DE102013209091A1

DE102013209091A1 - Elektrohydraulisches kupplungssystem

Info

Publication number: DE102013209091A1
Application number: DE102013209091A
Authority: DE
Inventors: Kenneth K. Lang; Hamid Vahabzadeh; Christian Rübsam
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2013-11-28
Anticipated expiration: 2033-05-17
Also published as: CN103423334B; DE102013209091B4; US20130317717A1; US8831848B2; BR102013011723A2; CN103423334A; KR101466607B1; KR20130132299A

Abstract

Ein elektrohydraulisches Kupplungssystem für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Kupplungsmechanismus, der selektiv einen Motor des Kraftfahrzeugs mit einem Getriebe einrückt, einen Aktor, der Hydraulikfluid zu dem Kupplungsmechanismus pumpt und von diesem zurückholt, um den Kupplungsmechanismus zu aktivieren, sowie ein Solenoid mit einem Ventil und/oder einer Rückschlagkugel, das in dem Pfad des Hydraulikfluids zwischen dem Aktor und dem Kupplungsmechanismus angeordnet ist. Das Solenoid weist eine normalerweise geschlossene Stellung auf, um in dem Fall eines Systemfehlers ein Strömen des Hydraulikfluids zurück zu dem Aktor zu verhindern. Das Solenoid kann auch verwendet werden, um bei stationären Bedingungen den Energieverbrauch zu verringern.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung ein Kraftfahrzeuggetriebe mit elektrisch gesteuerter elektrohydraulischer Kupplung (so genannte ”Clutch by wire”).
HINTERGRUND
Die Darlegungen in diesem Abschnitt sehen lediglich Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Offenbarung vor und können, müssen aber nicht den Stand der Technik darstellen.
Ein typisches Kraftfahrzeuggetriebe umfasst ein hydraulisches Steuersystem, das genutzt wird, um Drehmomentübertragungsvorrichtungen zu betätigen. Diese Drehmomentübertragungsvorrichtungen können zum Beispiel Reibungskupplungen sein, die eingerückt einen Motor mit einem Getriebe koppeln. Das herkömmliche hydraulische Steuersystem umfasst typischerweise eine Hauptpumpe oder einen Aktor, der/die ein druckbeaufschlagtes Fluid, wie etwa Öl, bereitstellt, das die Kupplung aktiviert, um die Drehmomentübertragungsvorrichtungen ein- oder auszurücken, um unterschiedliche Übersetzungen zu erhalten.
Während bisherige hydraulische Steuersysteme für ihren gedachten Zweck brauchbar sind, ist die Notwendigkeit neuer und verbesserter hydraulischer Steuersystemkonfigurationen in Getrieben, die verbesserte Leistung aufweisen, insbesondere aus Sicht der Effizienz, des Ansprechvermögens und der Leichtgängigkeit im Wesentlichen konstant. Demgemäß bestehend Bedarf an einem verbesserten, kostengünstigen hydraulischen Steuersystem zur Verwendung in einem hydraulisch betätigen Automatikgetriebe.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein elektrohydraulisches Kupplungssystem für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Kupplungsmechanismus, der selektiv einen Motor des Kraftfahrzeugs mit einem Getriebe einrückt, einen Aktor, der Hydraulikfluid zu dem Kupplungsmechanismus pumpt und von diesem zurückholt, um den Kupplungsmechanismus zu aktivieren, sowie ein Solenoid mit einem Ventil und/oder einer Rückschlagkugel, das in dem Pfad des Hydraulikfluids zwischen dem Aktor und dem Kupplungsmechanismus angeordnet ist. Das Solenoid weist eine normalerweise geschlossene Stellung auf, um im Fall eines Fehlers in dem elektrohydraulischen Kupplungssystem ein Strömen des Hydraulikfluids zurück zu dem Aktor zu verhindern. Das Solenoid kann auch verwendet werden, um bei stationären Bedingungen den Energieverbrauch zu verringern.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsgebiete gehen aus der hierin vorgesehenen Beschreibung hervor. Es versteht sich, dass die Beschreibung und spezifischen Beispiele lediglich den Zwecken der Veranschaulichung dienen und nicht den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung beschränken sollen.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich den Zwecken der Veranschaulichung und sollen nicht den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise beschränken. Die Komponenten in den Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, stattdessen wird der Schwerpunkt auf das Veranschaulichen der Grundsätze der Erfindung gelegt. Zudem bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen in den gesamten Ansichten entsprechende Teile. In den Zeichnungen ist:
1 eine schematische Zeichnung einer elektrohydraulischen Kupplung für ein Kraftfahrzeuggetriebe nach den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung; und
2 ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Betreiben der in 1 gezeigten elektrohydraulischen Kupplung.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und in keiner Weise dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Nutzungen zu beschränken.
Unter Bezugnahme nun auf 1 ist mit 10 ein elektrohydraulisches Kupplungssystem, das die Grundsätze der vorliegenden Erfindung verkörpert, bezeichnet. Das elektrohydraulische Kupplungssystem 10 umfasst einen Kupplungsmechanismus 12, der einen Motor 14 durch eine Antriebswelle 17 selektiv mit einem Getriebe 16 einrückt. Das elektrohydraulische Kupplungssystem 10 umfasst auch einen Aktor 18, der ein Hydraulikfluid 24, wie etwa zum Beispiel Öl, durch eine Leitung 26 zu und von dem Kupplungsmechanismus 12 pumpt. Das Strömen des Hydraulikfluids führt zu dem Öffnen und Schließen des Kupplungsmechanismus 12. Zu beachten ist, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine bestimmte Art von normalerweise offenem oder geschlossenem System beschränkt ist. Zum Beispiel lässt in einem normalerweise offenen Kupplungssystem das Strömen von Hydraulikfluid zu dem Kupplungsmechanismus 12 einen Satz von Betätigungsvorrichtungen 24 mit einer Kupplung 36 greifen, wodurch der Motor 14 mit dem Getriebe 16 und dem Rest des Antriebsstrangs durch die Antriebswelle 17 gekoppelt wird. Wenn das Hydraulikfluid weg von dem Kupplungsmechanismus 12 strömt, geben die Betätigungsvorrichtungen 24 die Kupplung frei, wodurch der Motor von dem Getriebe 16 und dem Rest des Antriebsstrangs abgekoppelt wird.
Alternativ lässt in einem normalerweise geschlossenen Kupplungssystem das Strömen von Hydraulikfluid weg von dem Kupplungsmechanismus 12 den Satz von Betätigungsvorrichtungen 24 mit der Kupplung 36 greifen, wodurch der Motor 14 mit dem Getriebe 16 und dem Rest des Antriebsstrangs durch die Antriebswelle 17 gekoppelt wird. Ferner geben in dem normalerweise geschlossenen Kupplungssystem bei Strömen des Hydraulikfluids zu dem Kupplungsmechanismus 12 die Betätigungsvorrichtungen 24 die Kupplung frei, wodurch der Motor von dem Getriebe 16 und dem Rest des Antriebsstrangs abgekoppelt wird.
Der Aktor 18 umfasst einen Kolben 20, der sich in einer Bohrung 21 hin- und herbewegt. Der Kolben 20 kann durch einen beliebigen geeigneten elektronischen, mechanischen oder elektromechanischem Mechanismus 22 angetrieben werden. Wenn sich der Kolben 20 in der Bohrung 21 hin- und herbewegt, wird das Hydraulikfluid 24 herausgepumpt und zurück in den Aktor 18 geholt. Der Aktor 18 kann unter der Führung eines beliebigen geeigneten Steuergeräts, das mit dem Kraftfahrzeug in Verbindung steht, betrieben werden. Der Aktor 18 kann Hydraulikfluid zu verschiedenen anderen Vorrichtungen oder Teilen pumpen, die einen Fluidstrom für hydraulische Steuerfunktionen, Schmierungen oder Kühlung benötigen, wie etwa zum Beispiel drehbare Wellen, Zahnradanordnungen und/oder oder andere Drehmomentübertragungsvorrichtungen.
Das elektrohydraulische Kupplungssystem 10 weist weiterhin ein Solenoid 28 auf, das in dem Pfad des Stroms des Hydraulikfluids 24 angeordnet ist. Das Solenoid 28 umfasst ein Ventil, das normalerweise geschlossen ist, um während eines Ausfalls des elektrohydraulischen Steuersystems 10, einschließlich aber nicht ausschließlich eines Stromausfalls oder eines Ausfalls einer dem elektrohydraulischen Steuersystem 10 zugeordneten Steuereinheit, ein Strömen von Öl in der Rückwärtsrichtung zu verhindern. Dieses Merkmal verhindern die ungewollte Verwendung der Kupplung 36. Wie in 1 gezeigt wird das Solenoid 28 durch ein elektronisches Steuergerät 30 betrieben. Das elektronische Steuergerät 30 kann einen Softwarealgorithmus umfassen, wie er zum Beispiel nachstehend beschrieben wird, der in einem nicht flüchtigen maschinell lesbaren Mechanismus gespeichert ist. Zu beachten ist, dass die vorliegende Erfindung nicht auf ein normalerweise geschlossenes Solenoid beschränkt ist. Zum Beispiel kann das Solenoid 28 eine Rückschlagkugel 32 umfassen, die durch das Solenoid 28 betätigt wird. Im Einzelnen öffnet und schließt das Solenoid 28 unter der Führung des Steuergeräts 30 die Rückschlagkugel 32, um den Strom des Hydraulikfluids zwischen dem Aktor 18 und dem Kupplungsmechanismus 12 zu öffnen und abzusperren. Die Rückschlagkugel 32 selbst ist normalerweise geschlossen. D. h. wenn die Leistung von dem Solenoid 28 unterbrochen ist, schließt das Rückschlagventil, um den Strom von Hydraulikfluid in der Rückwärtsrichtung zurück zu dem Aktor zu verhindern.
Unter Bezugnahme auf 2 ist ein Prozess 100 zum Betreiben des elektrohydraulischen Kupplungssystems 10 gezeigt. Der Prozess 100 kann zum Beispiel als Softwarealgorithmus in dem Steuergerät 30 implementiert werden.
In einer bestimmten Anordnung beginnt der Prozess 100 bei einem Schritt 102. Als Nächstes rückt der Prozess 100 zu einem Entscheidungsschritt 104 vor, der ein Sicherheitsalgorithmus sein kann, bei dem der Prozess ermittelt, ob ein Fehler in dem Steuergerät 30 oder ein Fehler wie etwa zum Beispiel ein Systemausfall des elektrohydraulischen Kupplungssystems 10, ein Ausfall einer mit dem elektrohydraulischen Kupplungssystem 10 verbundenen Steuereinheit oder ein Ausfall eines Diagnosevorgangs vorliegt. Wenn der Entscheidungsschritt 104 ermittelt, dass ein Fehler vorliegt, rückt der Prozess zu einem Schritt 105 vor, der das Solenoid 28 abschaltet. Dies führt zu einem Schließen des Ventils in dem Solenoid 28 oder der Rückschlagkugel 32, wenn das Solenoid 28 eine Rückschlagkugel umfasst. In jedem Fall wird das Strömen des Hydraulikfluids 24 gestoppt, so dass der Kupplungsmechanismus 12 offen (d. h. ausgerückt) bleibt, zum Beispiel wenn das Kraftfahrzeug sich an einer Kreuzung befindet, oder geschlossen (d. h. eingerückt) bleibt, wenn sich das Kraftfahrzeug zum Beispiel entlang einer Fernverkehrsstraße bewegt.
Wenn der Entscheidungsschritt 104 aber ermittelt, dass kein Systemfehler vorliegt, dann rückt der Prozess zu einem Entscheidungsschritt 106 vor. Hier ermittelt der Prozess unter Verwendung eines Kupplungssteuerungsalgorithmus, ob das Kupplungspedal betätigt ist. Wird das Kupplungspedal nicht betätigt, d. h. die Antwort auf den Entscheidungsschritt 106 lautet Nein, dann rückt der Prozess wieder zu Schritt 105 vor, wo das Solenoid 28 abgeschaltet wird, um den Strom des Hydraulikfluids 24 durch Schließen des Solenoids 28 zu schließen, so dass der Kupplungsmechanismus 12 eingerückt bleibt, um die Kopplung zwischen dem Motor 14 und dem Getriebe 16 beizubehalten.
Im Fall, dass das Kupplungspedal betätigt ist, d. h. die Antwort auf den Entscheidungsschritt 106 Ja lautet, rückt der Prozess 100 dann zu einem Entscheidungsschritt 108 vor. Bei diesem Schritt 108 ermittelt der Prozess 100 unter der Verwendung eines Energiesparalgorithmus, ob der Kupplungsmechanismus 12 vollständig geöffnet ist. Wenn die Antwort Ja lautet, dann rückt der Prozess 100 erneut zu Schritt 105 vor, um das Solenoid 28 abzuschalten, was den Strom des Fluids 24 absperrt. Somit bleibt der Kupplungsmechanismus vollständig offen, d. h. nicht eingerückt. Zu beachten ist, dass dies unter diesen Umständen die Situation ist, bei der herkömmliche Kupplungssysteme einen erheblichen Energiebetrag verbrauchen. Bei dem elektrohydraulischen Kupplungssystem 10 wird der Energieverbrauch 10 aber minimiert, da sowohl das Solenoid 28 als auch der Aktor 18 abgeschaltet werden können, während die Kupplung vollständig geöffnet gehalten wird. Wenn das Kraftfahrzeug angehalten wird, zum Beispiel an einer roten Ampel, benötigt das elektrohydraulische Kupplungssystem 10 demgemäß dann keine Energie, um den Kupplungsmechanismus 12 geöffnet zu halten.
Wenn schließlich der Entscheidungsschritt 108 ermittelt, dass der Kupplungsmechanismus 12 nicht vollständig geöffnet ist, d. h. die Antwort auf den Entscheidungsschritt 108 Nein lautet, dann rückt der Prozess 100 zu einem Schritt 110 vor, wo der Prozess 100 das Solenoid 28 einschaltet, um eine Steuerung des Kupplungsmechanismus 12 zu ermöglichen, um den Kupplungsmechanismus 12 zu öffnen oder zu schließen, wenn es der Fahrer wünscht. Schließlich rückt der Prozess 100 zu einem Schritt 112 vor, wo der Prozess 100 endet.
Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur, und Abwandlungen, die nicht vom Kern der Erfindung abweichen, sollen in den Schutzumfang der Erfindung fallen. Solche Abwandlungen sind nicht als Abweichung vom Wesen und Schutzumfang der Erfindung zu betrachten.

Claims

Elektrohydraulisches Kupplungssystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend: einen Kupplungsmechanismus, der selektiv einen Motor des Kraftfahrzeugs mit einem Getriebe einrückt; einen Aktor, der Hydraulikfluid zu dem Kupplungsmechanismus pumpt und von diesem zurückholt, um den Kupplungsmechanismus zu aktivieren; und ein Solenoid mit einem Ventil, wobei das Solenoid in dem Pfad des Hydraulikfluids zwischen dem Aktor und dem Kupplungsmechanismus angeordnet ist, und wobei das Solenoid eine normalerweise geschlossene Stellung aufweist, um im Fall eines Fehlers in dem elektrohydraulischen Kupplungssystem ein Strömen des Hydraulikfluids zurück zu dem Aktor zu verhindern.
Elektrohydraulisches Kupplungssystem nach Anspruch 1, wobei das Ventil des Solenoids eine Rückschlagkugel ist.
Elektrohydraulisches Kupplungssystem nach Anspruch 1, wobei das Strömen des Hydraulikfluids zu einem Ein- und Ausrücken des Kupplungsmechanismus führt.
Elektrohydraulisches Kupplungssystem nach Anspruch 1, wobei der Kupplungsmechanismus ein normalerweise geschlossener Kupplungsmechanismus ist.
Elektrohydraulisches Kupplungssystem nach Anspruch 1, wobei der Kupplungsmechanismus ein normalerweise offener Kupplungsmechanismus ist.
Elektrohydraulisches Kupplungssystem nach Anspruch 1, welches weiterhin ein Steuergerät umfasst, das dem Solenoid Befehle liefert, wobei in einem nicht-flüchtigen, computerlesbaren Mechanismus des Steuergeräts ein Software-Algorithmus gespeichert ist, wobei die Befehle an das Solenoid dem Algorithmus zugeordnet sind, wobei der Algorithmus ausgeführt wird, um zu ermitteln, ob ein Fehler vorliegt, wenn ein Kupplungspedal betätigt wird und wenn der Kupplungsmechanismus vollständig geöffnet ist.
Elektrohydraulisches Kupplungssystem nach Anspruch 6, wobei bei Vorliegen eines Fehlers das Steuergerät das Solenoid abschaltet, um die aktuelle Kupplungsstellung zu halten.
Elektrohydraulisches Kupplungssystem nach Anspruch 6, wobei, wenn das Kupplungspedal nicht betätigt ist, das Steuergerät das Solenoid abschaltet, um das Einrücken des Kupplungsmechanismus aufrechtzuerhalten.
Elektrohydraulisches Kupplungssystem nach Anspruch 6, wobei, wenn der Kupplungsmechanismus vollständig geöffnet ist, das Steuergerät das Solenoid abschaltet, um ein Ausrücken des Kupplungsmechanismus aufrechtzuerhalten.
Elektrohydraulisches Kupplungssystem nach Anspruch 6, wobei, wenn kein Fehler vorliegt, wenn das Kupplungspedal betätigt ist und wenn der Kupplungsmechanismus nicht vollständig geöffnet ist, das Steuergerät das Solenoid einschaltet, um es dem Kupplungsmechanismus zu ermöglichen, auf Wunsch eines Fahrers des Kraftfahrzeugs zu öffnen oder zu schließen.