WO2016058735A1 - Hydraulikanordnung für einen kraftfahrzeug-antriebsstrang - Google Patents

Hydraulikanordnung für einen kraftfahrzeug-antriebsstrang Download PDF

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WO2016058735A1
WO2016058735A1 PCT/EP2015/068999 EP2015068999W WO2016058735A1 WO 2016058735 A1 WO2016058735 A1 WO 2016058735A1 EP 2015068999 W EP2015068999 W EP 2015068999W WO 2016058735 A1 WO2016058735 A1 WO 2016058735A1
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kers
pump
hydraulic
assembly
clutch
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PCT/EP2015/068999
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Mark Schweiher
Harald Ihben
Uli Christian Blessing
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Getrag Getriebe- Und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer Gmbh & Cie Kg
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/0021—Generation or control of line pressure
    • F16H61/0025—Supply of control fluid; Pumps therefore
    • F16H61/0031—Supply of control fluid; Pumps therefore using auxiliary pumps, e.g. pump driven by a different power source than the engine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/08—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means
    • B60K6/10—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable mechanical accumulator, e.g. flywheel
    • B60K6/105—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable mechanical accumulator, e.g. flywheel the accumulator being a flywheel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/04—Features relating to lubrication or cooling or heating
    • F16H57/0467—Elements of gearings to be lubricated, cooled or heated
    • F16H57/0473—Friction devices, e.g. clutches or brakes
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic system for a motor vehicle drive train having a drive motor, the drive power is fed via a power path to driven wheels, and having a KERS memory which can be coupled via a KERS coupling arrangement with the power path wherein the hydraulic assembly comprises a KERS actuator assembly for the KERS clutch assembly.
  • the present invention relates to a powertrain for a motor vehicle having a power path with a drive motor, with a friction clutch assembly, with a stepped transmission and with a differential arrangement for distributing drive power to driven wheels, wherein the drive train further comprises a KERS memory , which is coupled via a KERS coupling arrangement with the power path, and having a hydraulic arrangement, in particular a hydraulic arrangement of the type described above.
  • the drive train further comprises a KERS memory , which is coupled via a KERS coupling arrangement with the power path, and having a hydraulic arrangement, in particular a hydraulic arrangement of the type described above.
  • Electromechanical KERS systems with very high efficiency use electric machines in generator mode at relatively high speeds.
  • the rotor of such a generator can also serve as a flywheel, which usually requires that the rotor can be decoupled from the power path.
  • the kinetic energy stored in such a rotor can either be directly converted into kinetic drive energy again as required, but can also be converted into electrical energy by the generator going from an idling mode to a loading mode. In this case, for example, accumulators or even high-performance capacitors can be charged.
  • the drive should be particularly useful when the bus is exposed to frequent speed changes.
  • the drive includes a flywheel gyro which can be charged with mechanical energy.
  • the drive train includes an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine can drive the bus via a fluid coupling or a hydraulic converter, a change gear and a cardan shaft.
  • An arranged with a vertical axis flywheel is connected via a bevel gear and a hydraulic clutch or a converter to the transmission.
  • the vehicle can be driven either by the internal combustion engine or by the flywheel gyro or simultaneously by both.
  • an overrunning clutch can be interposed between the engine and the transmission.
  • the energy absorption of the flywheel mass gyro takes place either by increasing the drive power of the internal combustion engine or by accelerating the gyro from braking energy.
  • More recent concepts for using such a flywheel mass memory typically include a continuously variable transmission (CVT) operating between
  • Flywheel mass storage and powertrain (eg vehicle transmission) can be connected.
  • the connection of the flywheel mass storage device to the power path further includes a disconnect clutch. Due to the continuously variable transmission, it should be possible, the flywheel energy storage at high speeds of at least 30,000 rpm, preferably
  • the separating clutch can be provided in order to avoid drag losses or to realize a standstill decoupling.
  • Document DE 10 2010 009 405 A1 discloses an electromechanical KERS system in which an electrical rotor is mechanically coupled to a shaft of a motor vehicle and in which a flywheel mass body can be magnetically coupled directly to the rotor as required.
  • the document DE 32 24 982 A1 discloses a further drive train in which drive power of an internal combustion engine and drive power from a flywheel storage via a hydrodynamic torque converter and a freewheel device are superimposed.
  • a drive train with a flywheel mass storage and a KERS coupling arrangement for connecting the flywheel mass storage device to a power path is known from the document WO 201 1/080512 A1.
  • the KERS clutch assembly used herein includes a memory-side gearset and a power-path-side gearset.
  • the memory-side wheelset and the power-path-side wheelset are coupled together via at least two multi-plate clutches, which can be actuated by means of suitable actuators.
  • About the wheelsets the power path, depending on the clutch is connected with different translation with the flywheel energy storage.
  • One of the translations can be used for loading the flywheel mass memory, the other for unloading the flywheel mass memory.
  • the multiple clutches can also be used in different translations each for loading or unloading.
  • Trained as multi-plate clutches clutches can be designed as a power shift clutches, so that transitions from one to the other clutch can be performed without power interruption.
  • the power path side wheelset is preferably connected to the input shaft of a motor vehicle transmission.
  • the friction clutches are normally open clutches.
  • the document DE 199 23 54 B4 finally relates to a hydraulic actuation system for an automated transmission, wherein a pump is force-transmitting connected to a drive motor or transmission of the vehicle via a mechanical drive and a freewheel mechanism, wherein the pump also force-transmitting with an electric motor connected is.
  • the mechanical drive and the electric motor are connected to a common drive shaft of the pump.
  • the actuator assembly comprises a driven by an electric motor KERS pump whose pressure port is connected directly to a KERS actuator.
  • a direct connection of the pressure connection of the KERS pump with the KERS actuator is understood in the present case to mean that there is no intervening Pressure control valve or proportional valve is arranged.
  • the pressure or volume flow provided by the KERS pump can be adjusted by means of the pump electric motor, in particular by its speed.
  • a pressure sensor can be arranged in order to be able to detect and regulate the actual pressure in this way.
  • connection between the pressure port and the KERS actuator is connected via a diaphragm with a low-pressure region. As a result, the controllability can be improved.
  • the drive train may be formed as a purely electric drive train, but is preferably a drive train in which a drive motor is formed by an internal combustion engine.
  • the powertrain may additionally include an electric motor to form a hybrid powertrain.
  • the KERS memory preferably has at least one flywheel.
  • the flywheel is preferably designed for a maximum speed of at least 10,000 rpm, in particular at least 20,000, preferably at least 30,000 rpm. It is particularly preferred if the maximum speed at least
  • the diameter of the flywheel may be less than 500 mm, in particular less than 200 mm.
  • the flywheel may be accommodated in a storage housing that can be evacuated.
  • connection of the KERS clutch assembly with the power path can be done in particular at the entrance of a stepped transmission.
  • the connection can be made directly on the vehicle, but can also be done indirectly on the road.
  • a drive motor could drive an axle of a vehicle
  • the KERS memory could be arranged in the region of another axle of the motor vehicle and be driven by this or drive these.
  • the ratios of the step transmission can be used to optimize the operation of the KERS memory during charging and discharging, so that this example. When loading can be brought to high speeds as quickly as possible.
  • the KERS actuator arrangement is in particular a hydraulic actuator arrangement, in particular usable for speed adaptation.
  • the hydraulic assembly can preferably also be used to, for example, to operate the friction clutch assembly and / or to operate the multi-step transmission (in the latter case, for example interpreted).
  • hydraulic assembly may optionally be used for cooling, of the above-mentioned components of the drive train or of other components, such as. An electric machine.
  • pump actuator an electric motor-driven pump whose pressure port is connected directly to an actuator, so that the pressure and / or flow provided by the pump can be controlled by adjusting the speed of the electric motor.
  • the powertrain may include a dual clutch transmission.
  • the connection of the KERS clutch assembly to the power path, for example, by the KERS clutch assembly is connected to one of two sub-transmissions of the dual-clutch transmission, or to both sub-transmission.
  • the connection to an input of a transmission.
  • the KERS clutch assembly may be generally constructed, as disclosed in the aforementioned document WO 2011/080512 A1. Reference is made in its entirety to the disclosure content of this document.
  • the KERS clutch assembly for example, at least have a wet-running multi-plate clutch which is actuated by means of a KERS actuator in the form of a hydraulic cylinder or the like, ie an axially acting cylinder which exerts an axial force on such a multi-plate clutch.
  • the power-path-side wheelset of such a KERS clutch arrangement may preferably be connected to an input of a stepped transmission of the drive train, for example with a gear wheel of a gear set associated with a gearset.
  • connection between the KERS memory and the power path does not include a freewheel or the like. This is particularly possible when the clutch or clutches of the KERS clutch assembly are completely open, so that drag losses can be avoided in pure internal combustion engine operation.
  • a multi-plate clutch is well described as part of the KERS clutch assembly in the prior art and the driving of such a clutch is well described in the prior art, a multi-plate clutch has the general disadvantage that this even if they are not is actuated, causes some drag losses.
  • the KERS coupling arrangement has at least one fluid coupling, that is, a hydrodynamic coupling. This idea is considered independent of the invention described above in connection with the preamble of claim 1 as a separate invention.
  • a fluid coupling allows hydrodynamic power transmission. This can be done in the simplest case by two turbine wheels, one of which is often referred to as impeller and the other as a turbine wheel. In general, however, it is also possible to equip the fluid coupling with a reaction member, which is also called stator. In this case, the fluid coupling forms a hydrodynamic torque converter.
  • a fluid coupling has the particular advantage that even high speed differences can be compensated with high efficiency, so a speed adjustment can be done comparatively easily. This favors the use of KERS accumulators in the form of flywheels which have very high nominal or maximum speeds.
  • the fluid coupling has an adjustable degree of filling or allows a variable filling.
  • the operating point can be set in a comparatively simple manner and the transmission behavior of the fluid coupling during operation can be changed in particular continuously.
  • the filling is preferably designed such that a hydraulic fluid is supplied via a filling connection and is discharged again via an emptying connection.
  • the hydraulic fluid may be a special hydraulic fluid for the fluid coupling.
  • the transmission oil can also be used, the tank then being represented by the transmission oil sump.
  • the cross section of the emptying drain is preferably smaller than that of the filling connection, so that it after the type of throttle or aperture acts. Consequently, even during operation, ie during the supply of hydraulic fluid to the fluid coupling, there is a constant exchange of the fluid received therein, so that the hydraulic fluid can also be used for cooling.
  • the hydraulic fluid is heated in the interior of the fluid coupling.
  • the KERS actuator is not provided in such a variant as a separate component, but is realized in that the volume flow to the fluid coupling or the pressure provided is controlled in a suitable manner.
  • a pump actuator of the type described above is used to adjust the transmission behavior of the fluid coupling.
  • the KERS actuator is virtually integrated into the fluid coupling.
  • the revolutions or revolutions can be used to determine the flow rate at which the fluid coupling is filled from the characteristics of the KERS pump. From this, the degree of filling of the fluid coupling can be determined, and consequently the transmission behavior of the fluid coupling can be regulated.
  • the fluid coupling preferably has radially outer injection throttle openings, via which the fluid coupling can preferably be completely emptied, in particular by centrifugal forces. In the latter case, any drag losses can be minimized or even zeroed. Consequently, especially in stationary operation of the drive train drag losses can be avoided.
  • a fluid supply device is adapted to divert from a cooling fluid volume flow, a first partial volume flow for cooling the friction clutch assembly and a second partial volume flow for cooling the KERS clutch assembly.
  • a cooling fluid volume flow provided by a fluid supply device of the hydraulic arrangement can be divided into the two partial volume flows, wherein each of the partial volume flows in one state can also be zero.
  • the hydraulic assembly can be used to both a friction clutch arrangement of the drive train, such as a dual clutch assembly of a dual clutch transmission in the form of two multi-plate clutches to cool, and the same fluid supply means are used to cool a KERS clutch assembly.
  • This variant is particularly advantageous when the KERS clutch assembly has one or more multi-plate clutches.
  • the fluid supply device is designed to change the ratio of the partial volume flows as needed. In this case, it is possible, in particular, to switch over to fixed values, for example in a ratio of 70:30 or 30:70 or the like.
  • the ratio of the partial volume flows can be changed, for example, by reversing the direction of rotation of an electric motor, which drives a correspondingly designed pump of the fluid supply device. In the latter case can be dispensed with a corresponding directional control valve for switching.
  • the pump of the fluid supply device can, for example, be designed as a gerotor pump with a reversing ring.
  • the cooling fluid volume flow is provided by a single electric motor driven cooling pump, such as such a gerotor pump with reverse ring. Accordingly, it is advantageous if the cooling pump has a switching element to direct the cooling fluid flow either predominantly to the friction clutch assembly or predominantly to the KERS clutch assembly.
  • the KERS storage device has a storage housing that can be emptied or evacuated by means of a vacuum pump, wherein the hydraulic arrangement also has an actuating pump which generates a volume flow for a Hydraulikaktuator provides, and wherein the vacuum pump and the actuating pump can be driven by means of a common electric motor.
  • the hydraulic arrangement includes a "pump actuator" of the above form, that is, a pump driven by an electric motor for providing a pressure for a hydraulic actuator, for example, a pressure for operating a clutch of a friction clutch assembly or the like.
  • a pump actuator of the above form, that is, a pump driven by an electric motor for providing a pressure for a hydraulic actuator, for example, a pressure for operating a clutch of a friction clutch assembly or the like.
  • this actuating pump is driven together with a vacuum pump by a common electric motor.
  • the number of electric motors can be reduced.
  • the use of the common electric motor for operating the vacuum pump in stationary operation is not permanent but intermittent.
  • the storage enclosure is deflated, and only when the pressure in the storage enclosure has again increased above a threshold due to leaks in seals or the like, the vacuum pump is again needed.
  • the actuating pump of the electric motor is usually used at most sections. As a result, it is usually in operation unproblematic to use the same electric motor for driving the vacuum pump and to drive an actuating pump. It may be provided that the actuating pump is driven with a higher prioritization than the vacuum pump, since a non-driving vacuum pump at best brings about a reduction in the efficiency of the KERS memory, an actuation of an actuator in a drive train, however, usually relevant Comfort or safety aspects.
  • the vacuum pump and the actuating pump may lie on a common axis, but may also lie on different axes, which are, however, preferably aligned parallel to each other.
  • the common electric motor is coupled via a freewheel or a connecting coupling with the actuating pump and / or the vacuum pump.
  • Such a configuration is particularly advantageous when the vacuum pump is dependent on the direction of rotation, such as, for example, a pneumatic pump.
  • a direction of rotation independent pump such as a diaphragm pump, such a freewheel between electric motor and vacuum pump can be omitted.
  • the vacuum pump always only to drive when the actuating pump is to be driven.
  • the common electric motor is coupled via a first freewheel with the actuating pump and is coupled via a second freewheel with the vacuum pump, wherein the first and the second freewheel are opposite, so that in a first rotational direction the common electric motor, the actuating pump is driven and in a second direction of rotation, the vacuum pump is driven.
  • the actuating pump and the vacuum pump can be operated alternatively, wherein the actuating pump usually has priority.
  • the actuating pump can, as explained above, for example, be used to actuate a friction clutch of a dual clutch of a dual clutch transmission.
  • the actuating pump is designed as a KERS pump for a KERS clutch assembly.
  • the vacuum pump may be coupled to electric motors of two or more such actuating pumps, for example, via respective freewheels.
  • a vacuum can be generated by a reverse rotation of each electric motor.
  • a powertrain for a motor vehicle having a power path with a drive motor, a friction clutch assembly, a step transmission, and a differential arrangement for distributing drive power to driven wheels having a KERS memory, which can be coupled to the power path via a KERS clutch arrangement and which has a hydraulic arrangement, in particular a hydraulic arrangement of the type described above, wherein the hydraulic arrangement has a hydraulic actuator for the friction clutch arrangement and a KERS actuator for the KERS clutch arrangement, wherein the Hydraulic arrangement further comprises a control device which supplies depending on state variables of the drive train of the friction clutch assembly and / or the KERS clutch assembly cooling fluid.
  • the control device is preferably used to trigger a fluid supply device to divide a cooling fluid volume flow into a first partial volume flow and a second partial volume flow, as described above.
  • the powertrain preferably includes a dual-clutch transmission that is mechanically hybridized by means of the KERS memory. Such a mechanical KERS memory can be used instead of an electric machine designed for hybridizing the drive train or the dual-clutch transmission.
  • An actuator assembly for this powertrain preferably includes at least some of the following components: a) actuation of the first sub-clutch associated with the first sub-transmission (for gears 1, 3, etc.); b) actuation of the second sub-clutch associated with the second sub-transmission ( C) providing a cooling fluid flow for the two partial clutches, d) actuating a first KERS clutch e) actuating a second KERS clutch (optional), f) providing cooling fluid for the two KERS couplings, g) generating a vacuum for the memory housing of the KERS memory, h) optionally actuating a parking brake of the vehicle by means of a park-by-wire interface,
  • Actuation of transmission circuits of the first and the second partial transmission of the dual-clutch transmission can be combined with each other, for example by using one or two shift rollers and / or by using suitable hydraulic actuators.
  • each separate pump actuators are used for this purpose. Furthermore, it is preferred if for the first KERS clutch and possibly each further KERS clutch (measures d) and e) also each own pump actuators are used.
  • the measures c) and f) can be realized by means of a single pump, which is formed, for example. As a switchable gerotor pump.
  • the measure g) can be combined, for example, with one of the measures d) or e).
  • the KERS system including the KERS accumulator and the KERS clutch assembly may be aligned parallel to shafts of the dual clutch transmission and may, for example, be mounted radially outward of the dual clutch transmission, as in prior art electric motors mounted externally to such a transmission can be used to perform a hybridization.
  • the KERS clutch assembly has more than two KERS couplings
  • one of the KERS couplings can be actuated by means of an electric motor driven pump and the other two KERS couplings by means of a common clutch actuator (eg. Joint electric motor driven pump) are actuated, wherein the pump preferably also has a direction of rotation switching device.
  • a common clutch actuator eg. Joint electric motor driven pump
  • FIG. 1 in schematic form a drive train for a motor vehicle with an embodiment of a hydraulic arrangement according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic representation of another embodiment of a
  • Fig. 3 is a schematic representation of another embodiment of a hydraulic arrangement according to the invention.
  • FIG. 4 shows, in schematic form, a fluid coupling between a memory-side wheel and a power-path-side wheel, driven by a pump actuator
  • Fig. 5 is a schematic representation of an alternative embodiment for driving a vacuum pump
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a further alternative for driving a vacuum pump
  • Fig. 7 in schematic form a control device for a drive train of the type described above.
  • a drive train for a motor vehicle is shown in schematic form and generally designated 10.
  • the drive train 10 has a drive motor 12, which may be formed, for example, in the form of an internal combustion engine.
  • the powertrain 10 includes a friction clutch assembly 14 that may include a startup and disconnect clutch.
  • the friction clutch assembly 14 is connected to a gear assembly 16, which may, for example, be designed as a stepped transmission in countershaft design.
  • An output of the gear assembly 16 is connected to a differential 18 by means of which drive power can be distributed to driven wheels 20L / 20R.
  • Drive power from the drive motor 12 is transmitted to the differential 18 via a power path 22 thus formed.
  • the powertrain 10 further includes a kinetic energy recovery system (KERS) that can store kinetic energy in the form of angular momentum.
  • KERS kinetic energy recovery system
  • the KERS memory 24 can be coupled to the power path 22 via a KERS clutch arrangement 26, in particular to an input of the gear arrangement 16.
  • the powertrain 10 further includes a hydraulic assembly 30.
  • the hydraulic arrangement 30 includes a tank or a reservoir 31 for hydraulic fluid, in particular hydraulic oil.
  • at least one actuating pump 32 is provided for actuating the friction clutch assembly 14.
  • the actuating pump 32 has a pressure connection 34 which is connected directly, ie without the interposition of a proportional valve or another pressure regulating valve, to a connection of a hydraulic actuator 36 for actuating the friction clutch arrangement 14.
  • the connection between the pressure port 34 and the Hydraulikaktuator 36 is connected via an actuator panel 38 to the tank 31.
  • the actuating pump 32 is drivable by means of an actuating electric motor 40, in at least one direction of rotation, preferably in two directions of rotation.
  • a suction port 42 of the actuating pump 32 is connected to the tank 31.
  • the arrangement of actuating electric motor 40, actuating pump 32 and connection of the pressure port 34 with the hydraulic actuator 36 forms a "Pump actuator". It is understood that the connection between pressure port 34 and hydraulic actuator 36 may be connected to a pressure gauge so that the pressure in this connection can be adjusted by controlling the rotational speed of the actuating electric motor 40. It is understood that a control device provided for this purpose is connected on the one hand to such a pressure sensor, on the other hand with power electronics for controlling the actuating electric motor 40.
  • the hydraulic assembly 30 further includes a KERS pump 46.
  • the KERS pump 46 includes a pressure port 48 that is directly connected to a port of a KERS actuator 50.
  • the connection between the pressure port 48 and the KERS actuator 50 is connected to the tank 31 via a KERS orifice 52.
  • To drive the KERS pump 46 is a KERS electric motor 54 and pump electric motor 54.
  • the KERS pump 46 can be driven in two directions.
  • a suction port 56 of the KERS pump 46 is connected to the tank 31.
  • the KERS clutch assembly 26 may include a wet-running multi-plate clutch.
  • the KERS actuator 50 has a similar structure to the hydraulic actuator 36, namely, for example, in the form of an axially acting, in particular single-acting hydraulic cylinder.
  • the multi-plate clutch can be adjusted in this way to transmit the full torque, or even a part of a maximum torque.
  • the KERS clutch assembly 26 can be operated in the form of a multi-plate clutch in the slip.
  • the multi-plate clutch is preferably a "normally open" clutch.
  • the KERS memory 24 may, for example., When a suitable translation in the gear assembly 16 is inserted, be "charged" by, for example.
  • Braking power is transmitted via the driven wheels 20, the differential 18 and the translation of the gear assembly 6 and the closed or slipping KERS clutch assembly 26 to accelerate the KERS memory 24.
  • a suitable translation can be inserted to discharge the KERS memory 24.
  • the KERS memory 24 is preferably a purely mechanical memory, but could also be coupled to an electric machine.
  • the hydraulic assembly 30 further includes a cooling pump 60.
  • the cooling pump 60 can be driven by means of a cooling electric motor 61, preferably in one direction of rotation.
  • a first cooling path 62 extends to the friction clutch assembly 14.
  • a second cooling path 64 extends to the KERS clutch assembly 26.
  • the cooling pump 60 includes a switching element 66, by means of which provided at the pressure port of the cooling pump 60 cooling volume flow either variably or in at least two fixed ratios on the two cooling paths 62, 64 can be divided.
  • a predominant portion of the cooling volume flow can be guided to the friction clutch assembly 14, which may include one or two wet-running multi-plate clutches.
  • a smaller portion of the cooling volume flow is then optionally routed to the KERS clutch assembly 26. This smaller part is preferably smaller than 40 °, in particular smaller than 30 ° and in particular smaller than 20 °.
  • the cooling volume flow guided via the first cooling path 62 is less than 40%, in particular less than 30%, and preferably less than 20% of the cooling volume flow provided at the pressure connection of the cooling pump 60.
  • the cooling pump 60 may be formed as a gerotor pump with Umschaltring.
  • the cooling electric motor 61 may be integrated with the cooling pump 60 in a unit.
  • the cooling pump 60 and the cooling electric motor 61 form a fluid supply device 68 for providing cooling fluid from the tank 31.
  • the KERS memory 24 has a flywheel rotatably mounted in a storage housing 70, which is connected to an input member of the KERS clutch assembly 26.
  • the storage housing 70 is sealed and can be evacuated by means of a vacuum pump 72.
  • a vacuum path 74 is provided, via which air or another gas is pumped out of the storage housing 70.
  • a pressure port of the vacuum pump 72 is connected to a suitable drain (unspecified in FIG. 1).
  • the efficiency of the KERS memory 24 can be increased.
  • the vacuum pump 72 is connected to the same electric motor as the actuating pump 32. In other words, the vacuum pump 72 and the actuating pump 32 by means of a common electric motor 40 are driven.
  • the vacuum pump 72 could be connected in the same way to the KERS electric motor 54, so that the KERS pump 46 and the vacuum pump 72 by means of a common electric motor (here 54) are drivable.
  • the hydraulic arrangement 30 can be constructed with comparatively few components for the realization of the entire functionality, in this case with only three pumps and three electric motors. If the friction clutch assembly 14 is designed as a double clutch, a further pump with electric motor is provided. If the KERS coupling arrangement 26 has one or more further KERS couplings, a corresponding number of further pumps and electric motors are to be provided.
  • the combinations of electric motor and pump are each designed as a "pump actuator".
  • the pressure and / or the flow rate in the respective connections between pressure port and connected component can be detected, in order to be able to regulate, for example, the pressure via the rotational speed of the respective electric motor.
  • no pressure control valves are provided between pressure port 48 and the respective actuator, in particular no proportional valves. Consequently, the hydraulic system 30 can be also in environments that do not meet the requirements for mounting proportional valves. The assembly costs can therefore be reduced.
  • the above-described KERS clutch of the KERS clutch assembly 26 is a multi-plate clutch.
  • the KERS clutch could also be designed as a hydrodynamic fluid coupling.
  • the KERS actuator 50 is formed by the associated pump actuator, by means of which the degree of filling of the fluid coupling is variably adjustable. Consequently, a filling port of such a flow pump can be connected directly to the pressure port of the associated KERS pump, in which case preferably the rotational speed of at least one wheel of such a flow pump is detected.
  • the degree of filling of the flow pump can preferably be regulated via the rotational speed / revolutions of the electric motor and over the cross section of at least one discharge opening.
  • the powertrain 10 may generally be designed for longitudinal installation in a motor vehicle, or for transverse installation.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a drive train 10 ', which can generally correspond in terms of structure and mode of operation to the drive train 10 of FIG. 1.
  • the same elements are therefore identified by the same reference numerals. The following section essentially explains the differences.
  • the powertrain 10 includes a dual clutch transmission having a dual clutch 80 which is connected on the input side to the drive motor 12 and which is connected on the output side to an input shaft assembly 82 which includes an inner shaft and a hollow shaft.
  • the inner shaft is a partial transmission 84 for the gear stages
  • the hollow shaft is a second partial transmission 86 for the gear stages
  • the dual-clutch transmission includes a first output shaft 88 and a second output shaft 90, which are connected via an output gearset 92 to an input member of a differential 18.
  • the KERS memory 24 is arranged so that its axis of rotation is parallel to the shafts of the dual-clutch transmission.
  • the KERS memory 24 in the present case includes a planetary gear 94, in particular in the form of a planetary gear set having a member which is connected to the shaft of the flywheel, a member which is connected to a drive shaft, and a member which, for example. Switchable or firmly connected to a housing or the like, or is connectable to one of the other two links, depending on the desired translation spread.
  • the KERS clutch assembly 26 includes a memory-side KERS gear set 98 including a KERS pinion connected to the drive shaft of the KERS memory 24.
  • the memory-side wheel set 98 in the present case includes two further gears, one of which meshes with the KERS pinion and of which the other is in engagement with the KERS pinion or just that KERS wheel.
  • the KERS clutch assembly 26 further includes a transmission-side gearset 100.
  • the transmission-side gearset is parallel to the memory-side gearset 98 and has a corresponding associated one for each wheel of the memory-side gearset 98 (apart from the KERS pinion) (coaxial) wheel on.
  • the KERS clutch assembly 26 herein includes a first KERS clutch 102 and a second KERS clutch 104.
  • the first KERS clutch 102 connects two coaxial wheels of the accumulator and gearbox side gearsets.
  • the second KERS clutch 104 connects two other wheels of the transmission gear set.
  • the KERS couplings 102, 104 may each be designed as wet-running multi-disc clutches, or as fluid clutches.
  • the gear-side gear set 100 is engaged with an input of the dual-clutch transmission.
  • the transmission-side gearset 100 is connected via an intermediate gear 106 with a fixed gear, which is fixed to the inner shaft of the input shaft assembly 82 and which is assigned to the forward gear stages 5, 7 in the manner of a double use.
  • switched clutch for the gear ratio 1 as shown, via the wheelset to the first Output shaft 88, and from there via the output gear 92 to the differential 18th
  • the power flow shown is preferably provided for the charging process of the KERS memory.
  • the unloading is preferably in the middle and higher gear ratios.
  • a shift clutch associated with these gear stages can be closed.
  • the clutch for the gear 5 may be closed, so that power from the KERS memory then via the KERS clutch assembly 26 and the idler 106 is guided directly to the second output shaft 90, and from there to the differential 18.
  • drive power from the KERS memory via the first partial transmission 84 can be performed on the output (for this purpose, of course, the associated friction clutch of the dual clutch assembly 80 of the first partial transmission 84 is opened).
  • the connected KERS clutch 102 or 104 may not be fully closed, but is operated in slippage.
  • KERS couplings 102, 104 Of the two KERS couplings 102, 104, one may be dedicated to charge the KERS memory and the other to discharge. However, this is dependent on the respective translations, which are set up by the memory-side gearset 98 and the gear-side gearset 100.
  • FIG. 2 also shows in schematic form a hydraulic assembly 30 'connected to the dual clutch 80, the KERS reservoir 24 and the KERS clutch assembly 26 and, for example, additionally connectable to the sub-transmissions 84, 86, For example, in order to cool the wheelsets therein and / or gear ratios and interpreted.
  • 3 shows a further embodiment of a hydraulic arrangement 30 ", which generally corresponds in terms of structure and mode of operation to the hydraulic arrangement 30 of Fig. 1. The same elements are therefore identified by the same reference numerals.
  • the hydraulic assembly 30 "of FIG. 3 is generally configured for a powertrain having a dual clutch transmission with a dual clutch assembly 80 and a KERS clutch assembly 26" including two KERS clutches 102, 104, similar to FIG Layout of FIG. 2.
  • the hydraulic arrangement 30 “includes two hydraulic actuators 36, 36A for the two clutches of the dual clutch arrangement 80.
  • actuating pump 32 and actuating electric motor 40 for the hydraulic actuator 36 known from FIG. 1
  • FIG Actuating pump 32A and an actuating electric motor 40A provided for the second hydraulic actuator 36A.
  • a corresponding identical arrangement is provided which includes a KERS pump 46A, the Pressure port with the other KERS actuator 50A for actuating the first KERS coupling 102 is connected.
  • the additional KERS pump 46A could be driven by a corresponding additional KERS electric motor 54A.
  • the further KERS pump 46A is driven by means of an electric motor 112, via a first freewheel 114.
  • the electric motor 112 is also connected via a second freewheel 116 to the vacuum pump 72 for evacuating the accumulator housing 70.
  • the freewheels 14, 116 are designed such that drive power is transmitted from the common electric motor 112 in one direction of rotation to the further KERS pump 46A, but not to the vacuum pump 72, and vice versa in the other direction of rotation. power is transferred to the vacuum pump 72, but not to the further KERS pump 46A.
  • the first cooling path 62 is provided for cooling by the two friction clutches of the dual clutch assembly 80.
  • the second cooling path 64 is provided for cooling of both clutches of the KERS clutch assembly 26. 3 shows, in a schematic form, only the memory-side wheelset 98. For reasons of a clear representation of the gear-side wheelset 100 and the other components of the drive train are not shown.
  • the hydrodynamic fluid coupling 117 shown in FIG. 4 is designed as a control clutch whose filling volume or degree of filling can be adjusted in order to be able to set the transmission behavior of the fluid coupling 117.
  • the fluid coupling 117 includes an impeller 118 and a turbine wheel 120.
  • the present choice of these terms is for purposes of illustration only. Since power is to be transmitted in both the one direction and the other direction via the fluid coupling 117, this choice of designations is not to be understood as limiting.
  • the impeller 118 is connected to a shaft portion which is rotatably connected to a wheel of the gear-side gear set 100.
  • the turbine 120 is connected to a shaft portion on which a wheel of the memory-side gear set 98 is fixed.
  • the impeller 118 may also be connected to the storage side gear set 98, and the turbine wheel 120 to the gear side gear set 100.
  • One of the two fluid coupling wheels 118, 120 preferably forms a housing 122, which consequently rotates during operation.
  • the housing 122 engages over the other wheel (in this case the impeller 8) and is sealed off from the shaft connected to the impeller 8.
  • the shaft connected to the impeller 118 (or the With the turbine wheel 120 connected shaft) is presently designed as a hollow shaft 124, via the hydraulic fluid for actuating or filling the fluid coupling 1 7 can be supplied.
  • one or more discharge openings 126 are provided in the manner of throttle openings or orifices.
  • the degree of filling of the fluid coupling 117 is adjustable by means of the KERS pump 46 and the KERS electric motor 54.
  • an unspecified pressure port of the KERS pump 46 is connected directly to the filling port of the fluid coupling 117.
  • the function of the discharge opening 126 in the form of a throttle can in this case facilitate the controllability of the state of the fluid coupling 117.
  • the fluid in the interior of the fluid coupling 117 is exchanged continuously, so that the fluid coupling 117 is also cooled in this way at the same time.
  • fluid coupling 117 is usable both in the KERS clutch assembly 26 of FIG. 1, and in the KERS clutch assemblies 26, 26 "of Figures 2 and 3.
  • FIGS. 5 and 6 show alternative embodiments for driving the vacuum pump 72.
  • 5 shows that, starting from the embodiment of FIG. 3, it is also possible to arrange switchable couplings between the common electric motor 112 and the vacuum pump 72 or the KERS pump 46A instead of the freewheels 114, 116.
  • the vacuum pump 72 may be connected to the KERS electric motor 54 of the other KERS pump 46 via another clutch or freewheel 116 ", in which case the KERS electric motor may be connected 54 and the KERS pump 46 may be provided a clutch 114 "or a corresponding freewheel.
  • FIG. 6 shows another alternative in which the common motor 112 is rigidly connected to the vacuum pump 72.
  • the common motor 112 is connected via a freewheel 114 "'with the other KERS pump 46A.
  • FIG. 7 shows in schematic form a drive train 10, as may be formed, for example, by the drive trains of FIGS. 1, 2 or 3, and also shows a control device 130.
  • the control device 130 has an interface 132 with the drive train 10
  • Sensor signals 134, transmission speeds 136, flywheel speed 138 and cooling oil temperature 140 are detected, for example, for transmission to a flow manager 150.
  • a KERS torque 142 and a clutch torque 144 are detected.
  • the KERS torque 142 is the torque currently transmitted via a respective active KERS clutch 102 or 04.
  • the clutch torque 144 is the torque currently transmitted via an active clutch of the friction clutch assembly 14.
  • KERS torque 142 and flywheel speed 38 are applied to a thermal model 148 of the KERS clutches.
  • the output of this thermal model 148 is connected to the flow manager 150.
  • Clutch speed 36 is input to a thermal model 146 of a friction clutch assembly 14, wherein the thermal model 146 is also connected to the flow manager 150.
  • the flow manager 150 includes a clutch cooling manager, a KERS clutch cooling manager, and a transmission cooling manager formed as individual blocks within the flow manager 150. These individual cows Management managers pass respective desired volumetric flows for the cooling of the clutches, the KERS clutches and the transmission to an oil system manager 152. Within the oil system manager 152, a calculation of the necessary fluid flow and the respective pump speed to be specified takes place. Furthermore, a calculation takes place in which rotation mode the respective pump is to be driven.
  • respective setpoint values of the rotational speed and the direction of rotation of the pump to be driven go to a motor control 154 for the respective electric motor, and from there to a power stage 156 of the respective electric motor, whereby the corresponding effect results within the drive train 10.

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Abstract

Hydraulikanordnung (30) für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (10), der einen Antriebsmotor (12) aufweist, dessen Antriebsleistung über einen Leistungspfad (22) auf angetriebene Räder (20) geführt wird, und der einen KERS-Speicher (24) aufweist, der über eine KERS-Kupplungsanordnung (26) mit dem Leistungspfad (22) koppelbar ist, wobei die Hydraulikanordnung (30) eine KERS-Aktuatoranordnung (50) für die KERS-Kupplungsanordnung (26) aufweist. Dabei weist die KERS-Aktuatoranordnung (50) eine mittels eines Pumpen-Elektromotors (54) angetriebene KERS-Pumpe (46) auf, deren Druckanschluss (48) direkt mit einem KERS-Aktuator (50) verbunden ist.

Description

Hydraulikanordnung für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hydraulikanordnung für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, der einen Antriebsmotor aufweist, dessen Antriebsleistung über einen Leistungspfad auf angetriebene Räder geführt wird, und der einen KERS- Speicher aufweist, der über eine KERS-Kupplungsanordnung mit dem Leistungspfad koppelbar ist, wobei die Hydraulikanordnung eine KERS-Aktuatoranordnung für die KERS-Kupplungsanordnung aufweist.
[0002] Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, der einen Leistungspfad mit einem Antriebsmotor, mit einer Reibkupplungsanordnung, mit einem Stufengetriebe und mit einer Differentialanordnung zur Verteilung von Antriebsleistung auf angetriebene Räder aufweist, wobei der Antriebsstrang ferner einen KERS-Speicher aufweist, der über eine KERS-Kupplungsanordnung mit dem Leistungspfad koppelbar ist, und der eine Hydraulikanordnung aufweist, insbesondere eine Hydraulikanordnung der oben beschriebenen Art. [0003] Auf dem Gebiet der Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge unterscheidet man generell zwischen klassischen Antriebssträngen mit Verbrennungsmotor, Hybrid- Antriebsantriebssträngen, die einen Verbrennungsmotor und einen elektrischen Antriebsmotor aufweisen, sowie elektrischen Antriebssträngen, die ausschließlich einen Elektromotor als Antriebsmotor aufweisen. Zum Betrieb eines Elektromotors als Antriebsmotor sind Energiespeicher vorgesehen, die in der Regel als Akkumulatoren oder Kondensatoren ausgebildet sind, jedoch auch wasserstoffbasiert sein können, bspw. in Verbindung mit einer Brennstoffzelle.
[0004] Bei all diesen Antriebssträngen kann ein Bedarf danach bestehen, kinetische Energie während eines Bremsvorganges eines Fahrzeugs zumindest kurzfristig zwischenzuspeichern, um diese Energie zu einem späteren Zeitpunkt als Antriebsenergie bereitstellen zu können. In Antriebssträngen mit einer elektrischen Maschine ist es bekannt, diese bei einem Bremsvorgang als Generator zu betreiben, wobei die aus der kinetischen Bremsenergie gewonnene elektrische Leistung bspw. zum Aufladen von Akkumulatoren verwendbar ist. Eine solche Art der kinetischen Energierückgewinnung wird auch als Rekuperation oder als elektrisches KERS (Kinetic Energy Recovery System) bezeichnet.
[0005] Elektromechanische KERS-Systeme mit sehr hohem Wirkungsgrad verwenden elektrische Maschinen im Generatorbetrieb bei relativ hohen Drehzahlen. Der Rotor eines solchen Generators kann hierbei auch als Schwungrad dienen, was in der Regel bedingt, dass sich der Rotor von dem Leistungspfad abkoppeln lässt. Die in einem solchen Rotor gespeicherte kinetische Energie kann dabei je nach Bedarf entweder wieder unmittelbar in kinetische Antriebsenergie umgewandelt werden, kann jedoch auch in elektrische Energie umgewandelt werden, indem der Generator von einem Leerlaufbetrieb in einen Ladebetrieb übergeht. Hierbei können bspw. Akkumulatoren oder auch Hochleistungskondensatoren aufgeladen werden.
[0006] Eine dem Grunde nach sehr alte Art der Rückgewinnung von kinetischer Antriebsenergie ist ein sog. mechanisches KERS, wobei ein rotierendes Schwungradsystem als Zwischenspeicher verwendet wird. Gegenüber elektrischen und elektromechani- schen KERS-Systemen wird dieses System heutzutage wieder als interessant erachtet, da die Lebensdauer quasi unbegrenzt ist, jedenfalls im Vergleich zu elektrischen Speichern wie Akkumulatoren und Kondensatoren, die in der Regel mit der Zeit degradieren, häufig in Abhängigkeit von der Anzahl der durchgeführten Lade- und Entladezyklen.
[0007] Aus dem Dokument DE-C-891503 ist ein Omnibus-Antrieb unter Verwendung eines Schwungmassenkreisels bekannt. Der Antrieb soll insbesondere dann sinnvoll sein, wenn der Omnibus häufigen Geschwindigkeitswechseln ausgesetzt ist. Der Antrieb beinhaltet einen mit mechanischer Energie aufladbaren Schwungmassenkreisel. Ferner beinhaltet der Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor. Der Verbrennungsmotor kann den Omnibus über eine Strömungskupplung oder einen hydraulischen Wandler, ein Wechselgetriebe und eine Gelenkwelle antreiben. Ein mit senkrechter Achse angeordneter Schwungmassenkreisel ist über ein Kegelradgetriebe und eine hydraulische Kupplung bzw. einen Wandler mit dem Getriebe verbunden. Durch wechselweises oder gleichzeitiges Einschalten der Kupplungen bzw. Wandler kann das Fahrzeug entweder von dem Verbrennungsmotor oder von dem Schwungmassenkreisel bzw. gleichzeitig von beiden angetrieben werden. Gegebenenfalls kann zwischen Motor und Getriebe eine Freilaufkupplung zwischengeschaltet sein. Die Energieaufnahme des Schwungmassenkreisels erfolgt entweder durch Erhöhen der Antriebsleistung des Verbrennungsmotors oder durch Beschleunigung des Kreisels aus Bremsenergie.
[0008] Aktuellere Konzepte zur Verwendung eines solchen Schwungmassenspeichers beinhalten in der Regel ein stufenloses Getriebe (CVT), das zwischen
Schwungmassenspeicher und Antriebsstrang (bspw. Fahrzeuggetriebe) angeschlossen werden kann. Bei einem derartigen bekannten Antriebsstrang (DE 10 2007 033 577 A1) beinhaltet die Anbindung des Schwungmassenspeichers an den Leistungspfad ferner eine Trennkupplung. Durch das stufenlose Getriebe soll es möglich sein, den Schwungmassenspeicher auf hohe Drehzahlen von mindestens 30.000 Upm, bevorzugt
60.000 Upm auszulegen. Dies soll es ermöglichen, den Schwungmassenspeicher baulich kompakt zu realisieren. Die Trennkupplung kann vorgesehen sein, um Schleppverluste zu vermeiden bzw. eine Standabkopplung realisieren zu können.
[0009] Ein weiteres mechanisches KERS-System mit einem stufenlosen Getriebe ist aus dem Dokument DE 10 2010 062 789 A1 bekannt. Das stufenlose Getriebe bzw. ein Variator anderer Art soll dazu verwendet werden, um Antriebsleistung eines Elektromotors und Antriebsleistung aus einem Schwungmassenspeicher geeignet zu summieren.
[0010] Das Dokument DE 10 2010 009 405 A1 offenbart ein elektromechani- sches KERS-System, bei dem ein elektrischer Läufer mit einer Welle eines Kraftfahrzeuges mechanisch gekoppelt ist und bei dem ein Schwungmassenkörper bei Bedarf magnetisch mit dem Läufer direkt koppelbar ist.
[0011] Das Dokument DE 32 24 982 A1 offenbart einen weiteren Antriebsstrang, bei dem Antriebsleistung eines Verbrennungsmotors und Antriebsleistung aus einem Schwungradspeicher über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler sowie eine Freilaufvorrichtung überlagerbar sind.
[0012] Ein Antriebsstrang mit einem Schwungmassenspeicher und einer KERS-Kupplungsanordnung zur Anbindung des Schwungmassenspeichers an einen Leistungspfad ist aus dem Dokument WO 201 1/080512 A1 bekannt. Die hier verwendete KERS-Kupplungsanordnung beinhaltet einen speicherseitigen Radsatz und einen leis- tungspfadseitigen Radsatz. Der speicherseitige Radsatz und der leistungspfadseitige Radsatz sind über wenigstens zwei Lamellenkupplungen miteinander gekoppelt, die mittels geeigneter Aktuatoren betätigbar sind. Über die Radsätze wird der Leistungspfad, je nach eingeschalteter Kupplung, mit unterschiedlicher Übersetzung mit dem Schwungmassenspeicher verbunden. Eine der Übersetzungen kann für das Laden des Schwungmassenspeichers verwendet werden, die andere Übersetzung für das Entladen des Schwungmassenspeichers.
[0013] Die mehrfachen Kupplungen können jedoch auch in unterschiedlichen Übersetzungen jeweils zum Laden oder Entladen verwendet werden. Die als Lamellenkupplungen ausgebildeten Kupplungen können als Lastschaltkupplungen ausgebildet sein, so dass Übergänge von einer zur anderen Kupplung ohne Kraftunterbrechung durchgeführt werden können. [0014] Der leistungspfadseitige Radsatz wird vorzugsweise mit der Eingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes verbunden. Die Reibkupplungen sind normalerweise offene Kupplungen.
[0015] Zur Verbesserung der Effizienz des Schwungmassenspeichers ist es bekannt, ein solches Schwungrad in einem Gehäuse anzuordnen und das Gehäuse über eine Vakuumpumpe zu evakuieren, um aerodynamische Verluste auf einem Minimum zu halten. Eine hierzu verwendbare Vakuumpumpe ist bspw. in dem Dokument DE 196 20 368 C1 offenbart.
[0016] Das Dokument DE 199 23 54 B4 betrifft schließlich ein hydraulisches Betätigungssystem für ein automatisiertes Getriebe, wobei eine Pumpe kraftübertragend mit einem Antriebsmotor oder Getriebe des Fahrzeugs über einen mechanischen Antrieb und über einen Freilaufmechanismus verbunden ist, wobei die Pumpe zudem kraftübertragend mit einem Elektromotor verbunden ist. Der mechanische Antrieb und der Elektromotor sind an einer gemeinsamen Antriebswelle der Pumpe angeschlossen.
[0017] Zur Betätigung der oben beschriebenen KERS-Kupplungsanordnungen ist es generell möglich, elektrische, pneumatische oder hydraulische Aktuatoren zu verwenden. Im Falle von hydraulischen Aktuatoren ist es auch bekannt, ein Hydraulikfluid sowohl zur Aktuierung als auch zur Kühlung von Kupplungen, insbesondere Reibkupplungen zu verwenden.
[00 8] Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Hydraulikanordnung für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang sowie einen Antriebsstrang mit einer solchen Hydraulikanordnung anzugeben.
[0019] Die obige Aufgabe wird bei der eingangs genannten Hydraulikanordnung dadurch gelöst, dass die Aktuatoranordnung eine mittels eines Elektromotors angetriebene KERS-Pumpe aufweist, deren Druckanschluss direkt mit einem KERS- Aktator verbunden ist. Unter einer direkten Verbindung des Druckanschlusses der KERS- Pumpe mit dem KERS-Aktuator wird vorliegend verstanden, dass dazwischen kein Druckregelventll oder Proportionalventil angeordnet ist. Mit anderen Worten kann der von der KERS-Pumpe bereitgestellte Druck bzw. Volumenstrom mittels des Pumpen- Elektromotors eingestellt werden, und zwar insbesondere durch dessen Drehzahl. An der Verbindung zwischen Druckanschluss und KERS-Aktuator kann ein Drucksensor angeordnet sein, um auf diese Weise den Ist-Druck zu erfassen und regeln zu können.
[0020] In manchen Ausführungsformen kann es vorteilhaft sein, wenn die Verbindung zwischen dem Druckanschluss und dem KERS-Aktuator über eine Blende mit einem Niederdruckbereich verbunden ist. Hierdurch kann die Regelbarkeit verbessert werden.
[0021] Der Antriebsstrang kann als rein elektrischer Antriebsstrang ausgebildet sein, ist jedoch vorzugsweise ein Antriebsstrang, bei dem ein Antriebsmotor durch einen Verbrennungsmotor gebildet ist. Der Antriebsstrang kann zusätzlich einen Elektromotor beinhalten, um einen Hybrid-Antriebsstrang zu bilden.
[0022] Der KERS-Speicher weist vorzugsweise wenigstens ein Schwungrad auf. Das Schwungrad ist vorzugsweise auf eine Maximaldrehzahl von wenigstens 10.000 Upm ausgelegt, insbesondere wenigstens 20.000, vorzugsweise wenigstens 30.000 Upm. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Maximaldrehzahl wenigstens
60.000 Upm beträgt.
[0023] Der Durchmesser des Schwungrades kann kleiner sein als 500 mm, insbesondere kleiner als 200 mm. Das Schwungrad kann in einem Speichergehäuse aufgenommen sein, das evakuierbar ist.
[0024] Die Verbindung der KERS-Kupplungsanordnung mit dem Leistungspfad kann insbesondere am Eingang eines Stufengetriebes erfolgen. Die Verbindung kann unmittelbar am Fahrzeug erfolgen, kann jedoch auch indirekt über die Fahrbahn erfolgen. Im Letzteren Fall könnte bspw. ein Antriebsmotor eine Achse eines Fahrzeugs antreiben, und der KERS-Speicher könnte im Bereich einer anderen Achse des Kraftfahrzeuges angeordnet sein und von dieser angetrieben werden bzw. diese antreiben. [0025] Sofern der KERS-Speicher an einen Eingang eines Stufengetriebes angeschlossen ist, können die Übersetzungen des Stufengetriebes (Gangstufen) dazu verwendet werden, um den Betrieb des KERS-Speichers beim Aufladen und beim Entladen zu optimieren, so dass dieser bspw. beim Laden möglichst schnell auf hohe Drehzahlen gebracht werden kann.
[0026] Die KERS-Aktuatoranordnung ist insbesondere eine hydraulische Aktua- toranordnung, insbesondere verwendbar zur Drehzahlanpassung.
[0027] Sofern der Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor, eine Reibkupplungsanordnung und ein Stufengetriebe aufweist, so kann die Hydraulikanordnung vorzugsweise auch dazu verwendet werden, um bspw. die Reibkupplungsanordnung zu betätigen und/oder das Stufengetriebe zu betätigen (im letzteren Fall bspw. Gangstufen ein- und auszulegen).
[0028] Ferner kann die Hydraulikanordnung ggf. zum Kühlen verwendet werden, und zwar von den oben genannten Komponenten des Antriebsstranges oder von weiteren Komponenten, wie bspw. einer elektrischen Maschine.
[0029] Die Verwendung einer elektromotorisch angetriebenen Pumpe, deren Druckanschluss direkt mit einem Aktuator verbunden ist, so dass der von der Pumpe bereitgestellte Druck und/oder Volumenstrom mittels Einstellung der Drehzahl des Elektromotors regelbar ist, wird vorliegend auch als "Pumpenaktuator" bezeichnet.
[0030] Der Antriebsstrang kann ein Doppelkupplungsgetriebe beinhalten. In diesem Fall kann die Anbindung der KERS-Kupplungsanordnung an den Leistungspfad bspw. erfolgen, indem die KERS-Kupplungsanordnung an eines von zwei Teilgetrieben des Doppelkupplungsgetriebes angebunden wird, oder an beide Teilgetriebe. Vorzugsweise erfolgt die Anbindung an einen Eingang eines Getriebes.
[0031] Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst. [0032] Die KERS-Kupplungsanordnung kann generell aufgebaut sein, wie es in dem eingangs genannten Dokument WO 2011/080512 A1 offenbart ist. Auf den Offenbarungsgehalt dieses Dokumentes wird vollumfänglich Bezug genommen.
[0033] Demzufolge kann die KERS-Kupplungsanordnung bspw. wenigstens eine nasslaufende Lamellenkupplung aufweisen, die mittels eines KERS-Aktuators in Form eines Hydraulikzylinders oder dergleichen betätigbar ist, also eines axial wirkenden Zylinders, der eine Axialkraft auf eine solche Lamellenkupplung ausübt.
[0034] Der leistungspfadseitige Radsatz einer solchen KERS- Kupplungsanordnung kann vorzugsweise mit einem Eingang eines Stufengetriebes des Antriebsstranges verbunden sein, bspw. mit einem Gang-Rad eines einer Gangstufe zugeordneten Radsatzes eines Stufengetriebes.
[0035] Vorzugsweise beinhaltet die Verbindung zwischen dem KERS-Speicher und dem Leistungspfad keinen Freilauf oder dergleichen. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn die Kupplung oder Kupplungen der KERS-Kupplungsanordnung vollständig zu öffnen sind, so dass im rein verbrennungsmotorischen Betrieb Schleppverluste vermieden werden können.
[0036] Während eine Lamellenkupplung als Teil der KERS- Kupplungsanordnung im Stand der Technik gut beschrieben ist und auch die Ansteuerung einer solchen Kupplung im Stand der Technik hinreichend beschrieben ist, hat eine Lamellenkupplung jedoch generell den Nachteil, dass diese selbst dann, wenn sie nicht betätigt ist, gewisse Schleppverluste hervorruft.
[0037] Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist es daher bevorzugt, wenn die KERS-Kupplungsanordnung wenigstens eine Strömungskupplung aufweist, also eine hydrodynamische Kupplung. [0038] Dieser Gedanke wird unabhängig von der oben beschriebenen Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 als eigene Erfindung angesehen.
[0039] Eine Strömungskupplung ermöglicht eine hydrodynamische Leistungsübertragung. Diese kann im einfachsten Fall durch zwei Turbinenräder erfolgen, von denen eines häufig als Pumpenrad und das andere als Turbinenrad bezeichnet wird. Generell ist es jedoch auch möglich, die Strömungskupplung mit einem Reaktionsglied auszustatten, das auch Leitrad genannt wird. In diesem Fall bildet die Strömungskupplung einen hydrodynamische Drehmomentwandler. Eine Strömungskupplung hat insbesondere den Vorteil, dass auch hohe Drehzahlunterschiede mit hohem Wirkungsgrad ausgeglichen werden können, also eine Drehzahlanpassung vergleichsweise einfach erfolgen kann. Dies begünstigt die Verwendung von KERS-Speichern in Form von Schwungrädern, die sehr hohe Nenn- bzw. Maximaldrehzahlen aufweisen.
[0040] Mit anderen Worten kann ein solches Schwungrad bei gutem Schaltkomfort aufgeladen als auch entladen werden. Hydrodynamische Strömungskupplungen haben zudem eine vergleichsweise lange Lebensdauer und benötigen in der Regel keine Wartung.
[0041] Von besonderem Vorzug ist es, wenn die Strömungskupplung einen einstellbaren Füllgrad aufweist bzw. eine veränderliche Befüllung ermöglicht. Hierdurch kann der Betriebspunkt auf vergleichsweise einfache Weise eingestellt und das Übertragungsverhalten der Strömungskupplung im Betrieb insbesondere stufenlos verändert werden.
[0042] Die Befüllung ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass ein Hydraulikfluid über einen Befüllanschluss zugeführt wird und über einen Entleerungsanschluss wieder abgeführt wird. Das Hydraulikfluid kann ein spezielles Hydraulikfluid für die Strömungskupplung sein. Als Hydraulikfluid kann jedoch auch das Getriebeöl verwendet werden, wobei der Tank dann durch den Getriebeölsumpf dargestellt wird. Der Querschnitt des Entleerungsabflusses ist vorzugsweise kleiner als der des Befüllanschlusses, so dass er nach der Art einer Drossel oder Blende wirkt. Demzufolge erfolgt auch während des Betriebs, also während der Zufuhr von Hydraulikfluid zu der Strömungskupplung, ein ständiger Austausch des darin aufgenommenen Fluides, so dass das Hydraulikfluid auch zur Kühlung verwendet werden kann. Denn bei Einsatz der Strömungskupplung zur Übertragung von Leistung bei hohen unterschiedlichen Drehzahlen wird das Hydraulikfluid im Inneren der Strömungskupplung erwärmt.
[0043] Der KERS-Aktuator ist bei einer solchen Variante nicht als separates Bauelement bereitgestellt, sondern wird dadurch realisiert, dass der Volumenstrom zu der Strömungskupplung bzw. der bereitgestellte Druck auf geeignete Art und Weise geregelt wird.
[0044] Von besonderem Vorzug ist es, wenn eine Befüllung der Strömungskupplung im Betrieb veränderlich ist, wobei der Druckanschluss der KERS-Pumpe direkt mit einem Befüllanschluss der Strömungskupplung verbunden ist.
[0045] Bei dieser Variante wird ein Pumpenaktuator der oben beschriebenen Art verwendet, um das Übertragungsverhalten der Strömungskupplung einzustellen. Der KERS-Aktuator ist hierbei quasi in die Strömungskupplung integriert. Über die Drehzahl bzw. die Umdrehungen lässt sich aus der Charakteristik der KERS-Pumpe der Volumenstrom ermitteln, mit dem die Strömungskupplung befüllt wird. Hieraus lässt sich der Füllgrad der Strömungskupplung ermitteln, und folglich das Übertragungsverhalten der Strömungskupplung regeln.
[0046] Die Strömungskupplung weist vorzugsweise radial außenliegende Ab- spritz-Drosselöffnungen auf, über die die Strömungskupplung vorzugsweise vollständig entleerbar ist, insbesondere durch Zentrifugalkräfte. In letzterem Fall können etwaige Schleppverluste minimiert werden oder sogar zu Null werden. Folglich können insbesondere im stationären Betrieb des Antriebsstranges Schleppverluste vermieden werden.
[0047] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, ist in dem Leis- tungspfad eine Reibkupplungsanordnung angeordnet, wobei eine Fluidversorgungseinrichtung dazu ausgebildet ist, von einem Kühlfluidvolumenstrom einen ersten Teilvolumenstrom zur Kühlung der Reibkupplungsanordnung und einen zweiten Teilvolumenstrom zur Kühlung der KERS-Kupplungsanordnung abzuzweigen.
[0048] Mit anderen Worten kann ein von einer Fluidversorgungseinrichtung der Hydraulikanordnung bereitgestellter Kühlfluidvolumenstrom in die zwei Teilvolumenströme aufgeteilt werden, wobei jeder der Teilvolumenströme in einem Zustand auch Null sein kann.
[0049] Bei dieser Ausführungsform kann die Hydraulikanordnung dazu verwendet werden, sowohl eine Reibkupplungsanordnung des Antriebsstranges, wie bspw. eine Doppelkupplungsanordnung eines Doppelkupplungsgetriebes in Form von zwei Lamellenkupplungen, zu kühlen, und die gleiche Fluidversorgungseinrichtung dazu verwendet werden, eine KERS-Kupplungsanordnung zu kühlen. Diese Variante ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die KERS-Kupplungsanordnung eine oder mehrere Lamellenkupplungen aufweist. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Fluidversorgungseinrichtung dazu ausgebildet ist, das Verhältnis der Teilvolumenströme bedarfsweise zu ändern. Hierbei wird insbesondere ein Umschalten auf feste Werte ermöglicht, bspw. in einem Verhältnis von 70:30 bzw. 30:70 oder Ähnliches. In einer Variante kann das bedarfsweise Ändern des Verhältnisses der Teilvolumenströme bspw. durch Umkehr der Drehrichtung eines Elektromotors erfolgen, der eine entsprechend ausgebildete Pumpe der Fluidversorgungseinrichtung antreibt. Im letzteren Fall kann auf ein entsprechendes Wegeventil zur Umschaltung verzichtet werden.
[0050] Die Pumpe der Fluidversorgungseinrichtung kann bspw. als Gerotor- Pumpe mit Umkehrring ausgebildet werden.
[0051] In der oben genannten Ausführungsform ist es generell vorteilhaft, wenn der Kühlfluidvolumenstrom von einer einzelnen elektromotorisch angetriebenen Kühlpumpe bereitgestellt wird, wie bspw. einer solchen Gerotor-Pumpe mit Umkehrring. [0052] Demzufolge ist es vorteilhaft, wenn die Kühlpumpe ein Umschaltelement aufweist, um den Kühlfluidvolumenstrom entweder überwiegend zu der Reibkupplungsanordnung oder überwiegend zu der KERS-Kupplungsanordnung zu leiten.
[0053] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, weist der KERS- Speicher ein mittels einer Vakuumpumpe entleerbares bzw. evakuierbares Speichergehäuse auf, wobei die Hydraulikanordnung ferner eine Betätigungspumpe aufweist, die einen Volumenstrom für einen Hydraulikaktuator bereit stellt, und wobei die Vakuumpumpe und die Betätigungspumpe mittels eines gemeinsamen Elektromotors antreibbar sind.
[0054] Bei dieser Ausführungsform beinhaltet die Hydraulikanordnung einen "Pumpenaktuator" der oben genannten Form, also eine mittels eines Elektromotors angetriebene Pumpe zum Bereitstellen eines Druckes für einen Hydraulikaktuator, bspw. eines Druckes zum Betätigen einer Kupplung einer Reibkupplungsanordnung oder dergleichen.
[0055] Gemäß diesem Aspekt der Erfindung wird diese Betätigungspumpe gemeinsam mit einer Vakuumpumpe von einem gemeinsamen Elektromotor angetrieben.
[0056] Bei diesem Aspekt kann folglich die Anzahl der Elektromotoren reduziert werden.
[0057] Vorzugsweise erfolgt die Verwendung des gemeinsamen Elektromotors zum Betreiben der Vakuumpumpe im stationären Betrieb nicht dauerhaft sondern intermittierend. Mit anderen Worten wird das Speichergehäuse entleert, und erst wenn sich aufgrund von Leckagen an Dichtungen oder dergleichen, der Druck in dem Speichergehäuse wieder über einen Schwellenwert hinaus erhöht hat, wird die Vakuumpumpe erneut benötigt.
[0058] Auch zum Antreiben der Betätigungspumpe wird der Elektromotor in der Regel allenfalls abschnittsweise verwendet. Demzufolge ist es im Betrieb in der Regel unproblematisch, denselben Elektromotor zum Antrieb der Vakuumpumpe und zum Antrieb einer Betätigungspumpe zu verwenden. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Betätigungspumpe mit einer höheren Priorisierung angetrieben wird als die Vakuumpumpe, da eine nicht-antreibende Vakuumpumpe allenfalls eine Verringerung des Wirkungsgrades des KERS-Speichers mit sich bringt, eine Betätigung eines Aktuators in einem Antriebsstrang jedoch in der Regel relevante Komfortaspekte oder Sicherheitsaspekte beinhaltet.
[0059] Die Vakuumpumpe und die Betätigungspumpe können auf einer gemeinsamen Achse liegen, können jedoch auch auf verschiedenen Achsen liegen, die jedoch vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet sind.
[0060] Besonders bevorzugt ist es, wenn der gemeinsame Elektromotor über einen Freilauf oder eine Verbindungskupplung mit der Betätigungspumpe und/oder der Vakuumpumpe gekoppelt ist.
[0061] Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Vakuumpumpe drehrichtungsabhängig ist, wie bspw. eine Pneumatikpumpe. Bei einer drehrichtungsunabhängigen Pumpe wie eine Membranpumpe, kann ein solcher Freilauf zwischen Elektromotor und Vakuumpumpe entfallen.
[0062] Demzufolge ist es in einer Variante möglich, die Vakuumpumpe immer nur dann anzutreiben, wenn auch die Betätigungspumpe anzutreiben ist.
[0063] Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn der gemeinsame Elektromotor über einen ersten Freilauf mit der Betätigungspumpe gekoppelt ist und über einen zweiten Freilauf mit der Vakuumpumpe gekoppelt ist, wobei der erste und der zweite Freilauf entgegengesetzt sind, so dass in einer ersten Drehrichtung des gemeinsamen Elektromotors die Betätigungspumpe angetrieben wird und in einer zweiten Drehrichtung die Vakuumpumpe angetrieben wird. [0064] Bei dieser Variante können die Betätigungspumpe und die Vakuumpumpe alternativ betrieben werden, wobei die Betätigungspumpe in der Regel Vorrang hat.
[0065] Die Betätigungspumpe kann, wie oben erläutert, bspw. zur Betätigung einer Reibkupplung einer Doppelkupplung eines Doppelkupplungsgetriebes verwendet werden.
[0066] Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn die Betätigungspumpe als KERS-Pumpe für eine KERS-Kupplungsanordnung ausgebildet ist.
[0067] Wenn die KERS-Kupplungsanordnung zwei oder mehr KERS- Kupplungen beinhaltet, kann die Vakuumpumpe mit Elektromotoren von zwei oder mehr solchen Betätigungspumpen koppelbar sein, bspw. über jeweilige Freiläufe. In diesem Fall kann bei einem Rückwärtsdrehen von jedem Elektromotor ein Vakuum erzeugt werden.
[0068] Die obige Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, der einen Leistungspfad mit einem Antriebsmotor, mit einer Reibkupplungsanordnung, mit einem Stufengetriebe und mit einer Differentialanordnung zur Verteilung von Antriebsleistung auf angetriebene Räder aufweist, der einen KERS- Speicher aufweist, der über eine KERS-Kupplungsanordnung mit dem Leistungspfad koppelbar ist, und der eine Hydraulikanordnung aufweist, insbesondere eine Hydraulikanordnung der oben beschriebenen Art, wobei die Hydraulikanordnung einen Hydraulikaktu- ator für die Reibkupplungsanordnung und einen KERS-Aktuator für die KERS- Kupplungsanordnung aufweist, wobei die Hydraulikanordnung ferner eine Steuereinrichtung aufweist, die in Abhängigkeit von Zustandsgrößen des Antriebsstranges der Reibkupplungsanordnung und/oder der KERS-Kupplungsanordnung Kühlfluid zuführt.
[0069] Die Steuereinrichtung wird dabei vorzugsweise dazu verwendet, eine Fluidversorgungseinrichtung dazu anzusteuern, einen Kühlfluidvolumenstrom in einen ersten Teilvolumenstrom und einen zweiten Teilvolumenstrom aufzuteilen, wie oben beschrieben. [0070] Der Antriebsstrang beinhaltet vorzugsweise ein Doppelkupplungsgetriebe, das mechanisch hybridisiert ist, und zwar mittels des KERS-Speichers. Ein solcher mechanischer KERS-Speicher kann anstelle einer elektrischen Maschine verwendet werden, die zur Hybridisierung des Antriebsstranges bzw. des Doppelkupplungsgetriebes ausgelegt ist. Eine Aktuatoranordnung für diesen Antriebsstrang beinhaltet vorzugsweise wenigstens einige der folgenden Komponenten: a) Betätigung der ersten Teilkupplung, die dem ersten Teilgetriebe zugeordnet ist (für Gänge 1 , 3 etc.), b) Betätigung der zweiten Teilkupplung, die dem zweiten Teilgetriebe zugeordnet ist (Gangstufen 2, 4, 6, Rückwärtsgang etc.), c) Bereitstellen eines Kühlfluidstromes für die zwei Teilkupplungen, d) Betätigung einer ersten KERS-Kupplung e) Betätigung einer zweiten KERS-Kupplung (optional), f) Bereitstellen von Kühlfluid für die zwei KERS-Kupplungen, g) Erzeugen eines Vakuums für das Speichergehäuse des KERS- Speichers, h) optionale Betätigung einer Parksperre des Fahrzeugs mittels einer Park- by-wire-Schnittstelle,
") Betätigung von Getriebeschaltungen des ersten und des zweiten Teilgetriebes des Doppelkupplungsgetriebes. [0071] In einer Variante können die Maßnahmen i) und h) miteinander kombiniert werden, bspw. durch Verwendung von einer oder zwei Schaltwalzen und/oder durch Verwendung von geeigneten hydraulischen Aktuatoren.
[0072] Für die Maßnahmen a) und b) ist es bevorzugt, wenn hierfür jeweils eigene Pumpenaktuatoren verwendet werden. Ferner ist es bevorzugt, wenn für die erste KERS-Kupplung und ggf. jede weitere KERS-Kupplung (Maßnahmen d) und e) ebenfalls jeweils eigene Pumpenaktuatoren verwendet werden.
[0073] Die Maßnahmen c) und f) können mittels einer einzelnen Pumpe realisiert werden, die bspw. als umschaltbare Gerotor-Pumpe ausgebildet ist. Die Maßnahme g) kann bspw. mit einer der Maßnahmen d) oder e) kombiniert werden.
[0074] Für den Fall, dass alle Kupplungen (zwei Reibkupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes und zwei KERS-Kupplungen) gleichmäßig mit Kühlfluid versorgt werden können, kann eine Anpassung der Aufteilung des Kühlfluidvolumenstromes auch entfallen. Anstelle der Verwendung von Freiläufen können auch drehrichtungsabhängige Kupplungen verwendet werden, um ggf. Kosten zu sparen.
[0075] Das Rückwärtsdrehen beider Pumpenmotoren für die KERS- Kupplungen könnte zum Antrieb der Vakuumpumpe verwendet werden, so dass zu jeder Zeit Luft aus dem Schwungradgehäuse abgesaugt werden kann.
[0076] Das KERS-System mit dem KERS-Speicher und der KERS- Kupplungsanordnung kann parallel zu Wellen des Doppelkupplungsgetriebes ausgerichtet werden und kann bspw. radial außen an dem Doppelkupplungsgetriebe angebracht werden, so wie im Stand der Technik Elektromotoren außen an einem solchen Getrieben angebracht werden können, um eine Hybridisierung durchzuführen.
[0077] Sofern die KERS-Kupplungsanordnung mehr als zwei KERS- Kupplungen aufweist, kann eine der KERS-Kupplungen mittels einer elektromotorisch angetriebenen Pumpe betätigt werden, und die anderen zwei KERS-Kupplungen können mittels eines gemeinsamen Kupplungsaktuators (bspw. gemeinsame elektromotorisch angetriebene Pumpe) betätigt werden, wobei die Pumpe vorzugsweise ebenfalls eine Drehrichtungs-Umschalteinrichtung aufweist.
[0078] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
[0079] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Form einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hydraulikanordnung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines
Antriebsstranges mit einer Steuereinrichtung für eine Hydraulikanordnung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hydraulikanordnung;
Fig. 4 in schematischer Form eine Strömungskupplung zwischen einem spei- cherseitigen Rad und einem leistungspfadseitigen Rad, angetrieben durch einen Pumpenaktuator;
Fig. 5 eine schematische Darstellung von einer alternativen Ausgestaltung zum Antrieb einer Vakuumpumpe;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Alternative zum Antrieb einer Vakuumpumpe; und Fig. 7 in schematischer Form eine Steuereinrichtung für einen Antriebsstrang der oben beschriebenen Art.
[0080] In Fig. 1 ist in schematischer Form ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug dargestellt und generell mit 10 bezeichnet. Der Antriebsstrang 10 weist einen Antriebsmotor 12 auf, der bspw. in Form eines Verbrennungsmotors ausgebildet sein kann. Ferner beinhaltet der Antriebsstrang 10 eine Reibkupplungsanordnung 14, die eine Anfahr- und Trennkupplung beinhalten kann. Ausgangsseitig ist die Reibkupplungsanordnung 14 mit einer Getriebeanordnung 16 verbunden, die bspw. als Stufengetriebe in Vorgelegebauweise ausgeführt sein kann. Ein Ausgang der Getriebeanordnung 16 ist mit einem Differential 18 verbunden, mittels dessen Antriebsleistung auf angetriebene Räder 20L/20R verteilbar ist. Antriebsleistung von dem Antriebsmotor 12 wird über einen so gebildeten Leistungspfad 22 auf das Differential 18 übertragen.
[0081] Der Antriebsstrang 10 beinhaltet ferner einen KERS-Speicher (KERS = "kinetic energy recovery System", System zur Rückgewinnung kinetischer Energie) auf, der kinetische Energie in Form eines Drehimpulses speichern kann. Der KERS-Speicher 24 ist über eine KERS-Kupplungsanordnung 26 an den Leistungspfad 22 ankoppelbar, insbesondere an einen Eingang der Getriebeanordnung 16.
[0082] Der Antriebsstrang 10 weist ferner eine Hydraulikanordnung 30 auf. Die Hydraulikanordnung 30 beinhaltet einen Tank bzw. ein Reservoir 31 für Hydraulikfluid, insbesondere Hydrauliköl. Zur Betätigung der Reibkupplungsanordnung 14 ist wenigstens eine Betätigungspumpe 32 vorgesehen. Die Betätigungspumpe 32 weist einen Druckan- schluss 34 auf, der direkt, d.h. ohne Zwischenschaltung eine Proportionalventils oder eines sonstigen Druckregelventils, mit einem Anschluss eines Hydraulikaktuators 36 zum Betätigen der Reibkupplungsanordnung 14 verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem Druckanschluss 34 und dem Hydraulikaktuator 36 ist über eine Betätigungsblende 38 mit dem Tank 31 verbunden. Die Betätigungspumpe 32 ist mittels eines Betätigungs- Elektromotors 40 antreibbar, und zwar in wenigstens einer Drehrichtung, vorzugsweise in zwei Drehrichtungen. Ein Sauganschluss 42 der Betätigungspumpe 32 ist mit dem Tank 31 verbunden. Die Anordnung aus Betätigungs-Elektromotor 40, Betätigungspumpe 32 und Verbindung des Druckanschlusses 34 mit dem Hydraulikaktuator 36 bildet einen "Pumpenaktuator". Es versteht sich, dass die Verbindung zwischen Druckanschluss 34 und Hydraulikaktuator 36 mit einem Druckmessgerät verbunden sein kann, so dass sich der Druck in dieser Verbindung durch Regeln der Drehzahl des Betätigungs- Elektromotors 40 einstellen lässt. Es versteht sich, dass ein hierzu vorgesehenes Steuergerät zum einen mit einem solchen Drucksensor verbunden ist, zum anderen mit einer Leistungselektronik zum Steuern des Betätigungs-Elektromotors 40.
[0083] Die Hydraulikanordnung 30 weist ferner eine KERS-Pumpe 46 auf. Die KERS-Pumpe 46 beinhaltet einen Druckanschluss 48, der direkt mit einem Anschluss eines KERS-Aktuators 50 verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem Druckanschluss 48 und dem KERS-Aktuator 50 ist über eine KERS-Blende 52 mit dem Tank 31 verbunden. Zum Antreiben der KERS-Pumpe 46 dient ein KERS-Elektromotor 54 bzw. Pumpen- Elektromotor 54. Vorzugsweise kann die KERS-Pumpe 46 in zwei Drehrichtungen angetrieben werden. Ein Sauganschluss 56 der KERS-Pumpe 46 ist mit dem Tank 31 verbunden.
[0084] Die KERS-Kupplungsanordnung 26 kann eine nasslaufende Lamellenkupplung beinhalten. In diesem Fall ist der KERS-Aktuator 50 ähnlich aufgebaut wie der Hydraulikaktuator 36, nämlich bspw. in Form eines axial wirkenden, insbesondere einfach wirkenden Hydraulikzylinders. Die Lamellenkupplung kann auf diese Weise dazu eingestellt werden, das volle Drehmoment zu übertragen, oder auch nur ein Teil eines maximalen Drehmomentes. Mit anderen Worten kann die KERS-Kupplungsanordnung 26 in Form einer Lamellenkupplung auch im Schlupf betrieben werden. Die Lamellenkupplung ist vorzugsweise eine "normally open"-Kupplung.
[0085] Der KERS-Speicher 24 kann bspw. dann, wenn eine geeignete Übersetzung in der Getriebeanordnung 16 eingelegt ist, "aufgeladen" werden, indem bspw.
Bremsleistung über die angetriebenen Räder 20, das Differential 18 sowie die Übersetzung der Getriebeanordnung 6 und die geschlossene oder im Schlupf arbeitende KERS- Kupplungsanordnung 26 übertragen wird, um den KERS-Speicher 24 zu beschleunigen. Umgekehrt kann in der Getriebeanordnung 16 eine geeignete Übersetzung eingelegt werden, um den KERS-Speicher 24 zu entladen. Der KERS-Speicher 24 ist vorzugsweise ein rein mechanischer Speicher, könnte jedoch auch mit einer elektrischen Maschine gekoppelt sein.
[0086] Die Hydraulikanordnung 30 weist ferner eine Kühlpumpe 60 auf. Die Kühlpumpe 60 ist mittels eines Kühl-Elektromotors 61 antreibbar, und zwar vorzugsweise in einer Drehrichtung. Ausgehend von der Kühlpumpe 60 erstreckt sich ein erster Kühlpfad 62 hin zu der Reibkupplungsanordnung 14. Ein zweiter Kühlpfad 64 erstreckt sich hin zu der KERS-Kupplungsanordnung 26. Die Kühlpumpe 60 beinhaltet ein Umschaltelement 66, mittels dessen ein an dem Druckanschluss der Kühlpumpe 60 bereitgestellter Kühlvolumenstrom entweder variabel oder aber in wenigstens zwei festen Verhältnissen auf die zwei Kühlpfade 62, 64 aufteilbar ist. In einer Stellung kann bspw. ein überwiegender Anteil des Kühlvolumenstromes zu der Reibkupplungsanordnung 14 geführt werden, die eine oder zwei nasslaufende Lamellenkupplungen beinhalten kann. Ein kleinerer Anteil des Kühlvolumenstromes wird dann optional zu der KERS-Kupplungsanordnung 26 geführt. Dieser kleinere Teil ist vorzugsweise kleiner als 40°, insbesondere kleiner als 30° und insbesondere kleiner als 20°.
[0087] Sofern die KERS-Kupplungsanordnung 26 betätigt wird, wird umgekehrt ein überwiegender Anteil des Kühlvolumenstromes über den zweiten Kühlpfad 64 zu der KERS-Kupplungsanordnung 26 geleitet. In dieser Umschaltstellung ist der über den ersten Kühlpfad 62 geführte Kühlvolumenstrom kleiner als 40 %, insbesondere kleiner als 30 %, und vorzugsweise kleiner als 20 % des an dem Druckanschluss der Kühlpumpe 60 bereitgestellten Kühlvolumenstroms.
[0088] Die Kühlpumpe 60 kann als Gerotor-Pumpe mit Umschaltring ausgebildet sein. Der Kühl-Elektromotor 61 kann mit der Kühlpumpe 60 in eine Einheit integriert sein.
[0089] Die Kühlpumpe 60 und der Kühl-Elektromotor 61 bilden eine Fluidver- sorgungseinrichtung 68 zum Bereitstellen von Kühlfluid aus dem Tank 31. [0090] Der KERS-Speicher 24 weist ein in einem Speichergehäuse 70 drehbar gelagertes Schwungrad auf, das mit einem Eingangsglied der KERS- Kupplungsanordnung 26 verbunden ist. Das Speichergehäuse 70 ist abgedichtet und ist mittels einer Vakuumpumpe 72 evakuierbar. Hierzu ist ein Vakuumpfad 74 vorgesehen, über den Luft oder ein anderes Gas aus dem Speichergehäuse 70 herausgepumpt wird. Ein Druckanschluss der Vakuumpumpe 72 ist mit einem geeigneten Ablass (nicht näher bezeichnet in Fig. 1) verbunden.
[0091] Durch Evakuieren des Speichergehäuses 70 kann der Wirkungsgrad des KERS-Speichers 24 erhöht werden.
[0092] Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, ist die Vakuumpumpe 72 mit dem gleichen Elektromotor verbunden wie die Betätigungspumpe 32. Mit anderen Worten sind die Vakuumpumpe 72 und die Betätigungspumpe 32 mittels eines gemeinsamen Elektromotors 40 antreibbar. Die Vakuumpumpe 72 könnte in gleicher weise an den KERS- Elektromotor 54 angeschlossen werden, so dass die KERS-Pumpe 46 und die Vakuumpumpe 72 mittels eines gemeinsamen Elektromotors (hier dann 54) antreibbar sind.
[0093] Die Hydraulikanordnung 30 kann mit vergleichsweise wenigen Komponenten zur Realisierung der gesamten Funktionalität aufgebaut werden, vorliegend mit nur drei Pumpen und drei Elektromotoren. Sofern die Reibkupplungsanordnung 14 als Doppelkupplung ausgebildet ist, ist eine weitere Pumpe mit Elektromotor vorgesehen. Sofern die KERS-Kupplungsanordnung 26 eine oder mehrere weitere KERS-Kupplungen aufweist, sind entsprechend viele weitere Pumpen und Elektromotoren vorzusehen.
[0094] Die Kombinationen von Elektromotor und Pumpe sind jeweils als "Pum- penaktuator" ausgebildet. In allen Fällen kann vorzugsweise der Druck und/oder der Volumenstrom in den jeweiligen Verbindungen zwischen Druckanschluss und angeschlossener Komponente erfasst werden, um auf diese Weise bspw. den Druck über die Drehzahl des jeweiligen Elektromotors regeln zu können. Insbesondere sind zwischen Druckanschluss 48 und dem jeweiligen Aktuator keine Druckregelventile vorgesehen, insbesondere keine Proportionalventile. Demzufolge lässt sich die Hydraulikanordnung 30 auch in Umgebungen montieren, die die Anforderungen zur Montage von Proportionalventilen nicht erfüllen. Die Montagekosten können daher verringert werden.
[0095] Vorliegend ist die oben beschriebene KERS-Kupplung der KERS- Kupplungsanordnung 26 eine Lamellenkupplung. Die KERS-Kupplung könnte jedoch auch als hydrodynamische Strömungskupplung ausgebildet sein. In diesem Fall ist der KERS-Aktuator 50 durch den zugeordneten Pumpenaktuator gebildet, mittels dessen der Füllgrad der Strömungskupplung variabel einstellbar ist. Folglich kann ein Befüllanschluss einer solchen Strömungspumpe direkt mit dem Druckanschluss der zugeordneten KERS- Pumpe verbunden werden, wobei in diesem Fall vorzugsweise die Drehzahl wenigstens eines Rades einer solchen Strömungspumpe erfasst wird. Ferner kann der Füllgrad der Strömungspumpe vorzugsweise über die Drehzahl/Umdrehungen des Elektromotors und über den Querschnitt von zumindest einer Entleerungsöffnung geregelt werden.
[0096] Der Antriebsstrang 10 kann generell für den Längseinbau in einem Kraftfahrzeug ausgebildet sein, oder für den Quereinbau.
[0097] Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Antriebsstranges 10', der hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Antriebsstrang 10 der Fig. 1 entsprechen kann. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
[0098] Der Antriebsstrang 10' beinhaltet ein Doppelkupplungsgetriebe, mit einer Doppelkupplung 80, die eingangsseitig mit dem Antriebsmotor 12 verbunden ist und die ausgangsseitig mit einer Eingangswellenanordnung 82 verbunden ist, die eine Innenwelle und eine Hohlwelle beinhaltet. Die Innenwelle ist einem Teilgetriebe 84 für die Gangstufen
1 , 3, 5, 7 zugeordnet. Die Hohlwelle ist einem zweiten Teilgetriebe 86 für die Gangstufen
2, 4, 6, R zugeordnet, sowie einer Parksperrenanordnung P.
[0099] Das Doppelkupplungsgetriebe beinhaltet eine erste Ausgangswelle 88 und eine zweite Ausgangswelle 90, die über einen Abtriebsradsatz 92 mit einem Eingangsglied eines Differentials 18 verbunden sind. [00100] Der KERS-Speicher 24 ist so angeordnet, dass seine Drehachse parallel liegt zu den Wellen des Doppelkupplungsgetriebes. Femer beinhaltet der KERS-Speicher 24 vorliegend ein Planetengetriebe 94, insbesondere in Form eines Planetenradsatzes, das ein Glied aufweist, das mit der Welle des Schwungrades verbunden ist, ein Glied, das mit einer Antriebswelle verbunden ist, und ein Glied, das bspw. schaltbar oder fest mit einem Gehäuse oder dergleichen verbunden ist, oder aber mit einem der anderen zwei Glieder verbindbar ist, je nach gewünschter Übersetzungsspreizung.
[00101] Die KERS-Kupplungsanordnung 26 beinhaltet vorliegend einen spei- cherseitigen KERS-Radsatz 98, der ein KERS-Ritzel beinhaltet, das mit der Antriebswelle des KERS-Speichers 24 verbunden ist. Ferner beinhaltet der speicherseitige Radsatz 98 vorliegend zwei weitere Zahnräder, von denen eines mit dem KERS-Ritzel kämmt und von denen das andere mit dem KERS-Ritzel oder mit eben jenem KERS-Rad in Eingriff steht.
[00102] Die KERS-Kupplungsanordnung 26 beinhaltet ferner einen getriebeseiti- gen Radsatz 100. Der getriebeseitige Radsatz ist parallel aufgebaut zu dem speicherseiti- gen Radsatz 98 und weist für jedes Rad des speicherseitigen Radsatzes 98 (abgesehen von dem KERS-Ritzel) ein entsprechendes zugeordnetes (koaxiales) Rad auf. Die KERS- Kupplungsanordnung 26 beinhaltet vorliegend eine erste KERS-Kupplung 102 und eine zweite KERS-Kupplung 104. Die erste KERS-Kupplung 102 verbindet zwei koaxiale Räder des Speicher- und des getriebeseitigen Radsatzes. In gleicher Weise verbindet die zweite KERS-Kupplung 104 zwei andere Räder des Speicher- bzw. getriebeseitigen Radsatzes. Die KERS-Kupplungen 102, 104 können jeweils als nasslaufende Lamellenkupplungen ausgebildet sein, oder als Strömungskupplungen.
[00103] Der getriebeseitige Radsatz 100 steht mit einem Eingang des Doppelkupplungsgetriebes in Eingriff. Vorliegend steht der getriebeseitige Radsatz 100 über ein Zwischenrad 106 mit einem Festrad in Eingriff, das an der Innenwelle der Eingangswellenanordnung 82 festgelegt ist und das den Vorwärtsgangstufen 5, 7 nach der Art einer Doppelnutzung zugeordnet ist. Hierdurch ergibt sich für die Anbindung des KERS- Speichers ein KERS-Leistungsfluss 108, der von dem KERS-Speicher 24 über das Planetengetriebe 94, den speicherseitigen Radsatz 98, eine der zwei KERS-Kupplungen 102, 104, den getriebeseitigen Radsatz 100, das Zwischenrad 106 sowie das Festrad der Vorwärtsgangstufen 5, 7 auf die Innenwelle der Eingangswellenanordnung 82 fließt, und von dort bspw. bei geschalteter Schaltkupplung für die Gangstufe 1 , wie dargestellt, über deren Radsatz auf die erste Ausgangswelle 88, und von da über den Abtriebsradsatz 92 auf das Differential 18.
[00104] Der gezeigte Leistungsfluss ist vorzugsweise für den Ladevorgang des KERS-Speichers vorgesehen. Das Entladen erfolgt vorzugsweise in den mittleren und höheren Gangstufen. Für diesen Fall kann bspw. in dem ersten Teilgetriebe 84 eine diesen Gangstufen zugeordnete Schaltkupplung geschlossen sein. Beispielsweise kann die Schaltkupplung für die Gangstufe 5 geschlossen sein, so dass Leistung von dem KERS-Speicher dann über die KERS-Kupplungsanordnung 26 und das Zwischenrad 106 direkt auf die zweite Ausgangswelle 90 geführt wird, und von da auf das Differential 18. Sofern mit einer Gangstufe des zweiten Teilgetriebes 86 gefahren wird, bspw. Gangstufe 4, kann Antriebsleistung aus dem KERS-Speicher über das erste Teilgetriebe 84 auf den Abtrieb geführt werden (zu diesem Zweck ist natürlich die zugeordnete Reibkupplung der Doppelkupplungsanordnung 80 des ersten Teilgetriebes 84 geöffnet). Ferner versteht sich für diesen Fall, dass die zugeschaltete KERS-Kupplung 102 oder 104 möglicherweise nicht vollständig geschlossen wird, sondern im Schlupf betrieben wird.
[00105] Von den zwei KERS-Kupplungen 102, 104 kann eine dediziert zum Laden des KERS-Speichers ausgelegt sein, und die andere zum Entladen. Dies ist jedoch von den jeweiligen Übersetzungen abhängig, die durch den speicherseitigen Radsatz 98 und den getriebeseitigen Radsatz 100 eingerichtet werden.
[00106] Fig. 2 zeigt ferner in schematischer Form eine Hydraulikanordnung 30', die mit der Doppelkupplung 80, dem KERS-Speicher 24 und der KERS- Kupplungsanordnung 26 verbunden ist, und bspw. zusätzlich mit den Teilgetrieben 84, 86 verbunden sein kann, bspw. um die Radsätze darin zu kühlen und/oder Gangstufen ein- und auszulegen. [00107] In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform einer Hydraulikanordnung 30" gezeigt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Hydraulikanordnung 30 der Fig. 1 entspricht. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
[00108] Die Hydraulikanordnung 30" der Fig. 3 ist generell für einen Antriebsstrang ausgelegt, der ein Doppelkupplungsgetriebe mit einer Doppelkupplungsanordnung 80 aufweist, sowie eine KERS-Kupplungsanordnung 26" aufweist, die zwei KERS- Kupplungen 102, 104 beinhaltet, ähnlich wie bei dem Layout der Fig. 2.
[00109] Die Hydraulikanordnung 30" beinhaltet vorliegend zwei Hydraulikaktua- toren 36, 36A für die zwei Kupplungen der Doppelkupplungsanordnung 80. Neben der aus Fig. 1 bekannten Anordnung aus Betätigungspumpe 32 und Betätigungs-Elektromotor 40 für den Hydraulikaktuator 36 ist eine identische Anordnung aus einer Betätigungspumpe 32A und einem Betätigungs-Elektromotor 40A vorgesehen, und zwar für den zweiten Hydraulikaktuator 36A.
[00110] In entsprechender Weise ist zusätzlich zu der KERS-Pumpe 46 und dem zugeordneten KERS-Elektromotor 54 für den KERS-Aktuator 50 zum Betätigen der zweiten KERS-Kupplung 104 eine entsprechende identische Anordnung vorgesehen, die eine KERS-Pumpe 46A aufweist, deren Druckanschluss mit dem weiteren KERS-Aktuator 50A zum Betätigen der ersten KERS-Kupplung 102 verbunden ist.
[00111] Die weitere KERS-Pumpe 46A könnte von einem entsprechenden weiteren KERS-Elektromotor 54A angetrieben werden. Vorliegend wird die weitere KERS- Pumpe 46A jedoch mittels eines Elektromotors 112 angetrieben, und zwar über einen ersten Freilauf 114. Der Elektromotor 112 ist ferner über einen zweiten Freilauf 116 mit der Vakuumpumpe 72 zum Evakuieren des Speichergehäuses 70 verbunden. Die Freiläufe 14, 116 sind so ausgebildet, dass Antriebsleistung von dem gemeinsamen Elektromotor 112 in einer Drehrichtung auf die weitere KERS-Pumpe 46A übertragen wird, nicht jedoch auf die Vakuumpumpe 72, und umgekehrt in der anderen Drehrichtung Antriebs- leistung auf die Vakuumpumpe 72 übertragen wird, nicht jedoch auf die weitere KERS- Pumpe 46A.
[00112] Der erste Kühlpfad 62 ist zur Kühlung von den beiden Reibkupplungen der Doppelkupplungsanordnung 80 vorgesehen. Der zweite Kühlpfad 64 ist zur Kühlung von beiden Kupplungen der KERS-Kupplungsanordnung 26 vorgesehen. Fig. 3 zeigt in schematischer Form lediglich den speicherseitigen Radsatz 98. Aus Gründen einer übersichtlichen Darstellung sind der getriebeseitige Radsatz 100 und die weiteren Komponenten des Antriebsstranges nicht dargestellt.
[00113] Wie oben erläutert, können anstelle von nasslaufenden Lamellenkupplungen 102 oder 104 in der KERS-Kupplungsanordnung auch Strömungskupplungen vorgesehen sein, bspw. auf die in Fig. 4 dargestellte Art und Weise.
[00114] Die in Fig. 4 dargestellte hydrodynamische Strömungskupplung 117 ist als Stellkupplung ausgebildet, deren Füllvolumen bzw. Füllgrad einstellbar ist, um das Übertragungsverhalten der Strömungskupplung 117 einstellen zu können. Die Strömungskupplung 117 beinhaltet ein Pumpenrad 118 und ein Turbinenrad 120. Die vorliegende Wahl dieser Bezeichnungen dient lediglich Unterscheidungszwecken. Da Leistung sowohl in der einen als auch in der anderen Richtung über die Strömungskupplung 117 zu übertragen ist, ist diese Wahl der Bezeichnungen nicht einschränkend zu verstehen. Das Pumpenrad 118 ist mit einem Wellenabschnitt verbunden, der drehfest mit einem Rad des getriebeseitigen Radsatzes 100 verbunden ist. Umgekehrt ist das Turbinenrad 120 mit einem Wellenabschnitt verbunden, an dem ein Rad des speicherseitigen Radsatzes 98 festgelegt ist. Wie gesagt, das Pumpenrad 118 kann auch mit dem speicherseitigen Radsatz 98 verbunden sein, und das Turbinenrad 120 mit dem getriebeseitigen Radsatz 100.
[00115] Eines der beiden Strömungskupplungs-Räder 118, 120 bildet vorzugsweise ein Gehäuse 122, das folglich im Betrieb umläuft. Das Gehäuse 122 übergreift das andere Rad (hier das Pumpenrad 8) und ist gegenüber der mit dem Pumpenrad 8 verbundenen Welle abgedichtet. Die mit dem Pumpenrad 118 verbundene Welle (oder die mit dem Turbinenrad 120 verbundene Welle) ist vorliegend als Hohlwelle 124 ausgebildet, über die Hydraulikfluid zum Betätigen bzw. Befüllen der Strömungskupplung 1 7 zugeführt werden kann.
[00116] An radial außenliegenden Abschnitten des Gehäuses 122 sind eine oder mehrere Entleerungsöffnungen 126 nach der Art von Drossel- bzw. Blendenöffnungen vorgesehen.
[00117] Der Befüllgrad der Strömungskupplung 117 ist mittels der KERS-Pumpe 46 und des KERS-Elektromotors 54 einstellbar. Zu diesem Zweck ist ein nicht näher bezeichneter Druckanschluss der KERS-Pumpe 46 direkt mit dem Befüllanschluss der Strömungskupplung 117 verbunden.
[00118] Die Funktion der Entleerungsöffnung 126 in Form einer Drossel kann hierbei die Regelbarkeit des Zustandes der Strömungskupplung 117 erleichtern. Jedenfalls wird aufgrund der ständigen Entleerung im Betrieb über die Entleerungsöffnung 126 das Fluid im Inneren der Strömungskupplung 117 fortlaufend ausgetauscht, so dass die Strömungskupplung 117 auf diese Weise auch gleichzeitig gekühlt wird.
[00119] Es versteht sich, dass die Strömungskupplung 117 sowohl in der KERS- Kupplungsanordnung 26 der Fig. 1 verwendbar ist, als auch in den KERS- Kupplungsanordnungen 26, 26" der Figuren 2 und 3. Beispielsweise kann eine Strömungskupplung 1 7 für die erste KERS-Kupplung 102 verwendet werden, wie auch für die zweite KERS-Kupplung 104.
[00120] In den Figuren 5 und 6 sind alternative Ausführungsformen zum Antreiben der Vakuumpumpe 72 dargestellt. Fig. 5 zeigt, dass ausgehend von der Ausführungsform der Fig. 3 statt der Freiläufe 114, 116 auch schaltbare Kupplungen zwischen dem gemeinsamen Elektromotor 112 und der Vakuumpumpe 72 bzw. der KERS-Pumpe 46A angeordnet sein können. [00121] Ferner ist in Fig. 5 gezeigt, dass die Vakuumpumpe 72 über eine weitere Kupplung oder einen weiteren Freilauf 116" mit dem KERS-Elektromotor 54 der anderen KERS-Pumpe 46 verbunden sein kann. In diesem Fall kann zwischen dem KERS- Elektromotor 54 und der KERS-Pumpe 46 ebenfalls eine Kupplung 114" oder ein entsprechender Freilauf vorgesehen sein.
[00122] Fig. 6 zeigt eine weitere Alternative, bei der der gemeinsame Motor 112 starr mit der Vakuumpumpe 72 verbunden ist. Hingegen ist der gemeinsame Motor 112 über einen Freilauf 114"' mit der weiteren KERS-Pumpe 46A verbunden.
[00123] Fig. 7 zeigt in schematischer Form einen Antriebsstrang 10, wie er bspw. durch die Antriebsstränge der Figuren 1 , 2 oder 3 gebildet sein kann, und zeigt ferner eine Steuereinrichtung 130. Die Steuereinrichtung 130 weist eine Schnittstelle 132 mit dem Antriebsstrang 10 auf, über die bspw. Sensorsignale 134, Getriebedrehzahlen 136, Schwungraddrehzahl 138 sowie Kühlöltemperatur 140 erfasst werden, und zwar zur Weiterleitung an einen Strömungsmanager 150. Ferner werden ein KERS-Drehmoment 142 und ein Kupplungs-Drehmoment 144 erfasst. Das KERS-Drehmoment 142 ist das aktuell über eine jeweils aktive KERS-Kupplung 102 oder 04 übertragene Drehmoment. Das Kupplungs-Drehmoment 144 ist das aktuell über eine aktive Kupplung der Reibkupplungsanordnung 14 übertragene Drehmoment.
[00124] Das KERS-Drehmoment 142 und die Drehzahl 38 des Schwungrades werden einem thermischen Modell 148 der KERS-Kupplungen zugeführt. Der Ausgang dieses thermischen Modells 148 ist mit dem Strömungsmanager 150 verbunden. In gleicher weise werden das Kupplungs-Drehmoment 144 sowie eine Getriebe- bzw.
Kupplungsdrehzahl 36 einem thermischen Modell 146 einer Reibkupplungsanordnung 14 eingegeben, wobei das thermische Modell 146 ebenfalls mit dem Strömungsmanager 150 verbunden ist.
[00125] Der Strömungsmanager 150 beinhaltet einen Kupplungs-Kühlmanager, einen KERS-Kupplungs-Kühlmanager und einen Getriebe-Kühlmanager, die als Einzelblöcke innerhalb des Strömungsmanagers 150 ausgebildet sind. Diese einzelnen Küh- lungsmanager geben jeweilige Soll-Volumenströme für die Kühlung der Kupplungen, der KERS-Kupplungen und des Getriebes an einen Ölsystemmanager 152 weiter. Innerhalb des Ölsystemmanagers 152 findet eine Berechnung des notwendigen Fluidstromes und der jeweils vorzugebenden Pumpendrehzahl statt. Ferner findet eine Berechnung statt, in welchem Drehmodus die jeweilige Pumpe anzutreiben ist. Anschließend gehen für jede der Pumpen jeweiligen Sollwerte der Drehzahl und der Drehrichtung der anzutreibenden Pumpe an eine Motorsteuerung 154 für den jeweiligen Elektromotor, und von dort an eine Leistungsstufe 156 des jeweiligen Elektromotors, wodurch sich innerhalb des Antriebsstranges 10 die entsprechende Wirkung ergibt.

Claims

Patentansprüche
1. Hydraulikanordnung (30) für einen Kraftfahrzeug- Antriebsstrang (10), der einen Antriebsmotor (12) aufweist, dessen Antriebsleistung über einen Leistungspfad (22) auf angetriebene Räder (20) geführt wird, und der einen KERS- Speicher (24) aufweist, der über eine KERS-Kupplungsanordnung (26) mit dem Leistungspfad (22) koppelbar ist, wobei die Hydraulikanordnung (30) eine KERS-Aktuatoranordnung (50) für die KERS-Kupplungsanordnung (26) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die KERS-Aktuatoranordnung (50) eine mittels eines Pumpen-Elektromotors (54) angetriebene KERS-Pumpe (46) aufweist, deren Druckanschluss (48) direkt mit einem KERS-Aktuator (50) verbunden ist.
2. Hydraulikanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die KERS-Kupplungsanordnung (26) wenigstens eine Strömungskupplung (117) aufweist.
3. Hydraulikanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Füllgrad der Strömungskupplung (117) im Betrieb veränderlich ist, wobei der Druckanschluss (48) der KERS-Pumpe (46) direkt mit einem Befüllanschluss der Strömungskupplung (117) verbunden ist.
4. Hydraulikanordnung nach einem der Ansprüche 1 - 3 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Leistungspfad (22) eine Reibkupplungsanordnung (14) angeordnet ist, wobei eine Fluidver- sorgungseinrichtung (68) dazu ausgebildet ist, von einem Kühlfluidvolumen- strom einen ersten Teilvolumenstrom zur Kühlung der Reibkupplungsanord- nung (14) und einen zweiten Teilvolumenstrom zur Kühlung der KERS- Kupplungsanordnung (26) abzuzweigen.
5. Hydraulikanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidversorgungseinrichtung (68) dazu ausgebildet ist, das Verhältnis der Teilvolumenströme bedarfsweise zu ändern.
6. Hydraulikanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlfluidvolumenstrom von einer einzelnen elektromotorisch angetriebenen Kühlpumpe (60) bereitgestellt wird.
7. Hydraulikanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlpumpe (60) ein Umschaltelement (66) aufweist, um den Kühlfluidvolumenstrom entweder überwiegend zu der Reibkupplungsanordnung (14) oder überwiegend zu der KERS-Kupplungsanordnung (26) zu leiten.
8. Hydraulikanordnung nach einem der Ansprüche 1 - 7 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass der KERS-Speicher (24) ein mittels einer Vakuumpumpe (72) evakuierbares Speichergehäuse (70) aufweist, wobei die Hydraulikanordnung (30) ferner eine Betätigungspumpe (32; 46A) aufweist, die einen Volumenstrom für einen Hydraulikaktuator (36; 50A) bereit stellt, und wobei die Vakuumpumpe (72) und die Betätigungspumpe (32; 46A) mittels eines gemeinsamen Elektromotors (40; 112) antreibbar sind.
9. Hydraulikanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Elektromotor (112) über einen Freilauf (114, 116) oder eine Verbindungskupplung mit der Betätigungspumpe (46A) und/oder der Vakuumpumpe (72) gekoppelt ist.
10. Hydraulikanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Elektromotor über einen ersten Freilauf (114) mit der Betäti- gungspumpe (46A) gekoppelt ist und über einen zweiten Freilauf (116) mit der Vakuumpumpe (72) gekoppelt ist, wobei der erste und der zweite Freilauf (114, 116) entgegengesetzt sind, so dass in einer ersten Drehrichtung des gemeinsamen Elektromotors (112) die Betätigungspumpe (46 A) angetrieben wird und in einer zweiten Drehrichtung die Vakuumpumpe (72) angetrieben wird.
11. Hydraulikanordnung nach einem der Ansprüche 8 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungspumpe (46A) als KERS-Pumpe für eine KERS- Kupplungsanordnung (26) ausgebildet ist.
12. Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug, der einen Leistungspfad (22) mit einem Antriebsmotor (12), mit einer Reibkupplungsanordnung (14), mit einem Stufengetriebe (16) und mit einer Differentialanordnung (18) zur Verteilung von Antriebsleistung auf angetriebene Räder (20) aufweist, der einen KERS-Speicher (24) aufweist, der über eine KERS-Kupplungsanordnung (26) mit dem Leistungspfad (22) koppelbar ist, und der eine Hydraulikanordnung (30) aufweist, insbesondere eine Hydraulikanordnung (30) nach einem der Ansprüche 1 - 11, wobei die Hydraulikanordnung (30) einen Hydraulikaktua- tor (36) für die Reibkupplungsanordnung (14) und einen KERS-Aktuator (50) für die KERS-Kupplungsanordnung (26) aufweist, wobei die Hydraulikanordnung (30) ferner eine Steuereinrichtung (130) aufweist, die in Abhängigkeit von Zustandsgrößen des Antriebsstranges (10) der Reibkupplungsanordnung (14) und/oder der KERS-Kupplungsanordnung (26) Kühlfluid zuführt.
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