p1 in die Offenstellung.
In der Offenstellung des Wandlerauslassventils wird der Wandlerdruck reduziert, so dass eine Modelierung des Wandlerdrucks über die Regelung des Steuerdrucks ermöglicht wird.
Weiterhin kann ein Überbrückungskanal mit einer Drossel zur Durchflussregelung parallel zum Wandlerauslassventil vorgesehen sein. Durch diesen Überbrückungskanal kann ständig ein Ölvolumenstrom aus dem Wandler abgeführt werden und so eine verbesserte Ölkühlung des Wandlers erreicht werden.
Eine weitere Funktion des Wandlereingangsventils ist es, dass der Wandler über das Wandlereingangsventil in der Grundstellung entleerbar ist oder drucklos geschaltet ist.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Regelung eines Automatgetriebes mit einem Wandler entsprechend der Beschreibung vorgeschlagen, bei dem das Wandlereinlassventil derart ausgelegt ist, dass die Schaltung in eine Wandlerbetriebsstellung erfolgt sobald ein vom dem Proportionalventil bereitgestellter Steuerdruck p2 anliegt, und dass das Wandlerauslassventil derart ausgelegt ist, dass die Schaltung in die Offenstellung nur erfolgt, wenn der Versorgungsdruck p1 größer ist als die Summe der Kräfte aus Federkraft der Federrückstellung des Wandlerauslassventils und Schaltkraft des Steuerdrucks p2.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von 1 erläutert. Diese zeigt einen Ausschnitt einer Ölversorgung eines Automatgetriebes mit Wandler 4 und den Ventilen zur Regelung des Wandlers 4. Der Ausschnitt zeigt somit den Teil der Ölversorgung eines Automatgetriebes der für die Regelung des Wandlers 4 relevant ist. Für die Regelung des Wandlers 4 sind die Ventile 5, 6, 7 notwendig.
Weitere Details einer Ölversorgung für ein Automatgetriebe sind aus der bereits zitierten WO 2017/ 050 674 A1 bekannt. Hier wird in 2 eine entsprechende Ölversorgung mit allen Ölverbrauchern eines Automatgetriebes dargestellt. Der Aufbau umfasst ein Wandlereinlassventil unmittelbar vor und ein Wandlerauslassventil unmittelbar hinter dem Wandler, wobei bezüglich der Funktion auf die Beschreibung der Veröffentlichung verwiesen wird.
Erfindungsgemäß wird beim Betrieb des Automatgetriebes Öl aus der Ölwanne 1, die Getriebeölwanne, mittels der Pumpe 3 in die Druckleitung 2 gefördert. Der Druck p an dieser Stelle ist der Pumpendruck. Im weiteren Verlauf des Druckkanals 2 sind unter anderem das Wandlereinlassventil 6, der Wandler 4 und das Wandlerauslassventil 7 angeordnet, wobei die unterschiedlichen Drücke p und p1 dadurch zu erklären sind, dass vor dem Wandlereinlassventil 6 andere nicht dargestellte Ölverbraucher angeschlossen sind oder sein können.
Dabei ist festzuhalten, dass der Versorgungsdruck p1 vor dem Wandlereinlassventil 6 bzw. dem Wandler 4 sich von dem Druck p3, dem Wandlerdruck vor dem Wandlerauslassventil 7, unterscheidet, wobei der Wandlerdruck p3 stark von der Drehzahl und Füllung des Wandlers 4 abhängt.
Der vom Proportionalventil 5 bereitgestellte Steuerdruck p2 wirkt direkt auf das Wandlereinlassventil 6 und indirekt über das Wandlereinlassventil 6 auf das Wandlerauslassventil 7.
Durch die Ansteuerung des Wandlereinlassventils 6, ein druckgesteuertes 7/2 Wegeventil mit Federrückstellung, wirkt der Steuerdruck p2 gegen die Druckfeder der Federrückstellung. Ist der Steuerdruck p2 kleiner als der Grenzwert (pGrenz_x_WEV), so wird das Wandlereinlassventil 6 durch die Federrückstellung in die Grundstellung, der Wandlerentleerstellung, bewegt. In der Grundstellung wird der Wandler 4 direkt mit dem Ölsumpf 1 verbunden und so entleert, wobei der Ölvolumenstrom, kommend von der Pumpe 3, über einen Bypasskanal 11 an dem Wandler 4 vorbeigeleitet wird.

Wie in 1 dargestellt, ist im weiteren Verlauf des Ölvolumenstroms ein Wärmetauscher 9 vorgesehen, durch den die Öltemperatur vor der weiteren Nutzung im Ölkreislauf gesenkt wird.

Ist der Steuerdruck p2 größer als der Grenzwert (pGrenz_x_WEV), so wird das Wandlereinlassventil 6 in die Wandlerbetriebsstellung bewegt, der Steuerdruck p2 öffnet das Wandlereinlassventil 6 gegen die Druckfeder. In der Wandlerbetriebsstellung wird der Druckkanal 2 direkt mit dem Wandler 4 verbunden und das Wandlerauslassventil 7 wird mit dem Steuerdruck p2 beaufschlagt.
Das Wandlerauslassventil 7 ist ein druckgeregeltes 2/2 Wegeventil mit Federrückstellung, wobei die Grundstellung die Schließstellung ist. Diese Schließstellung wird durch die Beaufschlagung der mit dem Versorgungsdruck p1, welcher über das Wandlereinlassventil 6 in der Grundstellung freigegeben wird, sichergestellt.
Sobald das Wandlereingangsventil 6 geschaltet wird, erfolgt indirekt auch die Beaufschlagung des Wandlerausgangsventils 7 mit dem Steuerdruck p2, der zusammen mit der Federrückstellung das Wandlerauslassventil 7 in die Schließstellung bewegt bzw. hält. Nur wenn der Versorgungsdruck p1 größer ist als die Federkraft und der Steuerdruck p2 zusammen, schaltet das Wandlerauslassventil 7 in die Offenstellung, so dass der Wandler 4 durchströmt wird. Dies ermöglicht eine Modulierung des Wandlerdrucks mittels dem Steuerdruck d2. Zudem wird eine aktive Nachkühlung des Wandlers 4 ermöglicht und der Wandler 4 kann bei Bedarf auch im Wandlerstillstand gekühlt und/oder geschmiert werden.
Damit immer ein definierbarer Ölvolumenstrom durch den Wandler 4 strömt, ist der Überbrückungskanal 12 vorgesehen. Über den Überbrückungskanal 12 wird sichergestellt, dass immer ein definierter Ölvolumenstrom durch den Wandler 4 zurück in den Ölsumpf oder die Ölwanne 1 gelangt. Die Drossel 10 im Überbrückungskanal 12 steuert diesen Ölvolumenstrom.
Der Wandler ist somit im Hauptvolumenstrom platziert und wird in der Offenstellung des Wandlerauslassventils 7 von der kompletten Fördermenge der Ölpumpe durchströmt, solange das Wandlerauslassventil 7 in die Offenstellung geschaltet ist, also der Versorgungsdruck p1 größer ist als die Kräfte der Federrückstellung des Wandlerauslassventils 7 und des Steuerdruck p2 zusammen. So wird die Erwärmung des Öls im Wandlerbetrieb, dem Betriebspunkt 1. Gang, verhindert.
Weiterhin kann im mechanischen Gang des Getriebes, in dem der Wandler 4 überbrückt ist, durch entsprechende Ansteuerung des Proportionalventils 5 der Steuerdruck p2 der Wandler weiterhin in den Hauptvolumenstrom geschaltet werden, so dass eine Rückkühlung realisierbar ist. Bei der Überbrückung wird der komplette Volumenstrom von der Pumpe 3 über den Bypass 11 geleitet, was zur Reduzierung der Verlustleistung des Automatgetriebes führt.
Zur Modulation des Wandlerdrucks muss lediglich der Steuerdruck p2 mittels des Proportionalventils 5 entsprechend eingestellt werden.
Durch die vorgeschlagene Einbindung des Wärmetauschers wird das vom Wandler erwärmte Öl nicht mehr direkt in den Sumpf, sondern zuerst mit hohem delta_t durch den Wärmetauscher geleitet, was den Wirkungsgrad verbessert.
Bezugszeichenliste

1: Ölwanne
2: Druckkanal
3: Pumpe
4: Wandler
5: Proportionalventil
6: Wandlereinlassventil
7: Wandlerauslassventil
8: Ölkreislauf
9: Wärmetauscher
10: Drossel
11: Bypass
12: Überbrückungskanal
13: Ansteuerkanal
14: Steuerkanal
p: Arbeitsdruck
p1: Versorgungsdruck
p2: Steuerdruck
p3: Wandlerdruck
p4: Auslassdruck

Claims

Automatgetriebe mit Wandler (4), wobei der Wandler (4) in den Ölkreislauf (8) des Automatgetriebes eingebunden ist, umfassend eine in einer Druckleitung (2) angeordnete Pumpe (3) zur Bereitstellung eines Ölvolumenstroms mit einem Versorgungsdruck p1, ein Wandlereinlassventil (6), ein Wandlerauslassventil (7) und ein Proportionalventil (5) zur Bereitstellung eines Steuerdrucks p2 über einen Steuerkanal (14), dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlereinlassventil (6) und das Wandlerauslassventil (7) mittels des vom Proportionalventil (5) bereitgestellten Steuerdrucks p2 schaltbar sind, wobei ein Ansteuerkanal (13) zwischen Wandlereinlassventil (6) und Wandlerauslassventil (7) vorgesehen ist, über den der Steuerdruck p2 nur dann zur Schaltung des Wandlerauslassventils (7) freigeschaltet ist, wenn mittels des Steuerdrucks p2 die Schaltung des Wandlereinlassventils (6) von einer Grundstellung in eine Wandlerbetriebsstellung erfolgt ist.
Automatgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlereinlassventil (6) ein druckgesteuertes 7/2 Wegeventil mit Federrückstellung ist.
Automatgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlereinlassventil (6) mittels des Steuerdrucks p2 gegen eine Federkraft der Federrückstellung in die Wandlerbetriebsstellung schaltbar ist.
Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckleitung (2) in der Grundstellung des Wandlereinlassventils (6) mit einem Bypasskanal (11) und in der Wandlerbetriebsstellung des Wandlereinlassventils (6) mit dem Wandler (4) verbindbar ist.
Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansteuerkanal (13) in der Grundstellung des Wandlereinlassventils (6) mit der Druckleitung (2) und in der Wandlerbetriebsstellung des Wandlereinlassventils (6) mit dem Steuerkanal (14) verbindbar ist.
Automatgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlerauslassventil (7) ein druckgeregeltes 2/2 Wegeventil mit Federrückstellung ist.
Automatgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlerauslassventil (7) mittels einer zusammengesetzten Kraft aus Versorgungsdruck p1 oder Steuerdruck p2 und Federkraft der Federrückstellung in die Schließstellung und mittels dem Versorgungsdruck p1 in die Offenstellung schaltbar ist.
Automatgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Wandlerauslassventil (7) ein Überbrückungskanal (12) mit einer Drossel (10) zur Durchflusssteuerung vorgesehen ist.
Automatgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (4) über das Wandlereingangsventil (6) in der Grundstellung entleerbar ist oder drucklos geschaltet ist.
Verfahren zur Regelung eines Automatgetriebes mit Wandler (4) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlereinlassventil (6) derart ausgelegt ist, dass die Schaltung in eine Wandlerbetriebsstellung erfolgt sobald ein vom Proportionalventil (5) bereitgestellter Steuerdruck p2 anliegt und dass das Wandlerauslassventil (7) derart ausgelegt ist, dass die Schaltung in die Offenstellung nur erfolgt, wenn der Versorgungsdruck p1 größer ist als die Summe der Kräfte aus Federkraft der Federrückstellung des Wandlerauslassventils (7) und Schaltkraft des Steuerdrucks p2.