DE102022208709A1

DE102022208709A1 - Hydrauliksystem mit intelligentem überdruckventil und verfahren zur steuerung des ventils

Info

Publication number: DE102022208709A1
Application number: DE102022208709.7A
Authority: DE
Inventors: Mario Gelmini; Lorenzo Dalla Palma
Original assignee: Dana Italia SRL
Current assignee: Dana Italia SRL
Priority date: 2021-08-24
Filing date: 2022-08-23
Publication date: 2023-03-02
Also published as: CN115717650A; US20230072877A1; US20230332683A1; US11725725B2

Abstract

Es werden hier Verfahren und Systeme für eine Getriebe bereitgestellt. In einem Beispiel wird ein Hydrauliksystem bereitgestellt, das eine Ladepumpe enthält, ein Überdruckventil in Fluidverbindung mit der Ladepumpe und einem Behälter, und eine Vielzahl von Steuerventilen in Fluidverbindung mit der Ladepumpe, die stromabwärts des Überdruckventils und in Fluidverbindung mit einer Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen angeordnet sind. Das Hydrauliksystem enthält ferner eine Steuerung, die eingerichtet ist, eine Stellung des Überdruckventils auf der Grundlage eines gesamten Hydraulikdruckbedarfs der Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen aktiv einzustellen, um einen Ladedruck eines der Vielzahl von Steuerventilen zugeführten Hydraulikfluids zu ändern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Hydrauliksystem in einem Getriebe mit einem steuerbaren Überdruckventil und eine Steuerstrategie zum Einstellen eines Hydraulikdrucks darin.
HINTERGRUND/ZUSAMMENFASSUNG
Antriebsstränge in Fahrzeugen beinhalten hydraulische Steuersysteme, die den Betrieb einer Vielzahl von hydraulischen Vorrichtungen wie Kupplungen und Pumpen steuern. In bestimmten Hydrauliksystemen sind Pumpen vorgesehen, die einen Basisdruck an die Steuerventile der Kupplungen und Pumpen liefern. Um den Versorgungsdruck der Ventile auf einem gewünschten Wert zu halten, sind hinter der Pumpe und vor den Kupplungssteuerventilen Überdruckventile angeordnet, die ein Ablassen des Fluids aus der Leitung ermöglichen. In der Regel wird die Fördermenge der Pumpe so gewählt, dass sie den maximalen Förderstrombedarf aller hydraulischen Vorrichtungen bei einem bestimmten Auslegungsdruck erfüllt. Die hydraulischen Vorrichtungen dürfen jedoch nur in einem kleinen Zeitfenster des Getriebebetriebs die maximale Durchflussrate nutzen. Dadurch wird relativ viel Energie in Form von Pumpverlusten verschwendet, da die hydraulischen Vorrichtungen nicht das gesamte von der Pumpe bei Auslegungsdruck gelieferte Öl verwenden, wodurch das unter Druck stehende Öl durch das Überdruckventil zurück in einen Tank fließt.
US 2006/0068969 A1 an Bartsch lehrt ein hydraulisches Steuersystem in einem Getriebe mit einem Hauptüberdruckventil, das den Rückfluss von Öl aus einem Steuerventilverteiler in einen Fluidbehälter ermöglicht. Das Hauptüberdruckventil wird in Erwartung eines Schaltvorgangs im Getriebe proaktiv gesteuert.
Die Erfinder haben mehrere Probleme mit der von Bartsch offengelegten Überdruckventil-Steuerstrategie erkannt. Das Hydrauliksystem von Bartsch ist nur für hydraulisch gesteuerte Kupplungen geeignet und kann nicht mit anderen hydraulischen Vorrichtungen wie hydrostatischen Pumpen verwendet werden, die zusätzliche hydraulische Anforderungen an das System stellen. Das Bartsch-System kann daher mit anderen Arten von Automatikgetrieben, wie z. B. hydromechanischen Getrieben, nicht kompatibel sein. Darüber hinaus erkennt Bartschs Steuerstrategie nicht die unterschiedlichen Druckanforderungen im Zusammenhang mit einer anfänglichen Kolbenfüllphase und einer anschließenden Kupplungseinrückphase. Das Bartsch-System kann folglich Pumpverluste erfahren, wenn der Druckbedarf des Verteilers für das Kupplungsventil zu hoch vorhergesagt wird, oder umgekehrt kann die Schaltleistung leiden, wenn der gewünschte Verteilerdruck zu niedrig vorhergesagt wird. Die Erfinder haben außerdem erkannt, dass es einen ungedeckten Bedarf gibt, das von einem Getriebe beim Anlassen des Motors aufgenommene Drehmoment zu verringern.
Um zumindest einen Teil der Probleme mit bisherigen Hydrauliksystemen zu lösen, haben die Erfinder ein Hydrauliksystem in einem Getriebe entwickelt. In einem Beispiel beinhaltet das Hydrauliksystem eine Ladepumpe und ein Überdruckventil, das mit der Ladepumpe und einem Behälter verbunden ist. Das Hydrauliksystem beinhaltet außerdem eine Vielzahl von Steuerventilen, die in Fluidverbindung mit der Ladepumpe stehen, stromabwärts des Überdruckventils angeordnet sind und in Fluidverbindung mit einer Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen stehen. Das Hydrauliksystem enthält ferner eine Steuerung, die so ausgelegt ist, dass sie eine Stellung des Überdruckventils auf der Grundlage eines gesamten Hydraulikdruckbedarfs der Hydraulikvorrichtungen aktiv einstellt, um einen Ladedruck eines den Steuerventilen zugeführten Hydraulikfluids zu ändern. Auf diese Weise ist das Hydrauliksystem in der Lage, effektiv einen Ladedruck zu liefern, der die Druckanforderungen einer Gruppe verschiedener Hydraulikkomponenten, wie z. B. mehrerer Kupplungen und einer hydrostatischen Pumpe, erfüllt, und gleichzeitig die Pumpverluste im System zu verringern, indem der Ladedruck vom Auslegungswert auf einen geregelten Wert gesenkt wird. Folglich wird der Wirkungsgrad des Getriebes erhöht.
In einem anderen Beispiel können Auslöser (z. B. Schalt- und Durchflussauslöser), die erwartete Vorrichtungszustände anzeigen, welche mit hydraulischen Druckanforderungen korrelieren, zur Berechnung des Gesamtdruckbedarfs der Hydraulikvorrichtungen verwendet werden. Bei einer Hydraulikpumpe kann ein Durchflussauslöser beispielsweise auf ein Ereignis mit hohem Durchfluss hinweisen, wie eine schnelle Änderung des Taumelscheibenwinkels der Pumpe. Wenn ein Durchflussauslöser einer Hydraulikpumpe vorliegt, kann der gesamte Hydraulikdruckbedarf entsprechend erhöht werden. Auf diese Weise wird der bevorstehende Druckbedarf der Hydraulikvorrichtung vorhergesagt, um die Genauigkeit der Berechnung des gesamten Hydraulikdruckbedarfs zu erhöhen. Folglich kann eine hohe Leistung der Hydraulikvorrichtung (z. B. eine reibungslose Anpassung des Übersetzungsverhältnisses mit geringerer Latenz) erreicht werden, während der Ladedruck von einem Auslegungswert auf einen Regelwert gesenkt wird, um Verluste zu verringern.
In einem weiteren Beispiel kann eine Steuerung für das Hydrauliksystem so ausgelegt sein, dass sie beim Anlassen des Motors das Überdruckventil betätigt, um den Ladedruck auf einen niedrigeren Druck als den im normalen Motorbetrieb herrschenden zu senken. Um diesen Ladedruckabbau durchzuführen, können die hydraulischen Vorrichtungen auf ein Vorfülldruckniveau geregelt werden, und das Überdruckventil wird so eingestellt, dass ein niedriger Ladedruck erreicht wird, wenn die Steuerung Informationen über das Anlassen des Motors erhält. Auf diese Weise kann das Hydrauliksystem das von einem Getriebegehäuse im Getriebe beim Anlassen des Motors aufgenommene Drehmoment verringern. Der Wirkungsgrad des Getriebes kann daher auf Wunsch weiter erhöht werden.
Es versteht sich, dass die obige Zusammenfassung dazu dient, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher erläutert werden. Sie ist nicht dazu gedacht, die wichtigsten oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang eindeutig durch die Ansprüche definiert wird, die auf die detaillierte Beschreibung folgen. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, welche die oben oder in anderen Teilen dieser Offenbarung genannten Nachteile beheben.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeuggetriebes mit einem Hydrauliksystem.
2 zeigt ein Beispiel für den Durchflussweg des Hydraulikfluids im Hydrauliksystem aus 1.
3 zeigt ein Verfahren zum Betrieb eines Überdruckventils in einem Hydrauliksystem.
4 veranschaulicht eine Steuerarchitektur und -strategie für den Betrieb eines Überdruckventils.
5 zeigt einen Anwendungsfall für eine Hydrauliksystem-Steuerstrategie beim Anlassen des Motors.
6 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem hydromechanischen Getriebe.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf ein Hydrauliksystem für ein Getriebe und eine Steuerungstechnik zum Einstellen eines Ladedrucks entsprechend dem Hydraulikdruckbedarf (z. B. Echtzeitbedarf) einer Gruppe von hydraulischen Komponenten in dem System, wie Kupplungen und eine oder mehrere hydrostatische Pumpen. Das Hydrauliksystem kann daher den Ladedruck von einem Auslegungswert auf den Steuerwert absenken, was zu geringeren Pumpverlusten im System und zu einem höheren Wirkungsgrad des Getriebes führt. Der gesamte Hydraulikdruckbedarf der hydraulisch betätigten Vorrichtungen kann mit Hilfe von Auslösern (z. B. Schalt- oder Durchflussauslösern) der einzelnen Vorrichtungen bestimmt werden, die auf den erwarteten Versorgungsdruckbedarf der Geräte hinweisen. So kann beispielsweise bei einer hydraulischen Kupplung ein Schaltauslöser und bei einer hydrostatischen Pumpe ein Durchflussauslöser vorhanden sein, der auf eine bevorstehende Schwenkwinkelverstellung hinweist. Der Gesamtdruckbedarf kann daher erhöht werden, um die Kupplung mit einem höheren Zieldruck zu versorgen und/oder die Pumpe mit ausreichend Druck zu versorgen, um den Schwenkwinkel der Pumpe zu verändern. Wenn jedoch der Schaltauslöser oder der Durchflussauslöser wegfallen, kann der Gesamtdruckbedarf entsprechend sinken. Auf diese Weise kann die Leistung der Kupplung und der Pumpe auf einem hohen Niveau gehalten werden, während der Ladedruck strategisch gesenkt werden kann, wenn es die hydraulischen Echtzeitanforderungen der Vorrichtungen erlauben.
1 zeigt schematisch ein Hydrauliksystem in einem Fahrzeuggetriebe mit einer Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen und einem Überdruckventil, das mit einer Ladepumpe und einem Behälter in Verbindung steht. 2 zeigt ein Beispiel für einen Hydraulikfluidstrom durch das Hydrauliksystem, bei dem das Überdruckventil betätigt werden kann, um einen erwünschten Ladedruck im Hydrauliksystem zu erreichen, der den Steuerventilen für die Hydraulikvorrichtungen einen gewünschten Hydraulikdruck liefert. 3 zeigt ein Beispiel für ein Verfahren zur Betätigung eines elektronisch gesteuerten Überdruckventils über einen Steuerstrom auf der Grundlage des Gesamtdruckbedarfs der Hydraulikvorrichtungen des Systems, so dass die Vorrichtungen mit Hydraulikdruck versorgt werden können, um die Leistungsziele zu erreichen, während der Ladedruck von einem Auslegungswert auf einen gesteuerten Wert gesenkt wird. 4-5 zeigen beispielhafte Steuerarchitekturen und Strategien zur Bestimmung des Steuerstroms für die Einstellung einer Stellung des Überdruckventils, wobei 5 ein spezielles Beispiel für die Steuerung eines Hydrauliksystems beim Anlassen des Motors veranschaulicht, wenn ein niedriger Druck im Hydrauliksystem erwünscht ist. 6 zeigt ein detailliertes Beispiel eines hydromechanischen Getriebes.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einem Getriebe 102, das ein Hydrauliksystem 104 enthält, gemäß einem hier beschriebenen Beispiel. In einigen Beispielkonfigurationen kann das Fahrzeug 100 ein Geländewagen sein, obwohl auch Straßenfahrzeuge denkbar sind. Ein Geländefahrzeug kann ein Fahrzeug sein, das aufgrund seiner Größe und/oder seiner Höchstgeschwindigkeit nicht über längere Zeit auf Autobahnen betrieben werden kann. So kann beispielsweise die Breite des Fahrzeugs größer sein als eine Autobahnspur und/oder die Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs kann unter der zulässigen Mindestgeschwindigkeit auf der Autobahn liegen. Zu den Branchen und den entsprechenden Einsatzgebieten, in denen das Fahrzeug eingesetzt werden kann, gehören Forstwirtschaft, Bergbau, Landwirtschaft, Bauwesen usw.
Bei dem Getriebe 102 kann es sich um ein hydromechanisches stufenloses Getriebe (HVT) handeln. Ferner kann das Getriebe 102 als stufenloses Getriebe (infinitely variable transmission, IVT) funktionieren, bei dem das Übersetzungsverhältnis des Getriebes stufenlos von einer negativen Höchstgeschwindigkeit bis zu einer positiven Höchstgeschwindigkeit mit einer unendlichen Anzahl von Übersetzungspunkten gesteuert wird. Auf diese Weise kann das Getriebe ein vergleichsweise hohes Maß an Anpassungsfähigkeit und Effizienz im Verhältnis zu Getrieben erreichen, die in diskreten Gängen arbeiten. Alternativ kann es sich bei dem Getriebe 102 auch um eine andere Art von stufenlosem Getriebe (CVT) handeln, das in der Lage ist, nahtlos durch einen kontinuierlichen Bereich von Übersetzungsverhältnissen zu schalten, wie z. B. ein hydrostatisches CVT, das eine Verstellpumpe und einen Hydraulikmotor zur Umwandlung von Hydraulikdruck in die Drehung einer Eingangswelle verwendet. In weiteren Beispielen kann das Getriebe ein Doppelkupplungs-Automatikgetriebe (DCT) sein, das zwei Eingangskupplungen verwendet, die ein Paar Eingangswellen mit einer Antriebskraftquelle verbinden. Das DCT kann in der Lage sein, effizient zwischen den Gängen zu schalten, indem es die Betätigung einer Kupplung zeitlich so abstimmt, dass sie einrückt, während die andere ausrückt, so dass es während des Schaltvorgangs nur eine geringe oder im Wesentlichen keine Unterbrechung des den Rädern zugeführten Drehmoments gibt, wobei die Fähigkeit zu sanften Übergängen zwischen den Gangstufen das Fahrverhalten und die Schaltqualität des Fahrzeugs verbessern kann.
Das Getriebe 102 kann eine Antriebsenergiequelle 103 enthalten oder von ihr gespeist werden, z. B. einen Verbrennungsmotor (z. B. einen Fremd- und/oder Selbstzündungsmotor), einen Elektromotor (z. B. einen Elektromotor-Generator), Kombinationen davon und Ähnliches. Die Pfeile 107 zeigen den Kraftfluss zwischen dem Getriebe 102 und der Antriebsenergiequelle 103 an.
Das Hydrauliksystem 104 kann einen Hydraulikkreislauf 105 beinhalten, um ein Hydraulikfluid (z. B. Öl) zur Steuerung verschiedener Hydraulikkomponenten im Getriebe 102 zu leiten, wie z. B. hydraulisch betätigte Kupplungen, hydrostatische Pumpen, Hydraulikmotoren und dergleichen. Um diese Führung zu bewerkstelligen, kann das Hydrauliksystem 104 eine Vielzahl von Fluidverteilungskomponenten enthalten, die Leitungen, Ventile, Filter und Ähnliches einschließen können.
In dem Beispiel aus 1 kann das Hydrauliksystem 104 ein erstes Steuerventil 106 in Fluidverbindung mit einer Hydraulikkupplung 108 (z. B. einer Mehrscheibennasskupplung) und ein weiteres Steuerventil 110 in Fluidverbindung mit einer Hydraulikvorrichtung 112 (z. B. einer hydrostatischen Pumpe) beinhalten. So können sowohl die Kupplung 108 als auch die Hydraulikvorrichtung 112 stromabwärts der Steuerventile 106 bzw. 110 angeordnet sein. In anderen Beispielen kann das Hydrauliksystem eingerichtet sein, mehrere Kupplungen und/oder mehrere Hydraulikvorrichtungen (z. B. Hydraulikpumpen) mit Hydraulikfluid zu versorgen, die jeweils mit einem entsprechenden Steuerventil in Fluidverbindung stehen.
Das Hydrauliksystem 104 kann ferner eine Ladepumpe 114 (z. B. eine Konstantpumpe) enthalten, die Hydraulikfluid aus einem Behälter 116 über eine Aufnahmeleitung 118 erhält. Bei der Ladepumpe kann es sich um eine hydraulische Verdrängerpumpe handeln, die ein Gehäuse und ein Pumpenelement (z. B. einen hin- und hergehenden Kolben oder eine Rotationsvorrichtung) aufweist, das so ausgelegt ist, dass es bei jedem Zyklus ein unter Druck stehendes Hydraulikfluid fördert.
Das Hydrauliksystem beinhaltet außerdem ein Überdruckventil 120, das mit dem Behälter 116 in Fluidverbindung steht, wie über die Fluidrücklaufleitung 122 angezeigt. Das Überdruckventil 120 ist ein elektronisch gesteuertes Ventil, das dazu dient, Öl selektiv zurück in den Behälter 116 abzulassen und den Ladedruck im Hydrauliksystem 104 zu regulieren. Der Ladedruck kann sich auf den Druck des Fluids stromabwärts einer Verbindung 125 und stromaufwärts der Steuerventile beziehen, z. B. den Druck in einer Leitung 124 oder den Druck in einer Verteilersammelleitung 130. In einigen Beispielen kann das Überdruckventil 120 auch aktiv gesteuert werden, um den Druck im Hydraulikkreislauf 105 einzustellen. Insbesondere kann das Überdruckventil so betätigt werden, dass der Ladedruck im Hydrauliksystem selektiv erhöht wird, so dass eine gezielte Hydraulikdruckversorgung für jede der Hydraulikvorrichtungen möglich ist, um die Leistungsziele zu erreichen und gleichzeitig die Pumpverluste durch genaue Vorhersage des systemweiten Druckbedarfs zu verringern. Spezifische Strategien und Routinen für die Steuerung von Überdruckventilen sind in 3-5 dargestellt und hierin ausführlicher beschrieben.
Die Ladepumpe 114 setzt die Steuerventile 106 und 110 über die Fluidzufuhrleitungen 124 unter Druck und führt ihnen Hydraulikfluid zu, um die Kupplung 108 bzw. die Hydraulikvorrichtung 112 zu betätigen. In einigen Beispielen kann das Öl durch einen Teil der Fluidzufuhrleitungen 124 stromabwärts von der Pumpe 114 zu einer Verteilersammelleitung 130 geleitet werden, um das Öl an die Steuerventile zu verteilen. In anderen Beispielen kann die Verteilersammelleitung jedoch auch aus dem Hydrauliksystem weggelassen werden. Außerdem kann in einem Beispiel Öl von den Steuerventilen 106 und 110 über die Fluidrücklaufleitungen 126 bzw. 128 in den Behälter 116 zurückgeführt werden. Auch wenn sie in 1 als getrennte Rücklaufwege zum Behälter 116 dargestellt sind, können die Fluidrücklaufleitungen 126, 128 in einigen Fällen von den jeweiligen Steuerventilen 106, 110 abzweigen und in eine gemeinsame Rücklaufleitung zur Ableitung von Öl zum Behälter münden.
In einem Beispiel kann die Kupplung 108 eine Mehrscheibennasskupplung sein, die einen Aktuator mit einer Hydraulikkammer 132 und einem in der Kammer axial verschiebbaren Kolben 134 aufweist. Die Kupplung kann ferner ein Kupplungspaket mit ineinandergreifenden Trenn- und Reibscheiben 136 (z. B. Kupplungsscheiben) enthalten, die so gestaltet sind, dass sie selektiv ineinander eingreifen, und der Kolben kann (z. B. durch eine Feder 138) in eine Ausrückposition (weg vom Kupplungspaket) vorgespannt werden, in der die Scheiben ausgerückt sind. Der Hydraulikkammer wird über eine Leitung 139 (die mit einem Anschluss des Betätigungszylinders fluidisch verbunden ist) Hydraulikfluid unter Druck zugeführt, so dass der Hydraulikdruck in der Kammer bewirkt, dass sich der Kolben 134 in eine Einrückposition (in Richtung des Kupplungspakets) bewegt, um die Trenn- und Reibscheiben in Eingriff zu bringen und die Drehmomentübertragung über die Kupplung zu ermöglichen. In anderen Beispielen können jedoch auch andere Arten von hydraulisch betätigten Kupplungen verwendet werden, wie z. B. eine hydraulisch betätigte Klauenkupplung.
In einigen Fällen kann das Steuerventil 106 ein elektronisch betätigtes Ventil sein, das die Zufuhr von Hydraulikfluid steuert, welches von der Pumpe 114 zur Betätigung der Mehrscheibennasskupplung 108 geliefert wird. Außerdem kann die Betätigung der Kupplung einen Vorfüllschritt beinhalten, bei dem das Steuerventil 106 einen Vorfülldruck an den Hydraulikkolben 134 liefert. In der Vorfüllphase der Kupplung wird der Kolben für das Einkuppeln vorbereitet, indem der Kolbenzylinder so gefüllt wird, dass sich die Kupplung ihrem Kisspoint nähert (d. h. dem Punkt, an dem die Kupplung das Drehmoment zu übertragen beginnt). Der Vorfülldruck kann niedriger sein als der Einrückdruck, der für die Bewegung des Steuerkolbens zum Einrücken der Kupplungsscheiben erforderlich ist. Der Vorfüllschritt kann zu diskreten Zeiten in Erwartung eines Schaltvorgangs erfolgen und kann die Schaltverzögerungen verringern. In anderen Beispielen kann das Steuerventil jedoch während des Getriebebetriebs einen Vorfülldruck an die Kupplung abgeben, ohne den Kupplungskolben aktiv zu bewegen, sondern nur mit dem Ziel, die Hydraulikleitung mit Drucköl zu füllen. Diese Vorfüllphase trägt dazu bei, Luftblasen oder Instabilitätserscheinungen in der Leitung zu vermeiden. Außerdem trägt die Vorfüllphase dazu bei, die Reaktionszeit des Ventils zu verkürzen. Nach dem Vorfüllen, wenn das Einrücken der Kupplung zu erwarten ist, kann die Kupplung in eine Füllphase übergehen. So kann z. B. ein Einrücken der Kupplung erwartet werden, wenn die Übertragungsgeschwindigkeit oder die Last steigt. In der Füllphase kann der Kupplungskolben von der Vorfüllstellung (z. B. Ruhestellung) zu einem Kisspoint übergehen oder sich dem Kisspoint nähern. Nachdem die Kupplung den Kisspoint erreicht hat, tritt sie, wenn ein Kupplungseingriff angefordert wird, in eine Einrückphase ein, in der zusätzlicher Hydraulikdruck auf den Kolben das Einrücken der Kupplung bewirkt. Die Steuerlogik kann den Übergang von der Vorfüllphase zur Füllphase und von der Füllphase zur Einrückphase und umgekehrt auslösen.
Wenn es sich bei der Hydraulikvorrichtung 112 um eine Hydraulikpumpe (z. B. eine hydrostatische Pumpe) handelt, kann das Steuerventil 110 in einigen Fällen betätigt werden, um der Pumpe unter bestimmten Bedingungen einen unter Druck stehenden Fluss von Hydraulikfluid zuzuführen, der mit einer hohen Durchflussrate geliefert werden kann. Bei der hydrostatischen Pumpe kann es sich insbesondere um eine bidirektionale Verstellpumpe handeln, die in einer hydrostatischen Einheit des Getriebes enthalten ist. Ferner kann das Steuerventil 110 ein elektronisch betätigtes Ventil sein, welches dazu ausgelegt ist, die Zufuhr von Hydraulikfluid zu steuern, das von der Ladepumpe 114 zu der Hydraulikpumpe 112 geliefert wird.
Das Fahrzeug 100 kann ein Steuersystem 140 mit einer Steuerung 142 enthalten. Die Steuerung kann einen Prozessor 144 und einen Speicher 146 enthalten, in dem Anweisungen gespeichert sind, welche, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, die Steuerung dazu veranlassen, die verschiedenen hier beschriebenen Verfahren, Steuertechniken usw. durchzuführen. Der Prozessor kann eine Mikroprozessoreinheit und/oder andere Arten von Schaltungen enthalten. Der Speicher kann bekannte Daten- und Speichermedien wie Arbeitsspeicher, Nur-Lese-Speicher, Kombinationen daraus usw. beinhalten.
Das Steuersystem 140 kann verschiedene Signale von Sensoren 148 empfangen, die sich an verschiedenen Stellen im Fahrzeug 100 und im Getriebe 102 befinden. Zu den Sensoren können ein mit der Leitung 124 verbundener Drucksensor, ein Temperatursensor, ein mit der Kupplung 108 verbundener Kupplungspositionssensor, ein Getriebedrehzahlsensor, ein Antriebsraddrehzahlsensor, ein Motordrehzahlsensor und dergleichen gehören. Umgekehrt kann die Steuerung Steuersignale an verschiedene Aktuatoren 150 senden, die an unterschiedlichen Stellen im Fahrzeug und im Getriebe angebracht sind. Die Steuerung kann beispielsweise Signale an Komponenten des Hydrauliksystems 104 senden, wie z. B. an die Ladepumpe 114, das Überdruckventil 120 und/oder die Steuerventile 106, 110. In einem bestimmten Beispiel kann die Steuerung beispielsweise Signale senden, um das Überdruckventil auf der Grundlage der Hydraulikdruckanforderungen der Kupplung 108 und/oder der Hydraulikvorrichtung 112 aktiv einzustellen und einen Ladedruck des von der Ladepumpe 114 zu den Steuerventilen 106 bzw. 110 gelieferten Hydraulikfluids zu ändern. Sowohl die Kupplung 108 als auch die Hydraulikvorrichtung 112 können einen Ziel-Hydraulikdruck benötigen, um wie gewünscht zu funktionieren, und ein Algorithmus kann vorgesehen werden, um in Echtzeit den gewünschten Druck zu berechnen, der für jede Vorrichtung durch das Steuerventil bereitgestellt wird. Spezifische Steuerstrategien und - verfahren zur genauen Bestimmung und Erfüllung dieses Hydraulikdruckbedarfs werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Beispiele näher erläutert, die in 3-5 abgebildet sind. Andere steuerbare Komponenten im Fahrzeug und im Getriebesystem können in ähnlicher Weise funktionieren, was den Empfang von Befehlssignalen und die Einstellung der Aktuatoren betrifft.
2 veranschaulicht einen beispielhaften Strömungsweg 200 im Hydraulikkreislauf 105 des Hydrauliksystems 104. Das Hydraulikfluid wird von der Ladepumpe 114 aus dem Behälter 116 gefördert. Anschließend fördert die Ladepumpe 114 das Hydraulikfluid mit einem Druck, der für den Betrieb der Kupplung 108 und/oder der Hydraulikvorrichtung 112 erforderlich ist, wie über die Strömungswegsegmente 210 bzw. 220 dargestellt. Insbesondere wird der Strom des Hydraulikfluids für die Kupplung 108 und/oder die Hydraulikvorrichtung 112 über die Steuerventile 106 bzw. 110 bereitgestellt.
Das Strömungswegsegment 230 zeigt nicht verbrauchtes Hydraulikfluid an (z. B. überschüssiges Hydraulikfluid, das von der Kupplung und/oder der Hydraulikvorrichtung nicht verwendet wird), die durch das Überdruckventil 120 fließt und in den Behälter 116 zurückkehrt. In einigen Beispielen kann das elektronisch gesteuerte Überdruckventil auf der Grundlage von Algorithmen zur Bestimmung eines bestimmten Druckbedarfs der Kupplung und/oder der Hydraulikvorrichtung zu einem bestimmten Betriebszeitpunkt betätigt werden, um den Ladedruck von einem Auslegungswert auf einen Steuerwert zu senken. Auf diese Weise kann das Überdruckventil 120 so betrieben werden, dass die Verluste im Hydraulikkreislauf 105 verringert werden, wodurch der Wirkungsgrad des Hydrauliksystems 104 und des Getriebes im Allgemeinen erhöht wird.
Ein Verfahren 300 zum Betrieb eines Überdruckventils in einem Hydrauliksystem ist in 3 dargestellt. Das Verfahren 300 kann in dem Hydrauliksystem 104 ausgeführt werden, das oben unter Bezug auf 1-2 beschrieben wurde. So kann das Verfahren 300 in einem Hydrauliksystem durchgeführt werden, das eine Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen beinhaltet, wie z. B. hydraulische Kupplungen, Hydraulikpumpen, zugehörige Steuerventile, eine Ladepumpe und ein elektronisch gesteuertes Überdruckventil. In anderen Beispielen kann das Verfahren 300 jedoch auch in anderen geeigneten Hydrauliksystemen durchgeführt werden. Anweisungen zur Durchführung des Verfahrens 300 und der hierin beschriebenen Verfahren können von einer Steuerung ausgeführt werden, z. B. der Steuerung 142 in 1, durch Ausführen von Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, und in Verbindung mit Signalen, die von Sensoren an der Steuerung empfangen werden. Die Steuerung kann Aktuatoren in verschiedenen Komponenten des Hydrauliksystems einsetzen, um die unten beschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen.
Bei 302 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen eines Gesamtdruckbedarfs für die Hydraulikvorrichtungen (z. B. die Hydraulikkupplungen und die hydrostatische Pumpe). Zu einem bestimmten Zeitpunkt während des Betriebs kann jede der Vorrichtungen einen bestimmten Hydraulikdruck benötigen, um wie gewünscht zu funktionieren (z. B. um ein gewünschtes Leistungsniveau aufrechtzuerhalten). So kann beispielsweise eine Hydraulikkupplung eine Zufuhr von Hydraulikfluid mit vergleichsweise hohem Druck anfordern, wenn ein Schaltereignis bevorsteht, und eine hydrostatische Pumpe kann eine andere Zufuhr von Hydraulikfluid mit hoher Durchflussrate für andere Ereignisse, wie z. B. eine Schwenkwinkelverstellung, anfordern. Auf diese Weise ist das Verfahren so ausgelegt, dass es den Hydraulikdruckbedarf einer Gruppe von Vorrichtungen im System berücksichtigt und eine maßgeschneiderte Zufuhr von Hydraulikdruck für deren erwünschten Betrieb ermöglicht. Das Schaltereignis kann auf der Grundlage von Änderungen der vom Fahrer geforderten Geschwindigkeit oder des Drehmoments, des hydrostatischen Verhältnisses, der Getriebedrehzahl, der Getriebelast und Ähnlichem vorausgesehen werden.
Schritt 302 schließt die Schritte 306, 310 und 314 ein. Bei 306 beinhaltet das Verfahren die Berechnung eines Spitzendrucks, bei 310 beinhaltet das Verfahren die Berechnung eines Maximaldrucks und bei 314 beinhaltet das Verfahren die Berechnung eines Druckabweichungsfehlers.
Die Berechnung des Spitzendrucks für die Hydraulikvorrichtungen beinhaltet bei 308 das Bestimmen eines Auslösezustands jeder Vorrichtung, der auf ein bevorstehendes Ereignis hinweist, das einen höheren Hydraulikdruck und/oder eine höhere Durchflussrate erfordert, und das Bestimmen des Spitzendrucks jeder Hydraulikvorrichtung unter Verwendung des Auslösezustands. Handelt es sich bei einer der Hydraulikvorrichtungen um eine Kupplung, so kann ein Schaltauslöser ein Signal sein, das auf einen nun kommenden (z. B. bevorstehenden) Gangwechsel hinweist, bei dem ein höherer Hydraulikdruck erforderlich ist. Ein Durchflussauslöser für die hydraulische Kupplung kann ein Hinweis auf ein bevorstehendes Kolbenfüllungsereignis sein, das vor dem Schaltvorgang auftreten kann. Handelt es sich bei einer der Hydraulikvorrichtungen um eine hydrostatische Pumpe, kann ein Durchflussauslöser ein Signal sein, das auf ein bevorstehendes Ereignis hinweist, das eine höhere Durchflussrate des Hydraulikfluids erfordert, wie z. B. eine schnelle Änderung des Schwenkwinkels der Pumpe (z. B. ein schnelles Schwenkwinkelmanöver). Diese Auslöser antizipieren also die oben genannten Ereignisse, um Ereignisse zu erkennen, die einen höheren Hydraulikdruck erfordern, damit die geforderten Operationen wie gewünscht ohne Leistungsabfall durchgeführt werden können. So kann in Schritt 308 ein Durchflussauslöser oder ein Schaltauslöser für jede Hydraulikvorrichtung ermittelt und zur Berechnung des Spitzendrucks jeder Vorrichtung verwendet werden. Anschließend können die Spitzendrücke verglichen werden, um den höchsten Druck zu ermitteln und so den Gesamtspitzendruck (z. B. den vorhergesagten Gesamtspitzendruck) zu erhalten.
Die Berechnung des Maximaldrucks für jede der Hydraulikvorrichtungen beinhaltet bei 312 das Bestimmen eines erwünschten Maximaldrucks (z. B. des aktuellen Maximaldrucks) für jede der Hydraulikvorrichtungen. Wie bereits erwähnt, kann jede der Hydraulikvorrichtungen einen bestimmten Hydraulikdruck erfordern, um bei verschiedenen Vorgängen wie gewünscht zu funktionieren. Auf diese Weise kann der aktuell erwünschte Maximaldruck für jede Vorrichtung bestimmt und verglichen werden, um den Maximaldruck im System zu bestimmen. In einem Beispiel können die Maximaldrücke verglichen werden, und der höchste Maximaldruck kann als maximaler Systemdruck ausgewählt werden. Zusätzlich kann in Schritt 314 eine Abweichung bestimmt werden, die einen Leistungsspielraum zur Abdeckung von Systemunsicherheiten angibt. Zusätzlich kann in bestimmten Ausführungen der tatsächliche Ladedruck mit dem Zieldruck verglichen und diese Differenz als Rückführungsfehler verwendet werden.
Die in den Schritten 306-314 berechneten Druckwerte können verglichen werden, um den Gesamtdruckbedarf des Hydrauliksystems zu ermitteln. Insbesondere können der Spitzendruckbedarf für die Hydraulikvorrichtungen und der Maximaldruck für die Hydraulikvorrichtungen verglichen werden, um den höheren Druck der beiden Werte zu ermitteln. Der höhere Druck dient als gesamter (z. B. systemweiter) Druckbedarf im Hydrauliksystem, der den Bedarf der einzelnen Hydraulikvorrichtungen auf der Grundlage der aktuellen und erwarteten Betriebsbedingungen berücksichtigt. Nach der Bestimmung des Gesamtdruckbedarfs kann die Abweichung auf den Druckwert angewendet werden, um die Unsicherheit des Systems zu berücksichtigen. In einem Anwendungsfall kann der Gesamtdruck beispielsweise 20 bar betragen und die Abweichung kann 5 bar betragen, um die Systemunsicherheit zu berücksichtigen. In einem solchen Beispiel kann der zu regelnde Druck 20 + 5 bar betragen.
Auf diese Weise können der aktuelle und der erwartete Druckbedarf der einzelnen Hydraulikvorrichtungen genau und sicher bestimmt werden, um die Wahrscheinlichkeit einer Überschätzung des angestrebten Ladedrucks zu verringern. Darüber hinaus kann eine Unterschätzung des angestrebten Ladedrucks zulässig sein (z. B. garantiert werden), da der Spitzen- und Maximaldruck des Aktuators sofort an diese Logik übermittelt werden kann, sofern eine angemessene Vorlaufzeit vorgesehen ist. Dieser Zieldruck kann zusammen mit der Abweichung direkt im Überdruckventil gesteuert werden. Der Aktuator kann daher den so genannten „Steuerdruck“ steuern, der eine verzögerte Information über den an das Überdruckventil gesendeten Zieldruck darstellt. Mit dieser direkten Steuerkette und dank der Verzögerung zwischen dem Überdruckventil (stromaufwärts) und dem Kupplungssteuerventil (stromabwärts) kann die Unterschreitung sowohl zeitlich als auch amplitudenmäßig zugelassen (z. B. garantiert) werden.
Als Nächstes beinhaltet das Verfahren bei 316 die Anwendung von Sättigungsgrenzen und/oder Ratenbegrenzungsfunktionen auf den Gesamtdruckbedarf, um einen erwünschten Ladedruck zu bestimmen. Auf diese Weise lässt sich der Gesamtdruckbedarf in einem vernünftigen Bereich begrenzen (z. B. 10-30 bar in einem Anwendungsbeispiel). In diesem Schritt können obere und untere Sättigungsdruckgrenzen und/oder die maximal zulässige Druckrate berechnet werden, um die Wahrscheinlichkeit einer Instabilität des Ladedrucks aufgrund der diskontinuierlichen oder intermittierenden Anforderung des Spitzenladedrucks zu verringern (z. B. zu vermeiden). Auf diese Weise wird das Vertrauen in den vom Überdruckventil eingestellten gewünschten Ladedruck weiter erhöht. Die Druckgrenze und die Druckrate können auf der Grundlage einer Vielzahl von Systemparametern bestimmt werden, wie z. B. erwartete Betriebsbedingungen, Größe und Aufbau der Hydraulikleitung, Konstruktion des Kupplungskolbens, Eigenschaften des Steuerventils und Ähnliches.
Als nächstes, bei 318, beinhaltet das Verfahren das Bestimmen eines Steuerstroms für das Überdruckventil im Hydrauliksystem auf der Grundlage des erwünschten Ladedrucks und der Kennlinien des statischen Drucks gegenüber dem Strom (PI). Die PI-Kurve stellt die grundlegenden Konstruktionsmerkmale des Überdruckventils dar und liefert eine Beziehung zwischen Druck und Magnetstrom. Die Kennlinie der PI-Kurve kann ein Konstruktionsmerkmal sein. Insbesondere kann die PI-Kurve einem Datenblatt des Herstellers entnommen werden, sie kann aber auch eine statische Kennlinie des Überdruckventils sein, die während eines Selbstoptimierungsverfahrens des Getriebes bestimmt wird.
Bei 320 beinhaltet das Verfahren das Senden des Steuerstroms an das Überdruckventil, um aktiv eine Stellung des Überdruckventils einzustellen und den Ladedruck des Hydraulikfluids, das einer Vielzahl von Steuerventilen zugeführt wird, die mit den einzelnen Hydraulikvorrichtungen verbunden sind, selektiv zu erhöhen.
Das Verfahren 300 kann die oben beschriebenen Schritte ausführen, um eine Stellung des Überdruckventils in Echtzeit oder nahezu in Echtzeit auf der Grundlage des Gesamtdruckbedarfs der Hydraulikvorrichtungen aktiv einzustellen. Auf diese Weise kann das Überdruckventil aktiv gesteuert werden, um die Hydraulikvorrichtungen mit einem Druck zu versorgen, der dem Druckbedarf der Vorrichtungen am besten entspricht. Der hier verwendete Begriff „Echtzeit“ kann sich auf einen Prozess beziehen, bei dem die Eingabedaten innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne (z. B. Millisekunden) verarbeitet werden, so dass die Verzögerung im Steuerschema gering oder vernachlässigbar ist. Darüber hinaus kann das Verfahren durch die regelmäßige Bewertung der Betriebsanforderungen der einzelnen Hydraulikvorrichtungen eine zuverlässige Routine zur Vermeidung ungenauer Vorhersagen des Druckbedarfs im System bieten, welche zu Ineffizienz und/oder anderweitig unerwünschter Systemleistung führen können. Insbesondere kann das Überdruckventil durch selektive Erhöhung des Ladedrucks im System auf der Grundlage des ermittelten Druckbedarfs so gesteuert werden, dass die Verluste reduziert werden.
4 zeigt eine Steuerarchitektur 400 zum Betrieb eines elektronisch gesteuerten Überdruckventils in einem Hydrauliksystem eines Getriebes, insbesondere zur Ermittlung eines Steuerstroms zur Einstellung des Überdruckventils in Abhängigkeit von über die Steuerarchitektur erfassten und verarbeiteten Hydrauliksysteminformationen. Die in 4 dargestellte Kontrollstrategie kann in einem Hydrauliksystem durchgeführt werden, das dem unter Bezug auf 1-2 beschriebenen System ähnlich ist.
Die Steuerarchitektur 400 kann mit einem Hydrauliksystem implementiert werden, das mehrere Hydraulikvorrichtungen beinhaltet: Kupplungen 402, 404 (z. B. Mehrscheibennasskupplungen) und andere Hydraulikvorrichtungen 406, 408 (z. B. Hydraulikpumpen, -motoren und dergleichen). Außerdem werden in der Steuerarchitektur 400 verschiedene Steuer- und Verarbeitungsmodule eingesetzt. Diese Module können als Anweisungen implementiert werden, die in einem ausführbaren Speicher eine Steuerung gespeichert sind. So können die Module konzeptionell als verschiedene Blöcke von Softwareanweisungen implementiert werden. Zu den Modulen gehören ein Druckspitzenbestimmungsmodul 410 und ein Modul zur Bestimmung des maximalen Druckbedarfs 420, die jeweils mit den Hydraulikvorrichtungen 402, 404, 406 und 408 in Verbindung stehen. Im Einzelnen kann das Druckspitzenbestimmungsmodul 410 Auslösesignale 403, 405, 407, 409 von jeder der Hydraulikvorrichtungen 402, 404, 406 und 408 empfangen, wie in 4 angegeben. Diese Auslösesignale weisen auf erwartete (z. B. bevorstehende) Ereignisse in einer entsprechenden Hydraulikvorrichtung hin, die einen höheren Hydraulikdruck für den erwünschten Betrieb anfordert. Wie bereits beschrieben, können die Kupplungen 402 und 404 einen Schaltauslöser 403 bzw. 405 ansteuern, der ein bevorstehendes Schaltereignis mit einem erheblichen Hydraulikdruckbedarf an der jeweiligen Kupplung anzeigt. Entsprechend können die anderen Hydraulikvorrichtungen 406, 408 einen Durchflussauslöser 407 bzw. 409 an das Spitzendruckbestimmungsmodul senden. Die Durchflussauslöser weisen auf ein bevorstehendes Ereignis hin, das einen höheren Hydraulikdruck (z. B. einen Spitzenwert) an der jeweiligen Vorrichtung erfordert. Obwohl die Hydraulikvorrichtungen 402, 404, 406 und 408 jeweils ein Auslösesignal an das Spitzendruck-Bestimmungsmodul senden, kann auch nur ein Teil der Vorrichtungen unter anderen Betriebsbedingungen Auslösesignale an das Spitzendruckbestimmungsmodul senden. Im Druckspitzenbestimmungsmodul 410 werden die hydraulischen Spitzendrücke der einzelnen Vorrichtungen unter Verwendung der Schalt- und/oder Durchflussauslöser berechnet und dann kombiniert, um einen Gesamtspitzendruck für das Hydrauliksystem zu berechnen.
Die Hydraulikvorrichtungen 402, 404, 406 und 408 können ferner über Ausgangssignale 412, 414, 416 bzw. 418 mit dem Modul 420 zur Bestimmung des maximalen Druckbedarfs kommunizieren. Insbesondere kann jede der Kupplungen 402, 404 und anderen Vorrichtungen 406, 408 zu jedem beliebigen Zeitpunkt während des Betriebs einen erwünschten Betriebsdruck haben, und die Ausgangssignale 412, 414, 416, 418 enthalten Informationen über einen aktuellen erwünschten Druck jeder der Vorrichtungen, der in das Modul 420 zur Bestimmung des maximalen Druckbedarfs eingegeben wird. Im Modul 420 werden die Druckwerte der Signale 412, 414, 416 und 418 verglichen, um einen maximalen Druckbedarf für das Hydrauliksystem zu ermitteln.
Die Steuerarchitektur kann ferner ein Modul 430 für den Druckabweichungsfehler enthalten, das die Abweichung zwischen dem tatsächlichen Ladedruck und dem befohlenen Ladedruck berechnet. In einem Vergleichsmodul 440 werden der Gesamtspitzendruck und der systemweite maximale Druckbedarf, wie sie in den Modulen 410 bzw. 420 bestimmt wurden, verglichen, um den höchsten Druck zu bestimmen, und dann wird der Druckabweichungsfehler auf den ausgewählten Druck angewendet. Auf diese Weise lässt sich der gesamte (z. B. systemweite) Ladedruckbedarf zuverlässig und genau berechnen.
Der gesamte Ladedruckbedarf kann dann, wie bei 445 angegeben, an ein Sättigungs- und Leistungsbegrenzungsmodul 450 gesendet werden, das den gewünschten Ladedruck für die Steuerung des Überdruckventils einschränken kann, um zu verhindern, dass der erwünschte Ladedruck unangemessene Werte erreicht. Anschließend wird der erwünschte Ladedruck vom Modul 450, wie am Ausgang 455 angezeigt, an ein PI-Kurvenmodul 460 gesendet. Das PI-Modul 460 kann den erwünschten Ladedruck mit einer PI-Funktion auswerten, um den Steuerstrom 470 zur Einstellung der Stellung des Überdruckventils zu berechnen. Zur Erklärung: Die für das Überdruckventil spezifischen PI-Kennlinien können zur Bestimmung des Steuerstroms für das Überdruckventil verwendet werden. Durch die elektronische Betätigung des Überdruckventils auf diese Weise ist die Steuerarchitektur 400 in der Lage, einen vom Überdruckventil des Hydrauliksystems gesteuerten angestrebten Ladedruck zuverlässig und genau zu bestimmen. Auf diese Weise ermöglicht es die in 4 gezeigte Steuerstrategie dem System, eine hohe Leistung in einer großen Gruppe von Hydraulikvorrichtungen zu erreichen oder beizubehalten und gleichzeitig die Systemeffizienz im Vergleich zu Systemen mit einem passiv gesteuerten Überdruckventil oder Systemen, die sich ausschließlich auf den Druckbedarf von Hydraulikkupplungen konzentrieren, zu erhöhen.
5 zeigt die Steuerarchitektur 400 zur Ausführung einer Steuerstrategie in einem Anwendungsfall, der beim Anlassen des Motors auftritt. Das Anlassen des Motors ist eine Betriebszeit des Motors, in der ein Anlasser oder eine andere geeignete Vorrichtung verwendet wird, um die Kurbelwelle des Motors zu drehen und den zyklischen Verbrennungsvorgang nach einer Abstellzeit des Motors einzuleiten. Ein Ziel dieser besonderen Strategie ist es, das vom Getriebe aufgenommene Drehmoment zu verringern. So können die Hydraulikvorrichtungen 402-408 jeweils Informationen über das Anlassen des Motors erhalten, wodurch jede der Hydraulikvorrichtungen so gesteuert wird, dass sie mit einem Vorfülldruck arbeitet. Der Vorfülldruck kann ein Mindestdruck sein, der die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Pumpenkomponenten verringert. So kann in einem Anwendungsfall der Mindestdruck in einem Bereich zwischen 10 und 15 bar liegen, wobei der Mindestdruckwert allgemeiner auf der Grundlage der Konstruktion der Pumpenkomponenten, der Materialeigenschaften der Pumpenkomponenten, der zu erwartenden Betriebsbedingungen und dergleichen berechnet werden kann.
Wie dargestellt, können die Ausgangssignale 412, 414, 416 und 418 von jeder der Hydraulikvorrichtungen 402, 404, 406 und 408, die den aktuellen maximalen Druckbedarf der einzelnen Vorrichtungen anzeigen, bei einem Vorfülldruck liegen (z. B. 10-15 bar in einem Anwendungsbeispiel), so dass der maximale Druckbedarf, der in Modul 420 bestimmt wird, der Vorfülldruck ist. Ferner dürfen in diesem Beispiel die Hydraulikvorrichtungen 402, 404, 406 und 408 keine Auslösesignale 403, 405, 407 bzw. 409 an das Druckspitzenbestimmungsmodul 410 senden, wie durch gestrichelte Linien angezeigt. Dadurch können die Hydraulikvorrichtungen auf Vorfüllniveaus gesteuert werden, so dass die an Modul 410 bestimmte Gesamtdruckspitze einem Vorfülldruck entspricht. Im Vergleichsmodul 440 kann der Gesamtdruckbedarf einem Vorfülldruck oder Druckbereich entsprechen. Die in Modul 430 berechnete Druckabweichung kann ein Wert ungleich Null sein, der in Modul 440 auf den Vorfülldruck angewendet wird.
Der gesamte Ladedruckbedarf 510 beim Anlassen des Motors kann an das Sättigungs- und Geschwindigkeitsbegrenzungsmodul 450 ausgegeben und dort entsprechend eingestellt werden, um einen Ladedruckbedarf 520 für das Hydrauliksystem zu bestimmen. Da der Druckbedarf der einzelnen Hydraulikvorrichtungen auf einem Vorfüllniveau liegt und die Auslösesignale nicht von einer Hydraulikvorrichtung befohlen werden, versteht sich, dass der Ladedruckbedarf 520 beim Anlassen des Motors ein sehr niedriger Druck sein kann. Als nächstes wertet das PI-Modul 460 den Druckbedarf beim Anlassen des Motors 520 aus (z. B. unter Verwendung von PI-Kennlinien für das Überdruckventil), um einen Steuerstrom 530 für das Überdruckventil beim Anlassen des Motors zu bestimmen, der eine Stellung des Überdruckventils einstellt, um den niedrigen Druck während des Anlassens des Motors zu erreichen. Auf diese Weise kann der Steuerstrom 530 das Überdruckventil veranlassen, den Ladedruck nach dem Anlassen des Motors auf einen wesentlich niedrigeren Druck als den im Getriebebetrieb verwendeten Druck abzusenken. Auf diese Weise kann die Steuerstrategie des Hydrauliksystems beim Anlassen des Motors das vom Getriebe beim Anlassen des Motors aufgenommene Drehmoment auf einfache, aber wirksame Weise verringern.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes 600 (z. B. eines HVT) in einem Fahrzeug 602. Das Fahrzeug 602 und das Getriebe 600 sind Beispiele für das Fahrzeug 100 und das Getriebe 102, wie sie in 1 abgebildet sind. Daher kann das Getriebe 600 strukturelle und/oder funktionelle Merkmale des Getriebes 102 enthalten oder umgekehrt.
Das Getriebe 600 kann als stufenloses Getriebe funktionieren, bei dem das Übersetzungsverhältnis des Getriebes stufenlos von einer negativen Höchstgeschwindigkeit bis zu einer positiven Höchstgeschwindigkeit mit einer unendlichen Anzahl von Übersetzungspunkten gesteuert wird. Auf diese Weise kann das Getriebe ein vergleichsweise hohes Maß an Anpassungsfähigkeit und Effizienz erreichen, verglichen mit Getrieben, die in diskreten Gängen arbeiten.
Das Getriebe 600 kann asymmetrische maximale Ausgangsdrehzahten für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt aufweisen. Durch diese Asymmetrie zwischen Vorwärts- und Rückwärtsfahrt kann das Getriebe eine erwünschte Bandbreite an Drehzahlbereichen erreichen. Es wurden jedoch auch andere geeignete Ausgangsdrehzahlvarianten in Betracht gezogen, wie z. B. symmetrische Ausgangsdrehzahlen in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, die jedoch den Einsatz einer zusätzlichen Kupplung erfordern und dadurch die Komplexität des Systems erhöhen können.
Das Getriebe 600 kann eine Antriebsenergiequelle 604 enthalten oder von dieser Energie erhalten. Die Energiequelle 604 kann ein Verbrennungsmotor, ein Elektromotor (z. B. ein elektrischer Motor-Generator), Kombinationen davon und Ähnliches sein.
Das Getriebe kann außerdem mit einer Torsionskupplung 606 ausgestattet sein. Zahnräder 608, 610, wie z. B. Kegelräder, können verwendet werden, um die Energiequelle 604 mit einer Eingangswelle 612 drehbar zu verbinden. Wie hier beschrieben, kann ein Zahnrad eine mechanische Komponente sein, die sich dreht und Zähne aufweist, welche so profiliert sind, dass sie mit Zähnen in einem oder mehreren entsprechenden Zahnrädern ineinandergreifen, um eine mechanische Verbindung zu bilden, die eine Übertragung von Rotationsenergie durch sie hindurch ermöglicht.
Ein mechanischer Nebenantrieb (PTO) 614 kann mit der Eingangswelle 612 verbunden sein. Der mechanische Nebenantrieb 614 kann ein Hilfssystem wie eine Pumpe (z. B. eine Hydraulikpumpe, eine pneumatische Pumpe o. Ä.), eine Winde, einen Ausleger, eine Bettanhebevorrichtung o. Ä. antreiben. Um die Kraftübertragung auf Hilfskomponenten zu ermöglichen, kann der Nebenantrieb eine Schnittstelle, Welle(n), ein Gehäuse und Ähnliches beinhalten. In anderen Beispielen können jedoch der Nebenantrieb und/oder die Trennkupplung im Getriebesystem weggelassen werden. Ein Zahnrad 616 kann mit der Eingangswelle 612 gekoppelt sein. In dem Getriebe 600 ist außerdem eine mechanische Baugruppe 618 enthalten. Die mechanische Baugruppe 618 kann die Welle 612 und/oder das Zahnrad 616 sowie die hier näher beschriebene Welle 667 enthalten. Außerdem kann das Getriebe eine Welle 620 und ein Zahnrad 622 enthalten, das drehbar mit dem Zahnrad 616 auf der Eingangswelle 612 verbunden ist. Die gestrichelte Linie 624 und die anderen gestrichelten Linien, die in 6 abgebildet sind, bezeichnen eine mechanische Verbindung zwischen Komponenten, die eine Übertragung von Rotationsenergie zwischen ihnen ermöglicht.
Ein Zahnrad 626, das mit dem Zahnrad 622 kämmt, kann drehbar mit einer Ladepumpe 628 verbunden sein. Die Ladepumpe 628 kann so ausgelegt sein, dass sie Hydraulikkomponenten im Getriebe, wie z. B. einen Hydraulikmotor 634 (z. B. einen hydrostatischen Motor), eine Hydraulikpumpe 636 (z. B. eine hydrostatische Pumpe) usw., mit Druckfluid versorgt. Das von der Ladepumpe unter Druck gesetzte Fluid kann zusätzlich für die Kupplungsbetätigung und/oder die Schmierung des Getriebes verwendet werden. Die Ladepumpe kann einen Kolben, einen Rotor, ein Gehäuse, Kammer(n) und Ähnliches enthalten, damit die Pumpe Fluid bewegen kann. Die mechanische Baugruppe 618 ist parallel zu einer hydrostatischen Baugruppe 630 (z. B. einer hydrostatischen Einheit) drehbar gekoppelt. Ferner kann die hydrostatische Baugruppe 630 eine U-förmige Konstruktion aufweisen, bei der die Wellen 631, 633, die als mechanische Schnittstelle für die Hydraulikpumpe 636 (z. B. Verstellpumpe) bzw. den Hydraulikmotor 634 (z. B. Konstantmotor mit Schrägachse) dienen, parallel zueinander und auf einer Seite der Baugruppe angeordnet sind. Diese U-förmige Anordnung ermöglicht es, die Größe der hydrostatischen Baugruppe zu reduzieren und auf die Verwendung von Hochdruckschläuchen zu verzichten, um so die Herstellungskosten zu senken und die Gefahr einer Verschlechterung der hydrostatischen Einheit zu verringern, falls erwünscht. Darüber hinaus kann die hydrostatische Baugruppe 630 auf einer der Ladepumpe 628 gegenüberliegenden Seite des Getriebes und/oder axial versetzt zu den Kupplungen 670, 672 angeordnet sein. Durch diese Anordnung der hydrostatischen Baugruppe können Breite und Länge des Getriebes reduziert und der Einbau des Getriebes in das Fahrzeug vereinfacht werden. Außerdem können der Motor und die Pumpe in der hydrostatischen Baugruppe in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden, um die Kompaktheit des Getriebes zu erhöhen.
Die Kopplung der hydrostatischen Baugruppe mit der mechanischen Baugruppe ermöglicht es dem Getriebe, eine Leistungsverzweigung zu erreichen, bei der die Leistung synchron durch beide Pfade fließen kann, um die Leistung additiv zu kombinieren oder durch das System zu rezirkulieren. Durch diese Leistungsverzweigung kann der Leistungsfluss des Getriebes in hohem Maße angepasst werden, um den Wirkungsgrad in einem breiten Spektrum von Betriebsbedingungen zu erhöhen. So kann das Getriebe in einem Beispiel ein Getriebe mit voller Leistungsaufteilung sein.
Die mechanische Baugruppe 618 kann mehrere mechanische Pfade beinhalten, die parallel zur hydrostatischen Baugruppe gekoppelt sind. Im Einzelnen kann die Welle 667 als Verbindung zwischen einem ersten mechanischen Pfad (z. B. Abzweigung) 619 und einem zweiten mechanischen Pfad (z. B. Abzweigung) 621 dienen. Der erste mechanische Pfad 619 kann unter bestimmten Betriebsbedingungen die Fähigkeit zur Übertragung von Rotationsenergie von einer Schnittstelle der hydrostatischen Baugruppe 630 auf ein Hohlrad 658 eines ersten Planetenradsatzes 648 bereitstellen. Darüber hinaus kann der zweite mechanische Pfad 621 die Fähigkeit zur Übertragung von Rotationsenergie von der Schnittstelle der hydrostatischen Baugruppe 630 zu einem Träger 660 eines zweiten Planetenradsatzes 650 bieten.
Die hydrostatische Baugruppe 630 beinhaltet den Hydraulikmotor 634 und die Hydraulikpumpe 636. Außerdem kann die Hydraulikpumpe 636 eine erste mechanische Schnittstelle 638 und eine zweite mechanische Schnittstelle 640 beinhalten. Die erste mechanische Schnittstelle 638 kann drehbar mit einer mechanischen Buchse 632 und die zweite mechanische Schnittstelle 640 kann drehbar mit einem anderen mechanischen Nebenantrieb 642 gekoppelt sein. Auch hier kann der mechanische Nebenantrieb zum Antrieb eines zusätzlichen Fahrzeugsystems wie eines Luftkompressors, eines mechanischen Arms oder Auslegers, einer Schnecke usw. verwendet werden. Auf diese Weise kann das Getriebe an eine Vielzahl von Betriebsumgebungen für den Endverbraucher angepasst werden. Die Bereitstellung mehrerer Nebenantriebe in der in 6 dargestellten Anordnung ermöglicht es, dass das Getriebesystem die Zielvorgaben für die Endnutzung in einer Vielzahl verschiedener Fahrzeugtypen erfüllt, sofern erwünscht. Dadurch wird der Anwendungsbereich des Systems erweitert und die Attraktivität des Getriebes für die Kunden erhöht. In anderen Beispielen kann jedoch der Nebenantrieb 614 und/oder 642 aus dem Getriebe weggelassen werden.
Bei der Hydraulikpumpe 636 kann es sich beispielsweise um eine bidirektionale Verstellpumpe handeln. Ferner kann es sich bei der Pumpe in einem Fall um eine Axialkolbenpumpe handeln. Genauer gesagt kann die Axialkolbenpumpe in einem spezifischen Beispiel eine Taumelscheibe enthalten, die mit den Kolben und Zylindern zusammenwirkt, um die Fördermenge der Pumpe durch eine Änderung des Schwenkwinkels zu verändern. Es wurden jedoch auch andere geeignete Arten von bidirektionalen Verstellpumpen in Betracht gezogen.
Der Hydraulikmotor 634 kann ein bidirektionaler Konstantmotor sein (z. B. Konstantmotor mit Schrägachse). Der Konstantmotor mit Schrägachse ist im Vergleich zu Verstellmotoren relativ kompakt. Auf diese Weise kann das System eine größere Raumeffizienz erreichen und weniger räumliche Einschränkungen für andere Systeme im Fahrzeug mit sich bringen, falls erwünscht. Es können jedoch auch andere Pumpentypen und/oder Motoren verwendet werden, wenn beispielsweise die Einstellbarkeit des Motors auf Kosten der Kompaktheit bevorzugt wird.
Die Hydraulikleitungen 644, 646 sind an den hydraulischen Schnittstellen des Motors und der Pumpe angebracht, damit die hydrostatische Baugruppe die Funktion des Additivs und der Leistungszirkulation in Bezug auf die parallel zur hydrostatischen Baugruppe 630 angeordneten mechanischen Abzweigungen gewährleisten kann. In einem additiven Leistungsmodus wird beispielsweise die Leistung sowohl der hydrostatischen als auch der mechanischen Baugruppe an einem der Planetenradsätze kombiniert und an den Getriebeausgang abgegeben. Daher können die Hydraulikpumpe 636 und der Motor 634 so betrieben werden, dass Energie vom Hydraulikmotor zu den Sonnenrädern von jedem der Planetengetriebe fließt. In einem Leistungsrückführungsmodus wird die Leistung durch die hydrostatische Baugruppe zurückgeführt. Daher fließt im Leistungsrückführungsmodus die Leistung von der hydrostatischen Baugruppe zur Welle 620.
Das Getriebe 600 beinhaltet außerdem den ersten Planetenradsatz 648 und den zweiten Planetenradsatz 650. Der erste Planetenradsatz 648 kann einen Träger 652 beinhalten, auf dem sich die Planetenräder 654 drehen. Die Planetenräder 654 können mit einem Sonnenrad 656 und dem Hohlrad 658 kämmen. Ebenso kann der zweite Planetenradsatz 650 den Träger 660, die Planetenräder 662, ein Sonnenrad 664 und ein Hohlrad 666 beinhalten. Daher kann der zweite Planetenradsatz 650 wiederum ein einfacher Planetenradsatz sein. Außerdem können die zwischen den Planetenrädern und dem Träger in jeder Planetenanordnung angeordneten Lager deren Drehung erleichtern. Die Sonnenräder und/oder die Wellen, an denen sie befestigt sind, können außerdem mit Lagern versehen sein, die mit ihnen verbunden sind. Bei den Lagern kann es sich um Rollenlager (z. B. Nadellager), Kugellager oder andere geeignete Lagertypen handeln, die eine Drehung der Komponenten ermöglichen und gleichzeitig andere Relativbewegungen einschränken.
Der Träger 660 des zweiten Planetenradsatzes 650 kann drehbar mit dem Hohlrad 658 des ersten Planetenradsatzes 648 gekoppelt sein. Außerdem kann der Träger 660 des zweiten Planetenradsatzes 650 drehbar mit einer Welle 667 verbunden sein. Die Welle 667 kann sich durch eine zentrale Öffnung in einer Verlängerung 686 erstrecken, die hier näher beschrieben wird. Dieses Rotationsbefestigungsschema kann konzeptionell als eine Formation mechanischer Zweige beschrieben werden, die parallel zur hydrostatischen Baugruppe 630 angebracht sind.
Wie hier beschrieben, bedeutet eine parallele Befestigung zwischen Komponenten, Baugruppen usw., dass der Eingang und der Ausgang der beiden Komponenten oder Komponentengruppen drehbar miteinander verbunden sind. Durch diese parallele Anordnung kann die Leistung unter bestimmten Bedingungen durch die hydrostatische Baugruppe zurückgeführt oder unter anderen Bedingungen additiv aus dem mechanischen und dem hydrostatischen Zweig kombiniert werden. Dadurch wird die Anpassungsfähigkeit des Getriebes erhöht, was im Vergleich zu rein hydrostatischen Getrieben eine Steigerung des Betriebswirkungsgrades ermöglicht.
Die Sonnenräder 656, 664 des ersten und zweiten Planetenradsatzes 648, 650 können drehbar miteinander gekoppelt (z. B. direkt befestigt) sein. Durch die Befestigung der Sonnenräder auf diese Weise kann das Getriebe die gewünschte Übersetzung, Kompaktheit und Effizienz erreichen.
Der Hydraulikmotor 634 kann z. B. über eine mechanische Buchse 668 mit dem Sonnenrad 656 drehgekoppelt sein. Das Getriebe 600 beinhaltet ferner eine Rückwärtskupplung 670, eine erste Vorwärtskupplung 672 und eine zweite Vorwärtskupplung 674. Die Kupplungen 670, 672, 674 können in der Nähe einer Ausgangswelle 671 und stromabwärts des Planetengetriebes angeordnet sein. Die Anordnung der Kupplungen in dieser Position ermöglicht einen gezielten Kompromiss zwischen Kupplungsgröße und Kupplungsdrehzahl. So können beispielsweise relativ hohe Kupplungsdrehzahlen zu höheren Leistungsverlusten führen. Außerdem können die Rückwärtskupplung 670 und die erste Vorwärtskupplung 672 nebeneinander und koaxial zueinander angeordnet sein. In einem besonderen Beispiel können die Kupplungen ein ähnliches Design haben, um die Komplexität der Herstellung zu reduzieren. Diese Doppelkupplungsanordnung ermöglicht es, die Herstellungskosten zu senken und die Kompaktheit des Getriebes zu erhöhen.
Bei den Kupplungen 670, 672, 674 kann es sich um Reibungskupplungen handeln, die jeweils zwei Sätze von Scheiben enthalten. Die Kupplungsscheiben können sich um eine gemeinsame Achse drehen und sind so konstruiert, dass sie sich gegenseitig ein- und auskuppeln, um eine selektive Kraftübertragung auf nachgeschaltete Komponenten zu ermöglichen. Auf diese Weise können die Kupplungen geschlossen und geöffnet werden, um sie in den eingerückten und ausgerückten Zustand zu versetzen. Im ausgerückten Zustand wird keine Kraft über die Kupplung übertragen. Umgekehrt wird im eingekuppelten Zustand die Kraft während des Getriebebetriebs durch die Kupplung geleitet. Der Träger 652 kann eine Verlängerung 675 mit einem Zahnrad 676 enthalten, das in ein Zahnrad 677 eingreift. Das Zahnrad 677 ist im gezeigten Beispiel drehbar mit der Rückwärtskupplung 670 und der ersten Vorwärtskupplung 672 verbunden. Die Rückwärtskupplung 670 und die erste Vorwärtskupplung 672 sind, wie dargestellt, nebeneinander angeordnet und können eine gemeinsame Drehachse haben. Aufgrund dieser proximalen Kupplungsanordnung kann das System eine größere Kompaktheit aufweisen, die weniger Platzprobleme für angrenzende Fahrzeugsysteme mit sich bringt. Alternativ kann die Rückwärtskupplung von der ersten Vorwärtskupplung beabstandet sein, was jedoch die Kompaktheit des Systems beeinträchtigen kann.
Ein Zahnrad 679 kann sich auf einer Ausgangswelle 680 der Rückwärtskupplung 670 befinden. Ebenso kann sich ein Zahnrad 681 auf einer Ausgangswelle 682 der ersten Vorwärtskupplung 672 befinden. Die beiden Zahnräder 679 und 681 können über die Zahnräder 683 bzw. 684 drehbar mit der Ausgangswelle 671 verbunden sein. Auf diese Weise liefern sowohl die Rückwärtskupplung als auch die erste Vorwärtskupplung bei unterschiedlichen Betriebszuständen Kraft an den Getriebeausgang.
Die Systemausgangswelle 671 kann eine oder mehrere Schnittstellen 685 (z. B. Joche, Zahnräder, Ketten, Kombinationen daraus usw.) enthalten. Die Ausgangswelle ist ausdrücklich mit zwei Ausgängen dargestellt. Das Getriebe kann jedoch auch eine andere Anzahl von Ausgängen enthalten. Das Zahnrad 679 ist über den Eingriff mit dem Zahnrad 683 drehbar mit der Ausgangswelle verbunden. Die Pfeile 691 zeigen den Leistungsfluss vom Getriebe zu den Antriebsachsen 692 oder anderen geeigneten nachgeschalteten Fahrzeugkomponenten oder umgekehrt. Für die Kraftübertragung zwischen dem Getriebe und den Achsen kann ein Antriebsstrang mit einer Welle, Gelenken usw. verwendet werden. Es versteht sich, dass die Antriebsachsen auch Antriebsräder enthalten können.
Das Hohlrad 666 des zweiten Planetenradsatzes 650 kann die Verlängerung 686 mit einem darauf befindlichen Zahnrad 687 enthalten. Das Zahnrad 687 kann drehbar mit einem Zahnrad 688 in der zweiten Vorwärtskupplung 674 verbunden sein, wie durch eine gestrichelte Linie angezeigt. Das Zahnrad 688 kann mit einem ersten Satz von Platten in der Kupplung 674 gekoppelt sein. Ein zweiter Satz von Platten in der Kupplung kann an einer Ausgangswelle 689 und einem Zahnrad 690 befestigt werden. Das Zahnrad 690 kann drehbar mit dem Zahnrad 683 verbunden sein, wie durch eine gestrichelte Linie angezeigt. Durch die oben genannte Anordnung der Kupplungen und der Planetenradsätze erreicht das Getriebe 600 einen höheren Wirkungsgrad und verbesserte Fahrbarkeit, höheren Komfort und gesteigerte Produktivität als bisherige hydromechanische Getriebe.
Der technische Effekt der hier beschriebenen Systeme und Steuerverfahren ist die effiziente und sichere Vorhersage von Ereignissen, die eine Zufuhr von Hochdruck-Hydraulikfluid an verschiedenen Hydraulikvorrichtungen in einem Hydrauliksystem erfordern können, und die entsprechende Betätigung eines elektronisch gesteuerten Überdruckventils, um einen gewünschten Ladedruck im Hydrauliksystem zu erreichen, der ausreicht, um den Druckbedarf aller Hydraulikvorrichtungen zu einem bestimmten Zeitpunkt zu decken.
1-2 und 6 zeigen Beispielkonfigurationen mit der relativen Anordnung der verschiedenen Komponenten. Wenn diese Elemente in direktem Kontakt zueinander stehen oder direkt gekoppelt sind, können sie zumindest in einem Beispiel als in direktem Kontakt bzw. direkt gekoppelt bezeichnet werden. In ähnlicher Weise können Elemente, die nebeneinander oder aneinander angrenzend dargestellt sind, zumindest in einem Beispiel aneinander oder aneinander angrenzend sein. So können beispielsweise Komponenten, die in flächigem Kontakt zueinander liegen, als in flächigem Kontakt stehend bezeichnet werden. Als weiteres Beispiel können Elemente, die mit einem Abstand voneinander angeordnet sind und zwischen denen sich nur ein Zwischenraum und keine anderen Komponenten befinden, in mindestens einem Beispiel als solche bezeichnet werden. In noch einem anderen Beispiel können Elemente, die oberhalb/unterhalb voneinander, auf gegenüberliegenden Seiten voneinander oder links/rechts voneinander angeordnet sind, relativ zu einander als solche bezeichnet werden. Ferner kann in mindestens einem Beispiel, wie in den Figuren dargestellt, ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements als eine „Oberseite“ der Komponente bezeichnet werden und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elementes kann als ein „Boden“ der Komponente bezeichnet werden. In der vorliegenden Verwendung können die Begriffe Oberseite/Unterseite, oberer/unterer, oberhalb/unterhalb relativ zu einer vertikalen Achse der Figuren verwendet sein und dazu dienen, die Anordnung von Elementen in den Figuren relativ zueinander zu beschreiben. So können in einem Beispiel Elemente, die oberhalb anderer Elemente dargestellt sind, vertikal oberhalb der anderen Elemente angeordnet sein. In noch einem anderen Beispiel können die Formen der Elemente, die in den Figuren dargestellt sind, als solche bezeichnet werden (z. B. kreisförmig, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgefast, abgewinkelt oder dergleichen). Außerdem können in einem Beispiel koaxiale Elemente als solche bezeichnet werden. Des Weiteren können Elemente, die sich gegenseitig überschneiden, in mindestens einem Beispiel als sich überschneidende Elemente oder einander überschneidende Elemente bezeichnet werden. Außerdem kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements dargestellt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden. In anderen Beispielen können auch zueinander versetzte Elemente als solche bezeichnet werden.
Die Erfindung wird in den folgenden Absätzen noch weiter beschrieben. In einem Aspekt wird ein Hydrauliksystem in einem Getriebe bereitgestellt, das eine Ladepumpe umfasst; ein Überdruckventil, das in Fluidverbindung mit der Ladepumpe und einem Behälter steht; eine Vielzahl von Steuerventilen, die in Fluidverbindung mit der Ladepumpe stehen, stromabwärts des Überdruckventils angeordnet sind und in Fluidverbindung mit einer Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen stehen; eine Steuerung, welche Befehle enthält, die, wenn sie während des Getriebebetriebs ausgeführt werden, die Steuerung zu Folgendem veranlassen: aktives Einstellen einer Stellung des Überdruckventils auf der Grundlage eines gesamten Hydraulikdruckbedarfs der Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen, um einen Ladedruck eines Hydraulikfluids zu ändern, das der Vielzahl von Steuerventilen zugeführt wird.
In einem anderen Aspekt wird ein Automatikgetriebe bereitgestellt, das eine Ladepumpe umfasst; ein Überdruckventil, das in Fluidverbindung mit der Ladepumpe und einem Behälter steht; eine Vielzahl von Steuerventilen, die in Fluidverbindung mit der Ladepumpe stehen, stromabwärts des Überdruckventils angeordnet sind und in Fluidverbindung mit einer Hydraulikkupplung und einer hydrostatischen Pumpe stehen; und eine Steuerung, welche Befehle enthält, die, wenn sie während des Getriebebetriebs ausgeführt werden, die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Bestimmen eines gesamten Hydraulikdruckbedarfs der Hydraulikkupplung und der hydrostatischen Pumpe; und aktives Einstellen einer Stellung des Überdruckventils auf der Grundlage des gesamten Hydraulikdruckbedarfs, um einen Ladedruck eines Hydraulikfluids zu erhöhen, das der Vielzahl von Steuerventilen zugeführt wird; wobei der erhöhte Ladedruck geringer als ein Auslegungsdruck ist.
In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren für den Betrieb eines Hydrauliksystems in einem Getriebe bereitgestellt, das Folgendes umfasst: Bestimmen eines gesamten Hydraulikdruckbedarfs einer Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen; und elektronisches Steuern eines Überdruckventils, um einen Ladedruck, der einer Vielzahl von Steuerventilen in Fluidverbindung mit der Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen von einer Ladepumpe zugeführt wird, basierend auf dem gesamten Hydraulikdruckbedarf dynamisch einzustellen. In einem Beispiel kann der gesamte Hydraulikdruckbedarf einen Gesamtspitzendruck und einen Maximaldruck einschließen. In einem anderen Beispiel kann der Gesamtspitzendruck auf der Grundlage eines Durchflussauslösers oder eines Schaltauslösers bestimmt werden, der jeder der Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen entspricht. In noch einem weiteren Beispiel kann der Schaltauslöser mit einer Hydraulikkupplung verbunden sein und Daten enthalten, die auf einen erwarteten Schaltvorgang hinweisen. In einem anderen Beispiel kann der Durchflussauslöser Daten enthalten, die auf eine Anforderung einer hohen Durchflussrate durch die zugehörige Hydraulikvorrichtung hinweisen. In einem anderen Beispiel kann es sich bei der zugehörigen Hydraulikvorrichtung um eine hydraulische Kupplung handeln, und die Anforderung einer hohen Durchflussrate kann einem Kolbenfüllungsereignis entsprechen. In noch einem weiteren Beispiel kann der Gesamtdruckbedarf der Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen in Echtzeit bestimmt werden.
In einem der Aspekte oder Kombinationen von Aspekten kann der gesamte Hydraulikdruckbedarf auf der Grundlage eines Durchflussauslösers oder eines Schaltauslösers für jede der Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen berechnet werden.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann eine der Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen eine hydraulische Kupplung sein, und der Schaltauslöser der hydraulischen Kupplung kann Daten enthalten, die auf ein erwartetes Schaltereignis hinweisen.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann eine der Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen eine hydrostatische Pumpe sein, und der Durchflussauslöser der hydrostatischen Pumpe kann Daten enthalten, die auf ein Ereignis mit hohem Durchflussbedarf hinweisen.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das aktive Einstellen der Stellung des Überdruckventils auf der Grundlage des gesamten Hydraulikdruckbedarfs Folgendes beinhalten: Berechnen des Maximums zwischen einem Gesamtspitzendruck und dem Maximaldruck der Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen, um einen Ladedruck zu bestimmen.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das aktive Einstellen der Stellung des Überdruckventils auf der Grundlage des gesamten Hydraulikdruckbedarfs Folgendes beinhalten: Anwenden von Sättigungsgrenzen und/oder eines Ratenbegrenzers auf den Gesamtspitzendruck und Maximaldruck; und Bestimmen eines Steuerstroms, der an das Überdruckventil gesendet wird, auf der Grundlage des Gesamtspitzendrucks und Maximaldrucks.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte können eine oder mehrere Eigenschaften einer Druck-Strom-Kurve verwendet werden, um den zum Überdruckventil gesendeten Steuerstrom zu bestimmen.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das Hydrauliksystem ferner Anweisungen umfassen, die, wenn sie während eines Motoranlassvorgangs ausgeführt werden, die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Betätigen des Überdruckventils, um den Ladedruck auf einen niedrigeren Druck zu senken.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das Hydrauliksystem ferner Anweisungen umfassen, die, wenn sie während des Getriebebetriebs ausgeführt werden, die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Bestimmen des gesamten Hydraulikdruckbedarfs der Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen in Echtzeit.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann in Erwartung eines Schaltereignisses, an dem die Hydraulikkupplung beteiligt ist, der gesamte Hydraulikdruckbedarf auf der Grundlage eines maximalen Versorgungsdrucks der Hydraulikkupplung bestimmt werden; und während eines Kolbenfüllungsereignisses der Hydraulikkupplung kann der gesamte Hydraulikdruckbedarf auf der Grundlage eines Kolbenfüllbedarfs bestimmt werden.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das Automatikgetriebe ferner Anweisungen enthalten, die, wenn sie während eines Motoranlassvorgangs ausgeführt werden, die Steuerung zu Folgenden veranlassen: Betätigen der Vielzahl von Steuerventilen, um die hydraulische Kupplung und die hydrostatische Pumpe bei oder nahe einem Nulldruck zu steuern; und Betätigen des Überdruckventils, um den Ladedruck auf einen niedrigeren Druck zu senken.
In einem der Aspekte oder in Kombinationen der Aspekte, wobei das Automatikgetriebe ein hydromechanisches stufenloses Getriebe (HVT) sein kann.
In einer anderen Darstellung wird eine Hydraulikbaugruppe in einem hydromechanischen Getriebe bereitgestellt, die eine oder mehrere hydraulisch betätigte Kupplungen und Pumpen sowie eine Steuerung umfasst, die so ausgelegt ist, dass sie ein Überdruckventil, das mit einer Ladepumpe gekoppelt ist, in Echtzeit auf der Grundlage der erwarteten Spitzendrücke und Druckanforderungen der hydraulisch betätigten Kupplungen und Pumpen steuert, wobei das Überdruckventil mit einem Steuerventil für jede der hydraulisch betätigten Kupplungen und Pumpen gekoppelt ist.
Es ist zu beachten, dass die hierin enthaltenen Beispielroutinen zur Steuerung und Schätzung mit verschiedenen Antriebsstrang- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offengelegten Steuerungsverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nicht transitorischen Speicher gespeichert und vom Steuersystem, einschließlich der Steuerung, in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und anderer Getriebe- und/oder Fahrzeug-Hardware ausgeführt werden. Außerdem können Teile der Verfahren physische Aktionen sein, die in der realen Welt durchgeführt werden, um den Zustand einer Vorrichtung zu ändern. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere beliebige Verarbeitungsstrategien darstellen, wie z. B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. So können die verschiedenen dargestellten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge, parallel oder in einigen Fällen auch ohne sie durchgeführt werden. Auch die Reihenfolge der Verarbeitung ist nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Beispiele zu erreichen, sondern dient nur der besseren Veranschaulichung und Beschreibung. Eine oder mehrere der dargestellten Aktionen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach der verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Aktionen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch einen Code darstellen, der in den nicht transitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Fahrzeug- und/oder Getriebesteuerungssystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Aktionen durch Ausführung der Anweisungen in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Hardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung enthält. Einer oder mehrere der hier beschriebenen Verfahrensschritte können auf Wunsch auch weggelassen werden.
Obwohl oben verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, sind diese als Beispiele und nicht als Einschränkung aufzufassen. Fachleuten wird sich erschließen, dass der offengelegte Gegenstand in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden kann, ohne vom Geist des Gegenstandes abzuweichen. Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele sind daher in jeder Hinsicht als illustrativ und nicht als einschränkend zu betrachten. So haben die hier offengelegten Konfigurationen und Abläufe exemplarischen Charakter und dass diese spezifischen Beispiele nicht im einschränkenden Sinne zu betrachten sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Die oben beschriebene Technologie kann beispielsweise auf Antriebsstränge angewandt werden, die verschiedene Arten von Antriebsquellen einschließen, darunter verschiedene Arten von elektrischen Maschinen, Verbrennungsmotoren und/oder Getrieben. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere hier offengelegte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
Der Begriff „im Wesentlichen“ bedeutet, sofern nicht anders angegeben, plus oder minus fünf Prozent des Bereichs.
Die folgenden Ansprüche heben insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen hervor, die als neuartig und nicht offensichtlich zu betrachten sind. Diese Ansprüche können auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon Bezug nehmen. Solche Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente einschließen, wobei zwei oder mehr solcher Elemente weder erforderlich noch ausgeschlossen sind. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, ob sie nun einen breiteren, engeren, gleichen oder anderen Geltungsbereich als die ursprünglichen Ansprüche aufweisen, werden ebenfalls als zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gehörig betrachtet.
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

US 20060068969 A1 [0003]

Claims

Hydrauliksystem in einem Getriebe, umfassend: eine Ladepumpe; ein Überdruckventil, das mit der Ladepumpe und einem Behälter in Fluidverbindung steht; eine Vielzahl von Steuerventilen, die in Fluidverbindung mit der Ladepumpe stehen, stromabwärts des Überdruckventils angeordnet sind und in Fluidverbindung mit einer Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen stehen; eine Steuerung, welche Anweisungen enthält, die, wenn sie während des Getriebebetriebs ausgeführt werden, die Steuerung veranlassen zum: aktiven Einstellen einer Stellung des Überdruckventils auf der Grundlage eines gesamten Hydraulikdruckbedarfs der Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen, um einen Ladedruck eines der Vielzahl von Steuerventilen zugeführten Hydraulikfluids zu ändern.
Hydrauliksystem nach Anspruch 1, wobei der gesamte Hydraulikdruckbedarf auf der Grundlage eines Durchflussauslösers oder eines Schaltauslösers für jede der Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen berechnet wird.
Hydrauliksystem nach Anspruch 2, wobei eine der Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen eine hydraulische Kupplung ist und der Schaltauslöser der hydraulischen Kupplung Daten enthält, die auf ein erwartetes Schaltereignis hinweisen.
Hydrauliksystem nach Anspruch 2, wobei eine der Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen eine hydrostatische Pumpe ist und der Durchflussauslöser der hydrostatischen Pumpe Daten enthält, die auf ein Ereignis mit hohem Durchflussbedarf hinweisen.
Hydrauliksystem nach Anspruch 1, wobei die aktive Einstellung der Stellung des Überdruckventils auf der Grundlage des gesamten Hydraulikdruckbedarfs beinhaltet: Berechnen eines Maximums zwischen einem Gesamtspitzendruck und dem Maximaldruck der Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen, um einen erwünschten Ladedruck zu bestimmen.
Hydrauliksystem nach Anspruch 5, wobei die aktive Einstellung der Stellung des Überdruckventils auf der Grundlage des gesamten Hydraulikdruckbedarfs beinhaltet: Anwenden von Sättigungsgrenzen und/oder eines Ratenbegrenzers auf den Gesamtspitzendruck und Maximaldruck; und Bestimmen eines an das Überdruckventil gesendeten Steuerstroms auf der Grundlage des Gesamtspitzendrucks und Maximaldrucks.
Hydrauliksystem nach Anspruch 6, wobei: eine oder mehrere Eigenschaften einer Druck-Strom-Kurve verwendet werden, um den zum Überdruckventil gesendeten Steuerstrom zu bestimmen; oder das Getriebe ein hydromechanisches stufenloses Getriebe (HVT) ist.
Hydrauliksystem nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Anweisungen, welche, wenn sie während eines Motoranlassvorgangs ausgeführt werden, die Steuerung veranlassen zum: Betätigen des Überdruckventils, um den Ladedruck auf einen niedrigeren Druck zu senken.
Hydrauliksystem nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Anweisungen, die, wenn sie während des Getriebebetriebs ausgeführt werden, die Steuerung veranlassen zum: Bestimmen des gesamten Hydraulikdruckbedarfs der Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen in Echtzeit.
Verfahren für den Betrieb eines Hydrauliksystems in einem Getriebe, umfassend: Bestimmen eines gesamten Hydraulikdruckbedarfs einer Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen; und elektronisches Steuern eines Überdruckventils zur dynamischen Einstellung eines Ladedrucks, der einer Vielzahl von Steuerventilen, die in Fluidverbindung mit der Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen stehen, von einer Ladepumpe zugeführt wird, auf der Grundlage des gesamten Hydraulikdruckbedarfs.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der gesamte Hydraulikdruckbedarf einen Gesamtspitzendruck und einen Maximaldruck einschließt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Gesamtspitzendruck auf der Grundlage eines Durchflussauslösers oder eines Schaltauslösers entsprechend jeder der Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schaltauslöser mit einer hydraulischen Kupplung verbunden ist und Daten enthält, die auf ein erwartetes Schaltereignis hinweisen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Durchflussauslöser Daten enthält, die auf eine Anforderung einer hohen Durchflussrate durch die zugehörige Hydraulikvorrichtung hinweisen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei: die zugehörigen Hydraulikvorrichtung eine hydraulische Kupplung ist und die Anforderung einer hohen Durchflussrate einem Kolbenfüllungsereignis entspricht; oder wobei der gesamte Hydraulikdruckbedarf der Vielzahl von Hydraulikvorrichtungen in Echtzeit bestimmt wird.