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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Aktorik für ein Hybridgetriebe, mit Gangstellern und Betätigungselementen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der deutschen Patentschrift
DE 10 2016 217 580 B3 ist ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug bekannt, mit einer ersten Eingangswelle zur Kopplung mit einer Verbrennungskraftmaschine und mit einer zweiten Eingangswelle, wobei die erste und die zweite Eingangswelle koaxial zueinander ausgerichtet sind, mit einer Ausgangswelle, wobei die Ausgangselle parallel zu der ersten und zweiten Eingangswelle angeordnet ist, mit einer S1-Doppelgetriebestufe und mit einer S1-Schalteinrichtung, wobei die die S1-Doppelgetriebestufe eine erste und eine zweite S1-Getriebestufe aufweist und wobei die S1-Schalteinrichtung wahlweise die erste Eingangswelle über die erste S1-Getriebestufe oder die erste Eingangswelle über die zweite Getriebestufe mit der Ausgangswelle getriebetechnisch verbinden kann, mit einer S2-Getriebestufe und mit einer S2-Schalteinrichtung, wobei die S2-Schalteinrichtung wahlweise die zweite Eingangswelle getriebetechnisch verbinden kann, mit einer S3-Doppelgetriebestufe und mit einer S3-Schalteinrichtung, wobei die S3-Doppelgetriebestufe eine erste und eine zweite Eingangswelle über die erste S3-Getriebestufe oder die zweite Eingangswelle über die zweite S3-Getriebgestufe mit der Ausgangswelle getriebetechnisch verbinden kann, wobei die zweite Eingangswelle oder die S3-Doppelgetriebestufe zur Kopplung mit einem Elektromotor ausgebildet ist, mit einem Doppelzahnrad mit einen S1-Zahnradabschnitt und einem S2-Zahnradabschnitt, wobei der S1-Zahnradabschnitt einen Teil der S1-Doppelgetriebestufe und der S2-Zahnradabschnitt einen Teil der S2-Getriebestufe bildet, und mit einer Kupplung zur Kopplung der ersten Eingangswelle mit der Verbrennungskraftmaschine.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine funktionelle hydraulische Aktorik für ein Hybridgetriebe, mit Gangstellern und Betätigungselementen, zu schaffen, die nur wenig Bauraum benötigt und energieeffizient ist.
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Die Aufgabe ist bei einer hydraulischen Aktorik für ein Hybridgetriebe, mit Gangstellern und Betätigungselementen, gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 1, unter anderem dadurch gelöst, dass die Gangsteller und die Betätigungselemente zusammen mit Hydraulikventilen zum hydraulischen Betätigen der Gangsteller und der Betätigungselemente in einem Mechatronikmodul kombiniert sind. Die Gangsteller umfassen zum Beispiel Gangstellerkolben, die in entsprechenden Ausnehmungen des Mechatronikmoduls angeordnet sind. Bei den Betätigungselementen handelt es sich um einen Parksperrenkolben zur Betätigung einer Parksperre und um einen Kupplungskolben zur Betätigung einer Kupplung. Das Hybridgetriebe ist vorzugsweise in einem Hybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnet. Bei dem Hybridantriebsstrang handelt es sich vorzugsweise um einen sogenannten dedizierten Hybridantrieb. Damit sind neuartige elektrifizierte Konzepte gemeint, die auch unter der Abkürzung DHT zusammengefasst werden können, wobei die Großbuchstaben DHT für die englischen Begriffe Dedicated Hybrid Transmission stehen. Bei solchen Strukturen wird die Elektrifizierung vorzugsweise nicht als Add-On zugefügt, sondern ist vorteilhaft im Aufbau des Fahrzeuggetriebes berücksichtigt. Bei dem Hybridgetriebe müssen mehrere Schaltelemente, wie Gangsteller, und Betätigungselemente, wie Parksperrenkolben und ein Kupplungskolben, in unterschiedlichen Kombinationen eingelegt werden können. Für die Aktuierung einer KO-Kupplung, der Schaltelemente und einer Parksperre wird eine hydraulische Aktorik mit nur einem einzigen elektromotorischen Pumpenaktor bereitgestellt. Diese Aktorik arbeitet nach dem Power-On-Demand-Prinzip. Power-On-Demand bedeutet, dass vorteilhaft nur dann Leistung abgegriffen wird, wenn die Leistung zum Betätigen der Gangsteller und/oder der Betätigungselemente benötigt wird. Dementsprechend kann die hydraulische Aktorik als Ein-Motor-Aktorik bezeichnet werden. Der elektromotorische Pumpenaktor umfasst eine elektromotorisch angetriebene Fluidpumpe. Die Fluidpumpe ist vorteilhaft als Reversierpumpe ausgeführt, das heißt, die Fluidpumpe kann in entgegengesetzten Richtungen ein Fluid fördern. Bei dem Fluid handelt es sich vorzugsweise um ein Hydraulikmedium. Die Fluidpumpe wird dann auch als Hydraulikpumpe bezeichnet. Der elektromotorische Pumpenaktor wird vorteilhaft mit einem lokalen Steuergerät angesteuert, das dem Pumpenaktor zugeordnet ist. Bei dem lokalen Steuergerät handelt es sich vorzugsweise um ein elektronisches Steuergerät. Daher kann der elektromotorische oder elektrische Pumpenaktor auch als elektronischer Pumpenaktor bezeichnet werden. Der elektromotorische Pumpenaktor wird abgekürzt als EPA bezeichnet. Ein als UND-Ventil ausgeführtes Logikventil ist vorteilhaft parallel zu der Fluidpumpe des elektromotorischen Pumpenaktors geschaltet. Das UND-Ventil wird auch als Zweidruckventil bezeichnet. Das Zweidruckventil hat zwei Anschlüsse, die mit der Fluidpumpe des elektromotorischen Pumpenaktors verbunden sind. Ein dritter Anschluss des Zweidruckventils ist mit einem Fluidreservoir verbunden. Eine fluidische Kupplungsbetätigungseinrichtung umfasst vorteilhaft einen fluidischen Kupplungsnehmerzylinder. Die Kupplung ist vorteilhaft vom Typ normally closed, das heißt, normalerweise geschlossen. Beim Betätigen wird die normalerweise geschlossene Kupplung mit der fluidischen Kupplungsbetätigungseinrichtung aufgedrückt. Bei der Kupplung handelt es sich vorzugsweise um eine zusätzliche Trennkupplung in dem Hybridantriebsstrang, die auch als KO-Kupplung bezeichnet wird. Eine fluidische Getriebebetätigungseinrichtung umfasst mindestens drei Gangsteller, die zum Betätigen von jeweils einem Schaltelement dienen, und einen Gangsteller, der zur Betätigung einer Parksperre dient, wobei den Gangstellern eine Mulitplexer-Anordnung vorgeschalt ist. Die Mulitplexer-Anordnung liefert den Vorteil, dass deutlich weniger Hubmagnete für die Ventilansteuerung benötigt werden.
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Ferner ist die hydraulische Aktorik dadurch gekennzeichnet, dass das Mechatronikmodul einen als Getriebedeckel ausgeführten Ventilblock mit den Ventilen umfasst. Bei dem Ventilblock handelt es sich um eine Ventilplatte. Der Ventilblock beziehungsweise die Ventilplatte umfasst zum Beispiel Ausnehmungen zur Aufnahme der Ventile, insbesondere von Magneten, die zur Betätigung der Ventile dienen.
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Des Weiteren ist die hydraulische Aktorik dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Pumpenaktor an den Ventilblock angeschlossen ist. Der elektrische Pumpenaktor ist entweder an das Mechatronikmodul, insbesondere an den Ventilblock, angebaut. Oder der elektrische Pumpenaktor ist in das Mechatronikmodul, insbesondere in den Ventilblock, integriert.
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Auch ist die hydraulische Aktorik dadurch gekennzeichnet, dass das Mechatronikmodul einen Gangstellerblock für die Gangsteller umfasst. Bei dem Gangstellerblock handelt es sich um eine Gangstellerplatte. Der Gangstellerblock beziehungsweise die Gangstellerplatte ist mit Ausnehmungen versehen, die zur Aufnahme von Gangstellerkolben der Gangsteller dienen.
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Zudem ist die hydraulische Aktorik dadurch gekennzeichnet, dass das Mechatronikmodul einen Kupplungskolben zum Betätigen einer Kupplung umfasst. Bei der Kupplung handelt es sich vorzugsweise um eine trockenlaufende Reibungskupplung, insbesondere um eine KO-Kupplung des Hybridgetriebes.
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Zusätzlich zu dem Kupplungskolben umfasst das Mechatronikmodul einen Parksperrenkolben zum Betätigen einer Parksperre. Die Parksperre wird über einen Parksperrenaktor durch den Parksperrenkolben betätigt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der hydraulischen Aktorik ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensormodul in den Gangstellerblock integriert ist. Das Sensormodul umfasst zum Beispiel Wegsensoren, die der Kupplung, der Parksperre und/oder den Gangstellern zugeordnet sind. Ein zu dem Sensormodul zugehöriger Stecker ist vorteilhaft in dem Ventilblock angeordnet.
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Der Gangstellerblock ist vorteilhaft einem Getriebeinnenraum des Hybridgetriebes zugewandt. Der Ventilblock ist vorteilhaft dem Getriebeinnenraum des Hybridgetriebes abgewandt. Zwischen dem Ventilblock und dem Gangstellerblock ist vorteilhaft ein Zwischenblech angeordnet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der hydraulischen Aktorik ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungskolben in einem beziehungsweise dem Gangstellerblock angeordnet ist. Der Kupplungskolben ist vorteilhaft in einer entsprechenden Ausnehmung des Gangstellerblocks, insbesondere der Gangstellerplatte, aufgenommen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der hydraulischen Aktorik ist dadurch gekennzeichnet, dass der Parksperrenkolben senkrecht zu einem beziehungsweise dem Gangstellerblock angeordnet ist. Der Parksperrenkolben ist zum Beispiel in einer entsprechenden Ausnehmung des Gangstellerblocks, insbesondere der Gangstellerplatte, angeordnet. Der Begriff senkrecht bezieht sich im Zusammenhang mit dem Parksperrenkolben auf die Ebene der Gangstellerplatte. Der Parksperrenkolben ist also senkrecht zu einer Ebene angeordnet, in welcher sich die Gangstellerplatte erstreckt. Die Gangsteller beziehungsweise Gangstellerkolben sind vorteilhaft in der Ebene der Gangstellerplatte oder parallel zu der Ebene der Gangstellerplatte angeordnet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der hydraulischen Aktorik ist dadurch gekennzeichnet, dass der Parksperrenkolben sowohl in dem Ventilblock als auch in dem Gangstellerblock angeordnet ist und in einem, die Trennstelle zwischen Ventilblock und Gangstellerblock durchbrechenden, Zylinder geführt ist. Dadurch wird die Betätigung der Parksperre vereinfacht.
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Ferner sei darauf hingewiesen, dass auch ein Ventilblock, ein Gangstellerblock, ein Zwischenblech, ein Betätigungselement, insbesondere ein Parksperrenkolben, ein Kupplungskolben oder ein Gangsteller, und/oder ein Hydraulikventil für eine vorab beschriebene hydraulische Aktorik als separat handelbare Teile umgesetzt sind.
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Des Weiteren wird ein Verfahren zum fluidischen Betätigen einer KO-Kupplung und eines Getriebes in einem Hybridantriebsstrang zum Wechseln von Fahrzuständen in einem hybrid angetriebenen Kraftfahrzeug, das einen Elektromotor umfasst, mit einer vorab beschriebenen Fluidanordnung, beschrieben.
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Auch ist ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zum Durchführen des vorab beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinrichtung abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist, beschrieben. Bei der Verarbeitungseinrichtung handelt es sich zum Beispiel um ein Steuergerät, das zur Ansteuerung des elektromotorischen Pumpenaktors und der Ventile in der hydraulischen Aktorik dient. Bei dem Steuergerät kann es sich um ein zentrales Steuergerät oder um ein lokales Steuergerät handeln, das dem elektromotorischen Pumpenaktor beziehungsweise der hydraulischen Aktorik zugeordnet ist.
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Auch ist ein Hybridantriebsstrang mit einer vorab beschriebenen hydraulischen Aktorik beschrieben.
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Auch ist ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Hybridantriebsstrang beschrieben.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 eine vereinfachte Darstellung eines Hybridantriebsstrangs mit einem Elektromotor, einem Getriebe und einer Kupplung im Längsschnitt;
- 2 eine Fluidanordnung mit einer hydraulischen Aktorik und einer Multiplex-Anordnung;
- 3 eine perspektivische Darstellung einer hydraulischen Aktorik für ein Hybridgetriebe, wie es in 1 dargestellt ist;
- 4 eine schematische Darstellung der hydraulischen Aktorik aus 3 in der Draufsicht auf ein Mechatronikmodul;
- 5 die hydraulische Aktorik von innen betrachtet, also von einer Getriebeseite aus;
- 6 die hydraulische Aktorik von einer Außenseite betrachtet;
- 7 eine ähnliche hydraulische Aktorik wie in 6 mit einem integrierten elektrischen Pumpenaktor; und
- 8 die Darstellung eines Parksperrenkolbens im Schnitt durch das Mechatronikmodul.
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In 1 ist ein Hybridantriebsstrang 50 eines Kraftfahrzeugs mit einem Hybridantrieb vereinfacht im Längsschnitt dargestellt. Der Hybridantriebsstrang 50 umfasst einen (nicht dargestellten) primären Antrieb und einen sekundären Antrieb mit einem Elektromotor 2. Als primärer Antrieb dient zum Beispiel ein Verbrennungsmotor. Eine Kupplung 1 ist zwischen dem Verbrennungsmotor und einem Getriebe 51 angeordnet. Mit dem Bezugszeichen 3 ist eine Anbindung des Elektromotors 2 an das Getriebe 51 angedeutet.
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Das Getriebe 51 umfasst eine Eingangswelle 4. Die Eingangswelle 4 ist drehfest mit der Kupplung 1 verbunden. Bei der Kupplung 1 handelt es sich um eine Trennkupplung, die auch als KO-Kupplung bezeichnet wird. Die KO-Kupplung 1 ist vorteilhaft mit einem Schwingungsdämpfer und/oder einem Zweimassenschwungrad kombiniert.
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Das Getriebe 51 umfasst des Weiteren eine erste Zwischenwelle 5 und eine zweite Zwischenwelle 6. Die erste Zwischenwelle 5 ist koaxial zu der Eingangswelle 4 des Getriebes 51 angeordnet. Die zweite Zwischenwelle 6 ist parallel zu der ersten Zwischenwelle 5 angeordnet. Das Getriebe 51 umfasst darüber hinaus eine Abtriebswelle 7 mit einem Differentialgetriebe.
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Das Getriebe 51 umfasst des Weiteren drei Schaltelemente 8, 9, 10, die als Schiebemuffen ausgeführt sind. Die Schaltelemente 8 bis 10 können in unterschiedlichen Kombinationen eingelegt werden. Bei geschlossener KO-Kupplung 1 können in dem Getriebe 51 mit den Schaltelementen 8 bis 10 unterschiedliche Kombinationen aus sechs Gängen für den Verbrennungsmotor und zwei Gängen für den Elektromotor 2 eingelegt werden. Dabei kann bei Schaltungen der Verbrennungsmotorgänge das Moment über den Elektromotor 2 abgestützt werden, und bei Schaltungen der Elektromotorgänge kann die Antriebsmomentenabstützung über den Verbrennungsmotor erfolgen.
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Das als Schiebemuffe ausgeführte erste Schaltelement 8 ermöglicht Schiebemuffenstellungen S H-L. Das zweite als Schiebemuffe ausgeführte Schaltelement 9 ermöglicht Schiebemuffenstellungen S 2-5. Das dritte als Schiebemuffe ausgeführte Schaltelement 10 ermöglicht Schiebemuffenstellungen S 3-6.
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Das Schaltschema für das Getriebe 51 mit geschlossener KO-Kupplung sieht wie folgt aus:
| Betriebsmodus / Gang | Schiebemuffenstellungen |
| | S H-L | S 3-6 | S 2-5 |
| Standladen 1 | R | N | N |
| Standladen 2 | L | N | N |
| Neutral | N | N | N |
| kleiner E-Gang E1 | N | N | R |
| kleiner E-Gang E1 & Verbrennungsmotor-Gang 1 | R | N | R |
| kleiner E-Gang E1 & Verbrennungsmotor-Gang 2 | L | N | R |
| kleiner E-Gang E1 & Verbrennungsmotor-Gang 3 | N | R | R |
| Verbrennungsmotor-Gang 3 | N | R | N |
| großer E-Gang E2 & Verbrennungsmotor-Gang 3 | N | R | L |
| großer E-Gang E2 & Verbrennungsmotor-Gang 4 | R | N | L |
| großer E-Gang E2 & Verbrennungsmotor-Gang 5 | L | N | L |
| großer E-Gang E2 & Verbrennungsmotor-Gang 6 | N | L | L |
| Verbrennungsmotor-Gang 6 | N | L | N |
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Die Bezeichnungen S H-L; S 2-5 und S 3-6 bezeichnen die drei Schiebemuffen im Getriebe. R, N und L stehen für die drei Stellungen der jeweiligen Schiebemuffe. R steht für Rechts eingelegt. N steht für Neutral (mitten-Stellung). L steht für Links eingelegt.
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Aus den drei Schiebemuffen mit den jeweils drei Stellungen ergeben sich dann siebenundzwanzig Kombinationsmöglichkeiten für die unterschiedlichen Schaltstellungen, von denen jedoch nicht alle sinnvoll sind. Die bei geschlossener Kupplung (sinnvoll) verwendbaren Kombinationen und die dazu gehörenden Betriebszustände (Gänge) sind in der Tabelle aufgelistet.
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Bei geöffneter KO-Kupplung sind noch weitere Elektromotorgänge verfügbar, die jedoch nur schwer in einen flüssigen Schaltablauf integrierbar sind. Die K0-Kupplung muss nur für einen Motorstart bei fahrendem Kraftfahrzeug aus dem Triebstrang oder zur Unterstützung einer Anfahrt geöffnet werden. Letzteres ist jedoch nur in extrem seltenen Notsituationen erforderlich. Bei dem dargestellten Getriebebeispiel muss normalerweise, da kein verbrennungsmotorischer Rückwärtsgang vorliegt, immer elektrisch angefahren werden können.
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Die allermeisten Schaltungen können bei geschlossener KO-Kupplung durchgeführt werden. Vor dem Auslegen eines Schaltelements 8 bis 10 wird durch geeignete Momentenansteuerung der beiden Antriebsmaschinen, das heißt dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor 2, der Betrag des Moments am Schaltelement 8 bis 10 minimiert. Vor dem Einlegen eines Schaltelements 8 bis 10 wird durch eine Drehzahlanpassung der nicht mit dem Abtrieb verbundenen Antriebsmaschine der Betrag der Differenzdrehzahl am Schaltelement 8 bis 10 minimiert. Alternativ kann aber auch, in ähnlicher Art und Weise wie bei einem automatisierten oder automatischen Schaltgetriebe, vor Schaltungen von Verbrennungsmotorgängen die KO-Kupplung geöffnet werden.
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In 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Fluidanordnung mit einem elektromotorischen Pumpenaktor 20 dargestellt. Der elektromotorische Pumpenaktor 20, der verkürzt auch als EPA bezeichnet wird, umfasst eine Pumpe 21, die durch einen Aktormotor 22 angetrieben wird. Die Pumpe 21 ist als Reversierpumpe in entgegengesetzten Förderrichtungen betreibbar, wie durch Pfeilspitzen in einem Kreissymbol, das die Pumpe 21 symbolisiert, angedeutet ist.
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Bei dem Aktormotor 22 handelt es sich um einen Elektromotor E. Dem Aktormotor 22 ist ein lokales Steuergerät 23 zugeordnet. Die Großbuchstaben LCU stehen für die englischen Begriffe Local Control Unit. Das Steuergerät 23 ist mit Drucksensoren 24 kombiniert, wie durch Buchstaben p angedeutet ist. Ein Zweidruckventil 25 ist parallel zu der Pumpe 21 geschaltet. Das Zweidruckventil 25 umfasst zwei Anschlüsse für die Pumpe 21. Mit einem dritten Anschluss ist das Zweidruckventil 25 an ein Fluidreservoir angeschlossen.
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Durchgezogene Linien symbolisieren in 2 Fluidleitungen, insbesondere Hydraulikleitungen. Gestrichelte Linien symbolisieren in 2 Steuerleitungen. Über die Steuerleitungen werden Ventile, insbesondere Magnetventile, in der Fluidanordnung angesteuert. Strichpunktierte oder gestrich-punktete Linien symbolisieren in 2 Sensorleitungen.
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Ein Kupplungs-Subsystem 30 umfasst eine fluidische Kupplungsbetätigungseinrichtung 60 für eine KO-Kupplung 31. Die fluidische Kupplungsbetätigungseinrichtung 60 umfasst einen Nehmerzylinder 32 mit einem Nehmerkolben. Dem Nehmerkolben ist ein Nehmerweg-Sensor 33 zugeordnet.
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Der elektromotorische Pumpenaktor 20 ist zwischen der fluidischen Kupplungsbetätigungseinrichtung 60 und einer fluidischen Getriebebetätigungseinrichtung 70 angeordnet.
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In 2 ist ein Umschaltventil 37 zwischen dem elektromotorischen Pumpenaktor 20, der fluidischen Kupplungsbetätigungseinrichtung 60 und der fluidischen Getriebebetätigungseinrichtung 70 angeordnet. Die fluidische Getriebebetätigungseinrichtung 70 stellt ein Getriebe-Subsystem 40 dar.
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Bei der in 2 dargestellten Fluidanordnung umfasst die fluidische Getriebebetätigungseinrichtung 70 drei Gangsteller 81 bis 83. Die Gangsteller 81 bis 83 umfassen Gleichflächen-Gangsteller-Kolben 43 mit Weg-Sensoren. Den Gangstellern 81 bis 83 ist jeweils ein als Schaltventil ausgeführtes Gangsteller-Ventil 45 vorgeschaltet. Die Gangsteller 81 bis 83 sind in einem Gangstellerturm angeordnet. Die drei Gangsteller 81 bis 83 dienen zum Betätigen von Schiebemuffen. Mit 84 ist ein Parksperrensteller bezeichnet.
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Im Betrieb der Fluidanordnung kann durch Umschalten des Zweidruckventils 25 des elektromotorischen Pumpenaktors 20 von einer Kupplungsbetätigung auf eine Getriebebetätigung umgeschaltet werden. Beim Umschalten des Zweidruckventils 25 muss eine ungewollte Betätigung des Getriebes-Subsystem 40 sicher vermieden werden.
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Bei der in 2 dargestellten Fluidanordnung ist eine Multiplexer-Anordnung 85 mit einem Multiplexer-Schaltventil 46 und einem Gangsteller-Ventil 45 zwischen dem elektromotorischen Pumpenaktor 20 und den Gangstellern 81 bis 84 eingesetzt. Die Multiplexer-Anordnung 85 liefert den Vorteil, dass deutlich weniger Hubmagnete für die Ventilansteuerung benötigt werden.
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In den 3 bis 6 ist ein Mechatronikmodul 89 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Das Mechatronikmodul 89 umfasst eine hydraulische Aktorik 90, in welche eine Fluidanordnung, wie sie in 2 dargestellt ist, zur Betätigung eines Hybridgetriebes, wie es in 1 dargestellt ist, integriert ist. Ein zum Betätigen von Gangstellern 102 bis 104, einer Kupplung 92 und eines Parksperrenaktors 93 benötigter Hydraulikdruck wird durch einen elektrischen Pumpenaktor 91 bereitgestellt.
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Der elektrische Pumpenaktor 91 entspricht zum Beispiel dem elektrischen Pumpenaktor 20 in 2. Bei der Kupplung 92 handelt es sich zum Beispiel um eine KO-Kupplung, die in 1 mit 1 und in 2 mit 31 bezeichnet ist. Der Parksperrenaktor 93 dient zur Betätigung einer (in 3 nicht dargestellten) Parksperre in einem Hybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, der in 1 mit 50 bezeichnet ist.
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Der elektrische Pumpenaktor 91 ist mit Hydraulikleitungen 94, 95 an einem Ventilblock 96 angeschlossen. Der Ventilblock 96 ist als Ventilplatte 97 mit einem Dichtflansch 98 ausgeführt.
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Das Mechatronikmodul 89 umfasst zusätzlich zu dem Ventilblock 96 einen Gangstellerblock 100. Der Gangstellerblock 100 ist als Gangstellerplatte 101 mit Gangstellern 102, 103, 104 ausgeführt. Die Gangsteller 102 bis 104 umfassen jeweils eine Schaltstange 105, 106, 107. Die Gangsteller 102 bis 104 entsprechen zum Beispiel den Gangstellern 81 bis 83 in 2.
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Die Kupplung 92 wird über einen Kupplungshebel 108 durch einen Kupplungskolben 109 betätigt. Der Kupplungskolben 109 ist, zumindest teilweise, in dem Gangstellerblock 100 aufgenommen. In dem Gangstellerblock 100 sind darüber hinaus nicht näher bezeichnete Gangstellerkolben der Gangsteller 102 bis 104 aufgenommen. Darüber hinaus ist ein Sensormodul 110 in den Gangstellerblock 100 integriert.
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Der Parksperrenaktor 93 umfasst einen Parksperrensteller 111, der zum Beispiel den Gangsteller 84 in 2 ersetzt. Ein Parksperrenkolben 112 ist, zumindest teilweise, in dem Gangstellerblock 100 aufgenommen. Der Parksperrenkolben 112 beziehungsweise der Parksperrensteller 111 erstreckt beziehungsweise erstrecken sich senkrecht zu der Gangstellerplatte 101. Die Schaltstangen 105 bis 107 erstrecken sich parallel zueinander in der Ebene der Gangstellerplatte 101 und somit senkrecht zu dem Parksperrenkolben 112.
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Die zum Betätigen der Kupplung 92, der Gangsteller 102 bis 104 und der Parksperre benötigten hydraulischen, elektrischen und elektronischen Komponenten sind vorteilhaft ganz oder teilweise in das Mechatronikmodul 89 integriert. Das Hydraulikmedium beziehungsweise der benötigte Hydraulikdruck werden in dem Mechatronikmodul 89 über Hydraulikventile, die zum Beispiel in einer Multiplexer-Anordnung, wie sie in 2 mit 85 bezeichnet ist, angeordnet sind, hydraulisch zu dem Kupplungskolben 109, dem Parksperrenkolben 112 oder zu einem der Gangsteller 102 bis 104 geführt. Das Mechatronikmodul 89 umfasst vorteilhaft auch ein Hydraulikmediumreservoir mit Hydraulikmedium, insbesondere Hydraulikflüssigkeit, die von einem Getriebesumpf des Hybridgetriebes unabhängig ist.
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Eine erste Baugruppe des Mechatronikmoduls 89 umfasst zum Beispiel den elektrischen Pumpenaktor 91 mit einer Hydraulikpumpe, einem Pumpenmotor, einem Steuergerät, einem passiven Logikventil, zwei Drucksensoren sowie dem vorab genannten Hydraulikmediumreservoir. Eine zweite Baugruppe des Mechatronikmoduls 89 umfasst zum Beispiel die als Labyrinthplatten ausgeführten Platten 97 und 101, ein Zwischenblech 130 mit Ventilen in der Ventilplatte 97, die Gangstellerkolben, den Parksperrenkolben 112 und den Kupplungskolben 109. Der Kupplungskolben 109 wirkt gegen den Kupplungshebel 108 und ist eventuelle mit einem Zwischenstößel kombiniert. Der Zwischenstößel dient vorteilhaft zur Abdichtung des Getriebeinneren zu einer Kupplungsglocke.
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In 4 ist das Mechatronikmodul 89 in einer Draufsicht dargestellt. Unten in der dargestellten Draufsicht entspricht in einem mit dem Mechatronikmodul 89 ausgestatteten Kraftfahrzeug vorne. Links in der dargestellten Draufsicht ist in dem Fahrzeug die Kupplung beziehungsweise der Motor angeordnet, und zwar so, wie wenn man vor dem Fahrzeug steht und in den Motorraum schaut. In 4 sieht man, dass das Zwischenblech 130 zwischen dem Dichtflansch 98 der Ventilplatte 97 und der Gangstellerplatte 101 angeordnet ist. Der Dichtflansch 98 der Ventilplatte 97 dient vorteilhaft zur Darstellung eines Getriebedeckels für das Hybridgetriebe. Die Ventilplatte 97 ist dann, bezogen auf das Hybridgetriebe, außen angeordnet.
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In 4 sieht man, dass das Sensormodul 110 in die Gangstellerplatte 101 integriert ist, während ein Stecker 121 für das Sensormodul 110 in der Ventilplatte 97 angeordnet ist. Das Sensormodul 110 umfasst alle notwendigen Sensoren, wie den Nehmerweg-Sensor 33 in 2. Darüber hinaus können optional Drehzahlsensoren für die Getriebeeingangswelle und die Getriebeausgangswelle des Hybridgetriebes in dem Sensormodul 110 angeordnet sein.
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In 4 ist durch einen Kreis eine Niederdruckverbindung 123 zur Ventilplatte 97 angedeutet. Durch weitere Kreise 124, 125 sind Hochdruckverbindungen angedeutet, die zum Beispiel den Hydraulikleitungen in 3 entsprechen.
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Durch größere Kreise 127 bis 129 sind Ventilmagnete angedeutet, die in die Ventilplatte 97 integriert sind. Der Ventilmagnet 127 gehört zum Beispiel zu dem in 2 mit 45 bezeichneten Gangsteller-Ventil. Der Ventil-Magnet 128 gehört zum Beispiel zu dem in 2 mit 46 bezeichneten Multiplexer-Schaltventil. Der Ventil-Magnet 129 gehört zum Beispiel zu dem in 2 mit 37 bezeichneten Umschaltventil.
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Die Ventilmagneten 127 bis 129 sind in der Ventilplatte 97 vorteilhaft außerhalb des Getriebes angeordnet und erfahren so eine geringere Wärmebelastung. Darüber hinaus können durch diese Anordnung die elektrischen Anschlüsse der Ventile und der Sensorik entweder über Kabel oder anderweitigere Verbindungen, wie Stanzgitter, zu der lokalen Steuereinheit des elektrischen Pumpenaktors 91 geführt werden.
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Die (in 4 nicht dargestellte) Parksperre wird zum Beispiel über eine Klinke betätigt, die in ein Parksperrenrad eingreift. Das Parksperrenrad ist zum Beispiel an einem Differential angeordnet. Alternativ kann die Klinke der Parksperre in ein Rad auf einer Getriebewelle eingreifen.
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Der Parksperrenkolben 112 verläuft vorteilhaft durch die Trennebene zwischen der Ventilplatte 97 und der Gangstellerplatte 101. Dadurch kann vorteilhaft ein zusätzliches Zylindergehäuse für den Parksperrenkolben 112 entfallen.
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In 8 sieht man, dass der Parksperrenkolben 112 in einer entsprechenden Ausnehmung der Ventilplatte 97 hin und her bewegbar geführt ist. Eine Kolbenstange des Parksperrenstellers 111 erstreckt sich von dem Parksperrenkolben 112 in 8 nach links durch einen Deckel 144 hindurch. Der Deckel 144 ist mit Hilfe von Dichtungen 145, 146 in der Gangstellerplatte 101 befestigt.
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Die Auslegung des Parksperrenkolbens 112 ist vorteilhaft so, dass die Kolbendichtung des Parksperrenkolbens 112 die Trennebene zwischen den beiden Platten 97, 101 mit dem Zwischenblech 130 nicht überschreitet. Dadurch können unerwünschte Beschädigungen an der Kolbendichtung des Parksperrenkolbens 112 verhindert werden. Der Parksperrenkolben 112 wird vorteilhaft nur im Bereich der Ventilplatte 97 in der Ausnehmung hin und her bewegt.
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Alternativ kann auch eine eingepresste und gedichtete Hülse als Kolbenlaufbahn vorgesehen werden. Die Druckversorgung zur Betätigung des Parksperrenkolbens 112 umfasst an zwei Druckübergabestellen 148, 149 zwei Hydraulikkanäle. Die Druckversorgung erfolgt an den Druckübergabestellen 148, 149 vorteilhaft auf der Rückseite, das heißt auf der Ventilplattenseite, durch eine schräge Bohrung aus dem Labyrinth der Ventilplatte 97. Vorteilhaft ist nur eine plane Dichtebene an den Platten 97, 101 angebracht, wodurch die Nachbearbeitung nach einem zum Beispiel durch Gießen realisierten Herstellungsprozess vereinfacht wird.
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Die Gangstellerkolben können entweder, wie in den 3 bis 6 gezeigt, in die Schaltstangen 105 bis 107 eingreifen und hier die Montageschnittstelle bilden. Alternativ können die Schaltstangen 105 bis 107 in dem Mechatronikmodul 89 gelagert werden, vorteilhafterweise gemeinsam mit den Gangstellerkolben. Dann ist der Eingriff der Schaltgabeln in die Schiebemuffen des Hybridgetriebes die Montageschnittstelle.
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Die Verbindung zwischen dem elektrischen Pumpenaktor 91 und dem Mechatronikmodul 89 erfolgt vorzugsweise über eine direkte Verbindung, das heißt über Dichtflächen zwischen der Ventilplatte 97 und der Hydraulikpumpe des elektrischen Pumpenaktors 91. Der elektrische Pumpenaktor 91 ist, zumindest transportfest, mit dem Mechatronikmodul 89 verbunden, so dass eine Vollabnahme des Systems und ein Transport im befüllten Zustand möglich ist. Eine dauerfeste Anbindung des elektrischen Pumpenaktors 91 kann über zusätzliche Befestigungen am Getriebegehäuse erfolgen.
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In 5 ist das Mechatronikmodul 89 von der Getriebeseite dargestellt. Auf der Getriebeseite des Mechatronikmoduls 89 sind die Gangsteller 102 bis 104 mit den Schaltstangen 105 bis 107 angeordnet. Darüber hinaus sieht man auf der Getriebeseite den Kupplungskolben 109 und den Parksperrenkolben 112.
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In 6 ist das Mechatronikmodul 89 von der Außenseite dargestellt. Auf der Außenseite sind elektrische Verbindungen 134 vom elektrischen Pumpenaktor 91 zu dem Stecker 121 des Sensormoduls und zu den Ventilmagneten 127 bis 129 angedeutet. Darüber hinaus ist die hydraulische Anbindung zwischen dem elektrischen Pumpenaktor 91 und der Ventilplatte 97 durch die Verbindungen 123 bis 125 in 6 angedeutet.
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In 7 ist eine hydraulische Aktorik 140 dargestellt, die der hydraulischen Aktorik 90 aus 6 sehr ähnlich ist. Zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der 6 verwiesen.
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Bei der in 7 dargestellten hydraulischen Aktorik 140 ist der elektrische Pumpenaktor 91 in den Ventilblock 96 integriert. Die Hydraulikpumpe des elektrischen Pumpenaktors 91 ist vorteilhaft in die Gangstellerplatte integriert. So kann die lokale Steuereinheit des elektrischen Pumpenaktors 91 wärmetechnisch bevorzugt außerhalb des Getriebeinneren angeordnet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- KO-Kupplung
- 2
- Elektromotor
- 3
- Anbindung des Elektromotors ans Getriebe
- 4
- Eingangswelle
- 5
- Zwischenwelle 1
- 6
- Zwischenwelle 2
- 7
- Abtriebswelle mit Differentialgetriebe
- 8
- Schaltelement (S H-L)
- 9
- Schaltelement (S 2-5)
- 10
- Schaltelement (S 3-6)
- 20
- elektromotorischer Pumpenaktor
- 21
- Pumpe
- 22
- Aktormotor
- 23
- Steuergerät
- 24
- Drucksensoren
- 25
- Zweidruckventil
- 30
- Kupplungs-Subsystem
- 31
- KO-Kupplung
- 32
- Nehmerzylinder
- 33
- Nehmerweg-Sensor
- 37
- Umschaltventil
- 40
- Getriebe-Subsystem
- 43
- Gleichflächen-Gangsteller-Kolben
- 45
- Gangsteller-Ventil
- 46
- Multiplexer-Schaltventil
- 50
- Hybridantriebsstrang
- 51
- Getriebe
- 60
- fluidische Kupplungsbetätigungseinrichtung
- 70
- fluidische Getriebebetätigungseinrichtung
- 81
- Gangsteller
- 82
- Gangsteller
- 83
- Gangsteller
- 84
- Gangsteller
- 85
- Multiplexer-Anordnung
- 86
- Betätigungselement
- 87
- Betätigungselement
- 89
- Mechatronikmodul
- 90
- hydraulische Aktorik
- 91
- elektrischer Pumpenaktor
- 92
- Kupplung
- 93
- Parksperrenaktor
- 94
- Hydraulikleitung
- 95
- Hydraulikleitung
- 96
- Ventilblock
- 97
- Ventilplatte
- 98
- Dichtflansch
- 100
- Gangstellerblock
- 101
- Gangstellerplatte
- 102
- Gangsteller
- 103
- Gangsteller
- 104
- Gangsteller
- 105
- Schaltstange
- 106
- Schaltstange
- 107
- Schaltstange
- 108
- Kupplungshebel
- 109
- Kupplungskolben
- 110
- Sensormodul
- 111
- Parksperrensteller
- 112
- Parksperrenkolben
- 121
- Stecker
- 123
- Niederdruckverbindung
- 124
- Hochdruckverbindung
- 125
- Hochdruckverbindung
- 127
- Ventilmagnet
- 128
- Ventilmagnet
- 129
- Ventilmagnet
- 130
- Zwischenblech
- 134
- elektrische Verbindung
- 140
- hydraulische Aktorik
- 144
- Deckel
- 145
- Dichtung
- 146
- Dichtung
- 148
- Druckübergangsstelle
- 149
- Druckübergangsstelle