DE102009047828A1

DE102009047828A1 - Hydrauliksteuerung für einen Fahrzeugantriebsstrang

Info

Publication number: DE102009047828A1
Application number: DE200910047828
Authority: DE
Inventors: Michael P. Ann Arbor Portell; Daryl A. Macomb Wilton; Carlos E. Oxford Marin; Leonid Farmington Hills Basin; Ajit S. Canton Grewal
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2010-04-22

Abstract

Ein Fahrzeugantriebsstrang umfasst einen Motor, der wahlweise eingeschaltet und ausgeschaltet werden kann, ein Getriebe, das mit dem Motor funktional verbunden ist, und ein Hydrauliksteuersystem, das eine Pumpe enthält, die mit dem Getriebe in einer Fluidverbindung steht. Die Pumpe ist mit dem Motor funktional verbunden, um Fluid für das Getriebe zu liefern, wenn der Motor eingeschaltet ist, während die Pumpe still steht, wenn der Motor ausgeschaltet ist. Das Hydrauliksteuersystem enthält außerdem einen Akkumulator, der dazu ausgelegt ist, das Fluid zu akkumulieren, wenn der Motor eingeschaltet ist. Außerdem wird der Akkumulator gesteuert, um Fluid zu akkumulieren, wenn der Motor eingeschaltet ist, um das Fluid zu halten, wenn der Motor ausgeschaltet ist, und um das Fluid an das Getriebe abzugeben, wenn der Motor neu gestartet wird.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Anmeldung lfd. Nr. 61/104,419, eingereicht am 10. Oktober 2008, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf ein System zum Bereitstellen von Fluid für ein Fahrzeuggetriebe.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein typisches Fahrzeuggetriebe verwendet ein viskoses Fluid, um die beweglichen Teile des Getriebes zu schmieren und um in einigen Getrieben Hydraulikdruck bereitzustellen, der erforderlich ist, um das Getriebe zu betreiben.
Ein solches Fluid wird dem Getriebe im Allgemeinen über eine hierzu vorgesehene Fluidpumpe zugeführt, die durch einen Fahrzeugmotor angetrieben wird. Das Fluid wird typischerweise auf das gesamte Getriebe mittels eines Netzes von Fluiddurchlässen verteilt, während der Motor läuft. Nachdem jedoch der Motor ausgeschaltet worden ist und für eine längere Zeitdauer ausgeschaltet bleibt, neigt das Fluid unter der Schwerkraft im Allgemeinen dazu, von den Durchlässen in eine Getriebewanne hinabzulaufen. Daher könnte bei einem Neustart des Motors eine erhebliche Zeit dauer notwendig sein, um einen ausreichenden Druck des Getriebefluids aufzubauen, bevor der volle Getriebebetrieb wieder aufgenommen werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es wird ein Fahrzeugantriebsstrang, der einen Motor, der wahlweise eingeschaltet und ausgeschaltet werden kann, und ein Getriebe, das mit dem Motor funktional verbunden ist, geschaffen. Der Antriebsstrang enthält zusätzlich ein Hydrauliksteuersystem mit einer Pumpe, die relativ zu dem Getriebe mittels einer einen Fluiddurchlass bildenden Struktur in einer Fluidverbindung mit dem Getriebe angeordnet ist. Die Pumpe ist mit dem Motor funktional verbunden, um dem Getriebe Fluid zuzuführen, wenn der Motor eingeschaltet ist, und um still zu stehen, wenn der Motor ausgeschaltet ist. Das Hydrauliksteuersystem besitzt außerdem einen Akkumulator, der relativ zu dem Getriebe in einer Fluidverbindung mit dem Fluiddurchlass angeordnet ist. Der Akkumulator ist dazu ausgelegt, Fluid zu akkumulieren, wenn der Motor eingeschaltet ist, Fluid zu halten, wenn der Motor ausgeschaltet ist, und das Fluid an den Fluiddurchlass abzugeben, wenn der Motor neu gestartet wird.
Der Akkumulator kann mittels eines passiven Ventils, das in Bezug auf den Akkumulator oberstromig angeordnet ist, gesteuert werden, um das Fluid zu halten, und mittels einer Vorrichtung, die in Bezug auf den Akkumulator unterstromig angeordnet ist, gesteuert werden, um das Fluid abzugeben. Die Vorrichtung, die in Bezug auf den Akkumulator unterstromig angeordnet ist, kann durch einen elektronischen Controller gesteuert werden. Das in dem Antriebsstrang verwendete Getriebe kann gesteuert werden, um zwischen Übersetzungsverhältnissen automatisch zu schalten. Das Hydrauliksteuersystem kann außerdem einen elektroni schen Controller enthalten, um den Akkumulator zu steuern, damit er das Fluid abgibt. Der verwendete Akkumulator kann entweder einen durch eine Feder belasteten Kolben oder einen durch ein komprimiertes Gas belasteten Kolben enthalten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird außerdem ein Verfahren zum Steuern eines Hydrauliksystems für einen Fahrzeugantriebsstrang, der einen Motor und ein Getriebe besitzt, geschaffen. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Fluidleitungsdrucks über einen Fluiddurchlass für das Getriebe mittels einer Pumpe, die mit dem Motor funktional verbunden ist, wenn der Motor eingeschaltet ist, wobei die Pumpe still steht, wenn der Motor ausgeschaltet ist. Das Verfahren umfasst ferner das Akkumulieren von Fluid, wenn der Leitungsdruck im Getriebe den Druck eines akkumulierten Fluids übersteigt. Das Verfahren umfasst außerdem das Halten des akkumulierten Fluids, wenn der Motor ausgeschaltet ist, und das Abgeben des Fluids an den Fluiddurchlass, wenn der Motor neu gestartet wird.
Die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden genauen Beschreibung bester Arten der Ausführung der Erfindung ohne weiteres hervor, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines Hydrauliksteuersystems eines Fahrzeugantriebsstrangs mit einem Verriegelungsmagnetventil, die einen Akkumulator veranschaulicht, der Fluid akkumuliert;
2 ist eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht des in 1 gezeigten Hydrauliksteuersystems, die den Akkumulator veranschaulicht, der Fluid hält;
3 ist eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht des in den 1 und 2 gezeigten Hydrauliksteuersystems, die den Akkumulator veranschaulicht, der Fluid abgibt;
4 ist eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines Hydrauliksteuersystems eines Fahrzeugantriebsstrangs mit einem Zweiwege-Tellermagnetventil, die einen Akkumulator veranschaulicht, der Fluid akkumuliert;
5 ist eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht des in 4 gezeigten Hydrauliksteuersystems, das den Akkumulator veranschaulicht, der Fluid hält;
6 ist eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht des in den 4 und 5 gezeigten Hydrauliksteuersystems, das den Akkumulator veranschaulicht, der Fluid abgibt; und
7 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zum Steuern eines Hydrauliksystems für einen Fahrzeugantriebsstrang veranschaulicht.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bezeichnen, zeigen die 1–6 ein Hydrauliksteuersystem für ein Getriebe 11, das in einem Fahrzeugantriebsstrang mit einem Motor 13 verbunden ist. Im Allgemeinen wird ein viskoses, weitgehend nicht kompres sibles Fluid in Getrieben zur Kühlung und zum Schmieren beweglicher Komponenten wie etwa von Zahnrädern und Lager verwendet. Außerdem wird in Automatikgetrieben ein solches Arbeitsfluid gewöhnlich zur Betätigung verschiedener Komponenten verwendet, die Übersetzungsverhältnisänderungen bewirken, etwa Kupplungen und Bremsen. In den 1–6 ist die Richtung der Arbeitsfluidströmung durch Pfeile dargestellt.
Die 1–3 zeigen das Hydrauliksteuersystem 10, das eine Fluidpumpe 12 verwendet, um mit Druck beaufschlagtes Fluid über einen Fluiddurchlass 14 für das Getriebe 11 bereitzustellen, d. h. um einen Getriebeleitungsdruck aufzubauen, und um mit Druck beaufschlagtes Fluid über einen Fluiddurchlass 16 für einen Akkumulator 18 bereitzustellen. Die Fluiddurchlässe 14 und 16 können durch Strukturen wie etwa ein Getriebegehäuse, ein außerhalb des Getriebes befindliches Rohr oder auf andere Weise gebildet sein. Die Fluidpumpe 12 ist mit dem Motor 13 funktional verbunden, d. h., dass die Pumpe 12 durch den Motor 13 direkt angetrieben wird, wenn der Motor 13 eingeschaltet ist, und still steht, wenn der Motor 13 ausgeschaltet ist. Der Akkumulator 18 besitzt einen internen Kolben 20 mit einer hermetischen O-Ringdichtung 22, um den Druckhohlraum 24 gegenüber einem Hohlraum 26, in dem eine Kolbenrückstellfeder 28 untergebracht ist, abzudichten. Die Dichtung 22 kann irgendeine andere Konfiguration haben, die zum Abdichten des Arbeitsfluids geeignet ist, wie dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt ist.
Die Feder 28 wird verwendet, um eine durch den Fluidleitungsdruck erzeugte Kraft 30 (in 1 gezeigt) auszugleichen und um eine allmähliche Bewegung des Kolbens 20 in den Hohlraum 26 zu schaffen, wenn der Akkumulator Fluid akkumuliert, d. h. gefüllt wird. Die Feder 28 wird auch dazu verwendet, eine Kolbenrückstellkraft 32 (in 3 gezeigt) zu schaffen, wenn der Akkumulator 18 entleert wird. Obwohl der Akkumulator 18 so gezeigt ist, dass der Kolben 20 durch die Feder 28 unterstützt ist, können andere Mechanismen verwendet werden, um eine solche Funktion zu erfüllen, wie dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt ist. Beispielsweise kann ein komprimiertes Gas im Hohlraum 26 verwendet werden, um den Kolben mit Druck zu beaufschlagen, um die Rückstellkraft 32 zu erzeugen, um die Abgabe des Fluids zu bewerkstelligen (in den 4–6 gezeigt). 1 zeigt das Fluid, das durch den Durchlass 16 zu einem Kugelrückschlagventil 34 gelenkt wird. Das Kugelrückschlagventil 34 wird verwendet, um eine passive Befüllung des Akkumulators 18 während des Getriebebetriebs zu erzielen, insbesondere dann, wenn der durch die Pumpe 12 erzeugte Fluidleitungsdruck größer als der Druck des im Hohlraum 24 bereits akkumulierten Fluids ist. Die Akkumulatorbefüllung des Hydrauliksteuersystems 10 wird ”passiv” wegen der Tatsache genannt, dass sie automatisch ohne Eingriff oder Unterstützung von außen lediglich durch Öffnen des Kugelrückschlagventils 34 erfolgt. Wie dem Fachmann auf dem Gebiet klar ist, kann jeder geeignete Mechanismus anstelle des Kugelrückschlagventils 34 verwendet werden, um eine passive Akkumulatorfluidbefüllung im Hydrauliksteuersystem 10 zu bewerkstelligen.
Wenn das Kugelrückschlagventil 34 unter der Druckdifferenz, die den Getriebeleitungsdruck begünstigt, öffnet, tritt Fluid von dem Durchlass 16 in den Durchlass 36 ein, um den Akkumulator 18 zu füllen. Wenn der durch die Pumpe 12 bereitgestellte Leitungsdruck nicht größer als der Druck des bereits im Hohlraum 24 akkumulierten Fluids ist, schließt das Kugelrückschlagventil 34, wodurch die Fluidströmung zum Akkumulator 18 beschränkt wird (in 2 gezeigt). Typischerweise ist der durch die Pumpe 12 bereitgestellte Leitungsdruck entweder dann, wenn die Pumpe 12 ausgeschaltet ist, d. h. wenn der Motor 13 die Pumpe 12 nicht antreibt, oder dann, wenn der Druck aufgrund der Tatsache, dass die Feder 28 komprimiert wird, bis zu dem Punkt angestiegen ist, an dem er gleich oder höher als der Leitungsdruck ist, niedriger als der Fluiddruck im Hohlraum 24. Der Durchlass 36 verbindet den Akkumulator 18 mit einem Verriegelungsmagnetventil 38. Das Verriegelungsmagnetventil 38 besitzt ein Tellerventil 40, das in 1 im geschlossenen Zustand gezeigt ist, d. h., das den Eintritt von Fluid vom Durchlass 36 in den Hohlraum 42 und daher die Rückkehr zum Durchlass 16 beschränkt.
Das Verriegelungsmagnetventil 38 wird durch einen Algorithmus gesteuert, der in einem elektronischen Controller 44 programmiert ist. Der Controller 44 steuert, d. h. betätigt das Verriegelungsmagnetventil 38 in der Weise, dass das Tellerventil 40 geöffnet wird und Fluid vom Akkumulator 18 in den Durchlass 16 eingeleitet wird, um dadurch das Fluid verschiedenen Getriebekomponenten (nicht gezeigt) durch den Durchlass 14 zuzuführen. Das Tellerventil 40 wird im Allgemeinen angewiesen, nach einem lang anhaltenden Abschaltzustand des Motors, was typischerweise zu einer Entleerung von Getriebefluid in eine Wanne (nicht gezeigt) führt, und nach einem anschließenden Motorneustart zu öffnen. Die Bereitstellung von mit Druck beaufschlagtem Fluid für die Getriebekomponenten vom Akkumulator 18 unmittelbar nach einem Motorneustart führt daher zu einem vollen Getriebebetrieb ohne eine ansonsten wahrscheinliche Verzögerung. Die 4–6 zeigen ein alternatives Hydrauliksteuersystem 10A, das ein Zweiwege-, d. h. bidirektionales Magnetventil 46 anstelle des Verriegelungsmagnetventils 38 und komprimiertes Gas, um den Kolben mit Druck zu beaufschlagen und um die Rückstellkraft 32 zu erzeugen, verwendet. In allen anderen Aspekten ist das in den 4–6 gezeigte Hydrauliksteuersystem 10A ebenso wie das in den 1–3 gezeigte System 10 aufgebaut.
Mit Bezug auf die Elemente des Hydrauliksteuersystems 10 der 1–3 wird ein Verfahren (wie in 7 gezeigt) zum Steuern eines Hydrauliksys tems eines Fahrzeugantriebsstrangs, der einen Motor und ein Getriebe besitzt, angegeben und beschrieben. Das Verfahren kann jedoch ebenso auf andere Ausführungsformen wie etwa auf das Hydrauliksteuersystem 10A der 4–6 angewendet werden. Das Verfahren beginnt im Block 100. Im Block 102 enthält das Verfahren das Bereitstellen von Fluidleitungsdruck für das Getriebe 11, wenn der Motor eingeschaltet ist, während kein Fluiddruck bereitgestellt wird, wenn der Motor 13 ausgeschaltet ist. Der Fluiddruck kann durch die Pumpe 12 über den Fluiddurchlass 14 bereitgestellt werden. Wie mit Bezug auf die 1–3 beschrieben worden ist, ist die Pumpe 12 mit dem Motor 13 verbunden, um zu arbeiten, wenn der Motor 13 eingeschaltet ist, und um nicht zu arbeiten, d. h. um still zu stehen, wenn der Motor 13 ausgeschaltet ist. Im Block 104 wird gemäß dem Verfahren das Fluid durch den Akkumulator 18 akkumuliert.
Wie in Verbindung mit den 1–6 beschrieben worden ist, wird der Akkumulator 18, der mit dem Durchlass 14 durch den Fluiddurchlass 16 in einer Fluidkommunikation steht, gefüllt, wenn das Kugelrückschlagventil 34 aufgrund der Tatsache öffnet, dass der Leitungsdruck höher ist als der Druck, der durch das akkumulierte, d. h. im Akkumulator 18 enthaltene Fluid erzeugt wird. Im Block 106 wird das Fluid durch den Akkumulator 18 gehalten, wenn der Motor 13 ausgeschaltet wird, weil das Verriegelungsmagnetventil 38 geschlossen bleibt. Im Block 108 wird das Fluid durch den Akkumulator 18 zum Fluiddurchlass 16 abgegeben, wenn der Motor 13 neu gestartet wird, indem das Verriegelungsmagnetventil 38 durch den Controller 44 geöffnet wird. Nach dem erneuten Starten des Motors 13 und nach dem Abgeben des Fluidgehalts von dem Akkumulator 18 in das Getriebe 11 ist der Akkumulator erneut bereit, Fluid bis zu dem durch die Feder 28 vorgegebenen Pegel zu akkumulieren. Daher kehrt das Verfahren nach dem Block 108 zum Block 104 zurück, um erneut Fluid durch den Akkumulator 18 zu akkumulieren.
Obwohl beste Arten zum Ausführen der Erfindung im Einzelnen beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann, der mit dem Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, vertraut ist, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen, um die Erfindung in die Praxis umzusetzen, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

Fahrzeugantriebsstrang, der umfasst: einen Motor, der wahlweise eingeschaltet und ausgeschaltet werden kann; ein Getriebe, das mit dem Motor funktional verbunden ist; und ein Hydrauliksteuersystem, das umfasst: eine Pumpe, die relativ zu dem Getriebe über eine einen Fluiddurchlass bildende Struktur in einer Fluidverbindung mit dem Getriebe angeordnet ist, wobei die Pumpe mit dem Motor funktional verbunden ist, um Fluid an das Getriebe zu liefern, wenn der Motor eingeschaltet ist, während die Pumpe still steht, wenn der Motor ausgeschaltet ist; und einen Akkumulator, der relativ zu dem Getriebe in einer Fluidverbindung mit dem Fluiddurchlass angeordnet ist und gesteuert wird, um Fluid zu akkumulieren, wenn der Motor eingeschaltet ist, um Fluid zu halten, wenn der Motor ausgeschaltet ist, und um das Fluid an den Fluiddurchlass abzugeben, wenn der Motor neu gestartet wird.
Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 1, wobei das Hydrauliksteuersystem ferner umfasst: ein passives Ventil, das oberstromig in Bezug auf den Akkumulator in einer Fluidkommunikation mit dem Fluiddurchlass angeordnet ist, um den Akkumulator zu steuern, damit er Fluid hält.
Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 1, wobei das Hydrauliksteuersystem ferner umfasst: eine Vorrichtung, die unterstromig in Bezug auf den Akkumulator in einer Fluidverbindung mit dem Fluiddurchlass angeordnet ist, um Fluid vom Akkumulator abzugeben; und einen elektronischen Controller, der dazu ausgelegt ist, die Vorrichtung zu steuern.
Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 1, wobei das Getriebe gesteuert wird, um automatisch zwischen Übersetzungsverhältnissen zu schalten.
Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 1, wobei der Akkumulator einen durch eine Feder belasteten Kolben enthält.
Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 1, wobei der Akkumulator einen durch komprimiertes Gas belasteten Kolben enthält.
Hydrauliksteuersystem für einen Fahrzeugantriebsstrang, der einen Motor und ein Getriebe besitzt, wobei das System umfasst: eine Pumpe, die mit dem Motor funktional verbunden ist, um einen Fluidleitungsdruck an das Getriebe über eine einen Fluiddurchlass bildende Struktur bereitzustellen, wenn der Motor eingeschaltet ist, während die Pumpe still steht, wenn der Motor ausgeschaltet ist; einen Akkumulator, der relativ zu dem Getriebe in einer Fluidverbindung mit dem Fluiddurchlass angeordnet ist, um Fluid zu akkumulieren, wenn der Leitungsdruck höher als der Druck des akkumulierten Fluids ist; ein Ventil, das relativ zu dem Getriebe angeordnet ist, um das Fluid im Akkumulator zu halten, wenn der Motor ausgeschaltet ist; eine Vorrichtung, die relativ zu dem Getriebe angeordnet ist, um das Fluid von dem Akkumulator zu dem Fluiddurchlass abzugeben, wenn der Motor neu gestartet wird; und einen elektronischen Controller, der relativ zu dem Getriebe angeordnet ist, um die Vorrichtung zu steuern, damit sie das Fluid abgibt.
Hydrauliksteuersystem nach Anspruch 7, wobei die Vorrichtung zum Halten des Fluids ein passives Ventil ist, das oberstromig in Bezug auf den Akkumulator angeordnet ist.
Hydrauliksteuersystem nach Anspruch 7, wobei die Vorrichtung zum Abgeben des Fluids ein Ventil ist, das unterstromig in Bezug auf den Akkumulator angeordnet ist.
Hydrauliksteuersystem nach Anspruch 7, wobei das Getriebe gesteuert wird, um automatisch zwischen Übersetzungsverhältnissen zu schalten.
Hydrauliksteuersystem nach Anspruch 7, wobei der Akkumulator einen durch eine Feder belasteten Kolben enthält.
Hydrauliksteuersystem nach Anspruch 7, wobei der Akkumulator einen durch komprimiertes Gas belasteten Kolben enthält.
Verfahren zum Steuern eines Hydrauliksystems eines Fahrzeugantriebsstrangs, der einen Motor und ein Getriebe besitzt, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Fluidleitungsdrucks für das Getriebe durch einen Fluiddurchlass, wenn der Motor eingeschaltet ist; Akkumulieren von Fluid, wenn der Fluidleitungsdruck höher als der Druck eines akkumulierten Fluids ist; Halten des akkumulierten Fluids, wenn der Motor ausgeschaltet ist; und Abgeben des gehaltenen Fluids zu dem Fluiddurchlass, wenn der Motor neu gestartet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Bereitstellen durch einen Fluiddurchlass mittels einer mit dem Motor funktional verbundenen Pumpe ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Akkumulieren mittels eines relativ zu dem Getriebe angeordneten Akkumulators, der in einer Fluidverbindung mit dem Fluiddurchlass steht, ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Getriebe gesteuert wird, um automatisch zwischen Übersetzungsverhältnissen zu schalten.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Akkumulator einen durch eine Feder belasteten Kolben enthält.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Akkumulator einen durch komprimiertes Gas belasteten Kolben enthält.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Halten des Fluids mittels eines passiven Ventils, das oberstromig in Bezug auf den Akkumulator angeordnet ist, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Abgeben mittels eines Ventils, das unterstromig in Bezug auf den Akkumulator angeordnet ist und durch einen elektronischen Controller gesteuert wird, erfolgt.