BE1023733B1

BE1023733B1 - Hydraulisch systeem

Info

Publication number: BE1023733B1
Application number: BE2015/5822A
Authority: BE
Inventors: Leeuwen Dennis Van; Sebastiaan Voordehake; Raemsdonck Stefan Van
Original assignee: Punch Powertrain Nv
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2015-12-16
Publication date: 2017-07-04
Also published as: US20200292067A1; CN108700192B; EP3390868B1; EP3390868A1; CN108700192A; JP2018537634A; KR20180093998A; BE1023733A9; WO2017103132A1; BE1023733B9; BE1023733A1

Abstract

Werkwijze voor het controleren van druk in een hydraulisch systeem voor een voertuigtransmissie met ten minste een primair frictie-element en een secundair frictie-element voor het koppelen en overbrengen van motorvermogen naar de wielen van het voertuig door bediening van de frictie-elementen via het hydraulisch systeem, omvattende; het toevoeren van fluïdum naar een lijndrukcircuit door middel van een drukpompsysteem met ten minste twee uitgangslijnen; voorzien van een bypasscircuit aan het drukpompsysteem dat, wanneer het bypasscircuit open is om stroming door te laten; het voorzien van een bypassbedieningselement voor het aansturen van het bypasscircuit via een bypassklep; waarbij het bypassbedieningselement additioneel de secundaire druk aan het secundaire frictie-element controleert via een secundaire klep; zodanig dat in een bepaalde staat; het bypassbedieningselement wordt bediend om het bypasscircuit te openen voor het reduceren van de stroming naar het lijndrukcircuit en additioneel om de druk aan het secundaire frictie-element te reduceren naar een waarde lager dan de druk aan het primaire frictie-element zodat minder koppel wordt geleverd.

Description

HYDRAULISCH SYSTEEM

DOMEIN VAN DE UITVINDING

De uitvinding heeft betrekking op een hydraulisch system voor een voertuigtransmissie met ten minste een primair frictie-element en een secundair frictie-element voor het koppelen en overbrengen van motorvermogen naar wielen van het voertuig door bediening van de frictie-elementen via het hydraulisch systeem.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

In het algemeen voorziet een transmissie in een gecontroleerde toepassing van motorvermogen door het omzetten van snelheid en koppel van een energiebron, zoals bijvoorbeeld een interne verbrandingsmotor of een elektrische motor. Het hydraulische systeem kan voorzien in het bedienen van frictie-elementen in de voertuigtransmissie voor het koppelen van de transmissie-ingang met de tandwieltrein om motorvermogen naar de wielen van het voertuig over te brengen.

Dergelijke transmissies omvattende frictie-elementen zijn bekend, bijvoorbeeld een continue variabele transmissie (CVT) is een bekende transmissie met frictie-elementen. De frictie-elementen kunnen worden uitgevoerd als riemschijven tussen dewelke een flexibel element zoals een ketting of een riem kan worden geklemd door middel van wrijvingskracht.

Typisch is het hydraulische systeem een duaal systeem met een circuit voor de bediening van de frictie-elementen, het zogenaamde lijndrukcircuit, en een circuit voor smering en/of koeling, het zogenaamde smeercircuit. Typisch is dat het lijndrukcircuit op relatief hoge drukken werkt, terwijl het smeercircuit op lagere drukken werkt.

Het hydraulische systeem gebruikt bedieningselementen, bij voorkeur bedieningselementen die elektrische energie als input omzetten naar mechanische en/of hydraulische energie als output. Dergelijke bedieningselementen worden doorgaans uitgevoerd als solenoids die componenten, zoals kleppen, van verschillende onderdelen van het hydraulisch system controleren wanneer een elektrisch ingangssignaal wordt ontvangen. Op typische wijze, is er een lijnsolenoid voor het controleren van het lijndrukklep, een primaire solenoid voor het controleren van de primaire klep van het primaire frictie-element, een secundaire solenoid voor het controleren van de secundaire klep van het secundaire frictie-element, een koppelingssolenoid voor het controleren van de koppelingsklep, een koppelomvormersolenoid voor het controleren van het koppelomvormerdrukklep, en een byp assolenoid voor het controleren van een bypassklep. Andere solenoids voor het controleren van andere kleppen in het hydraulisch systeem kunnen worden voorzien.

Solenoids zijn relatief dure componenten en vereisen energie voor de bediening ervan. Aangezien er druk in het hydraulische systeem wordt opgebouwd door een pompsysteem welke energie gebruikt van een energiebron voor het aandrijven van het pompsysteem en het op druk brengen van het hydraulische systeem, is er een voortdurende zoektocht om de energieconsumptie van het hydraulische systeem te reduceren. De energie voor het voor het aandrijven van het hydraulische systeem kan niet worden gebruikt voor het aandrijven van het voertuig. De energiebron kan o.a. zijn een verbrandingsmotor, of een batterij, of een elektrische motor etc.

Voorts, kan de zogenoemde boost-functie een acute of snelle verandering van debiet in het lijndrukcircuit vragen, bij voorkeur zonder een verandering in drukniveau. Hiervoor kunnen systemen worden voorzien van een additionele pomp, welke wordt bediend door een additioneel operationeel element of een additionele solenoid, zie bijvoorbeeld EP1482215 voor een dergelijk systeem. Een nadeel van dit systeem kan zijn dat het relatief duur is in het licht van het aantal benodigde componenten, in het bijzonder indien relatief dure solenoids worden gebruikt.

Als alternatief, om het aantal solenoids te reducren, wordt vaak een speciale lijnsolenoid weggelaten en wordt slechts een primaire en secundaire solenoid gebruikt voor het controleren van de primaire en secundaire druk op respectievelijk het primaire en secundaire frictie-element. Een nadeel van zo’n regelsysteem kan echter zijn dat de minimale druk die kan worden gebruikt voor het klemmen van het flexibele element tussen de frictie-elementen, zoals de riem van een continue variabele transmissie (CVT), dezelfde is als de lijndruk en derhalve relatief hoog kan blijven. Voor hogere koppelniveaus, kan dit resulteren in een slechte efficiëntie van de transmissie.

Een doel van de uitvinding is om te voorzien in een hydraulisch systeem dat ten minste één van voorgenoemde nadelen opheft. In het bijzonderwordt een hydraulisch systeem bedoeld dat bij voorkeur tenminste dezelfde performantie bereikt als de bekende systemen, bijvoorkeur op meer kosteffectieve wijze.

BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN

De uitvinding zal verder worden verduidelijkt op basis van voorbeelduitvoeringsvormen welke zijn weergegeven in de tekeningen. De voorbeelduitvoeringsvormen zijn gegeven bij wijze van niet-limiterende illustratie van de uitvinding.

In de tekening toont:

Fig. 1 een schematisch diagram van een uitvoeringsvorm van een hydraulisch systeem volgens de uitvinding;

Fig. 2 een schematisch diagram van een uitvoeringsvorm van Fig.l inclusief de limp-home functionaliteit.

Opgemerkt wordt dat de figuren slechts een schematische weergave zijn van uitvoeringsvormen van de uitvinding die zijn gegeven bij wijze van niet-limiterend voorbeeld. In de figuren zijn dezelfde of corresponderende onderdelen aangeduid met dezelfde verwijzingscijfers.

Figuur 1 toont een schematisch diagram van een hydraulisch systeem 1 voor een voertuigtransmissie met tenminste een primair frictie-element 2 en een secundair frictie-element 3. Een voorbeeld van een transmissie die gebruikt maakt van frictie-elementen is een continue variabele transmissie (CVT).

De primaire en secundaire frictie-elementen 2, 3 zijn voorzien voor het koppelen en overbrengen van motorvermogen naar wielen van het voertuig door het bedienen van de frictie elementen 2, 3 via het hydraulisch systeem 1.

Het hydraulisch systeem 1 omvat een drukpomp systeem 4 met tenminste twee uitgangslijnen 5, 6. Het drukpompsysteem 4 kan worden uitgevoerd als een pomp met twee pompkamers, of als twee pompen met ieder een pompkamer, etc. Veel varianten zijn mogelijk. Hier is het pompsysteem schematisch weergegeven met twee pompen 4a,4b met respectievelijk de uitgangslijnen 5, 6.

Het pompsysteem 4 wordt aangedreven door de motor en brengt het hydraulische fluïdum van het hydraulische systeem 1 op druk. Het fluïdum onder druk wordt toegevoerd aan het hydraulische systeem 1. Het hydraulisch systeem 1 is typisch een duaal systeem omvattende een lijndrukcircuit 7 waarbij het fluïdum een relatief hoge druk heeft (ongeveer 5-80 bar, bij voorkeur 7-70 bar) en een smeercircuit 8 met een lagere druk (ongeveer 5-10 bar, bij voorkeur 6-9 bar). Het smeercircuit 8 is met name voor het koelen en smeren van componenten van de transmissie en zal niet verder worden uitgewerkt. Opgemerkt wordt dat het hogedrukgebied en het lagedrukgebied overlappend zijn, maar dat de hoge druk altijd hoger is dan de lage druk, zodat er geen overlap van de druk is gedurende gebruik.

In het lijndrukcircuit 7 bedienen bedieningselementen of solenoids kleppen in het lijndrukcircuit voor het controleren van de druk op componenten van de transmissie, zoals de het primaire frictie-element, of het secundaire frictie-element, of een koppeling, of de druk in de lijndruk zelf, etc.

Het drukpompsysteem 4 heeft twee uitgangslijnen 5, 6 welke gekoppeld zijn aan het lijndrukcircuit 7. Het drukpompsysteem 4 is verder voorzien met een bypasscircuit 9 dat wordt gecontroleerd door een bypassklep 10. Wanneer het bypasscircuit 9 open is, met de bypassklep 10 open, is er stroming door het bypasscircuit en wordt de uitgaande stroming van het druksysteem gereduceerd en wordt de druk in één van de uitgangslijnen, hier de uitgangslijn 5, gereduceerd. Wanneer het bypasscircuit 9 gesloten is, is de bypassklep 10 gesloten, en wordt de uitgaande stroming van één van de uitgangslijnen, hier de uitgangslijn 5, toegevoerd aan het lijndrukcircuit 7. Dit wordt ook wel de “boost” functie genoemd, aangezien de uitgaande stroming van het pompsysteem 4 dan snel, en bijna onmiddellijk, toeneemt.

De bypassklep 10 wordt gecontroleerd door een bedieningselement 11. Door het voorzien van het bypasscircuit 9, is de druk en de uitgaande stroming van de tweede pomp of pompkamer 4a altijd beschikbaar, maar wordt deze niet altijd toegevoerd aan het lijndrukcircuit 7.Wanneer de additionele pompstroming niet is vereist (geen boosting), wordt er aldus minder energie verbruikt van de motor.

In het lijndrukcircuit 7 zijn er verschillende kleppen voorzien voor het controleren van druk op componenten van de transmissie en/of het hydraulische systeem. Er is een solenoid toevoerklep, hier niet getoond, die de druk controleert op de bedieningselementen of solenoids. Een lijndrukklep 13 is voorzien die de druk controleert in het lijndrukcircuit 7. Een uitgang van de lijndrukklep 13 wordt toe gevoerd aan het smeercircuit 8 met een smeerklep. Een uitgang van de smeerklep wordt op typische wijze teruggevoerd naar het pompsysteem 4.

Er is ook een primaire klep 15 voorzien voor het controleren van de druk op het primaire frictie-element 2. Via de primaire klep 15 kan een verdere stroming worden voorzien naar een selecteerklep, die hier niet getoond is, die een vooruitkoppeling en een achteruitkoppeling controleert. Verder, is er een secundaire klep 19 voorzien in het lijndrukcircuit 7 die het secundaire frictie-element 3 controleert. Het lijndrukcircuit 7 omvat ook een koppelingsklep en een koppelbedieningsklep, die hier niet getoond zijn.

De verschillende kleppen 13, 15, 19 worden bediend met bedieningselementen of solenoids. De lijndrukklep 13 wordt bediend door een lijnbedieningselement 20. De primaire klep 15 wordt bediend door het primaire bedieningselement 21. Verder, in een uitvoeringsvorm van het hydraulisch systeem, kunnen een koppelingsklep en/of een koppel-controleklep worden voorzien, die respectievelijk de koppelingsklep en de koppel-controleklep bedienen.

De secundaire klep 19 wordt in de stand van de techniek bediend door een secundair bedieningselement. Overeenkomstig de uitvinding wordt hier de secundaire klep 19 ook bediend door de bypasssolenoid 11. Als zodanig, heeft de bypasssolenoid twee functies voor het bedienen van de bypassklep 10 en voor het bedienen van de secundaire klep 19. Dit is voordelig, zoals overeenkomstig de uitvinding, een geavanceerde solenoid kan achterwege gelaten worden en dus energie, voor het bedienen van de solenoid, en kosten, voor het voorzien van de solenoid, kunnen worden bespaard door het weglaten van een solenoid.

De bypassolenoid 11 is hier dusdanig ingericht, dat na bediening van de bypassklep 10, de druk op het secundaire frictie-element 3 lager valt dan de druk op het primaire frictie-element 2 . Dit is in het bijzonder voordelig wanneer de transmissie in overdrive is. De druk op het secundaire frictie-element 3 is dan bij voorkeur lager dan de druk op het primaire frictie-element 2, zodat er minder energie is vereist voor het voorzien van wrijvingskracht op het secundaire frictie-element gedurende overdrive. Hierdoor wordt het energiegebruik gereduceerd en is meer motorvermogen beschikbaar voor het aandrijven van het voertuig. Aldus kunnen energie en kosten worden bespaard.

Het lijndrukcircuit 7 heeft een voorafbepaalde ondergrenswaarde van de lijndruk, zodanig dat, in een fail-safe modus, wanneer er geen bediening van de bedieningselementen is, bijvoorbeeld in het geval van elektrisch falen, of motorfalen, de lijndruk wordt gereduceerd tot de voorafbepaaide ondergrenswaarde van de lijndruk, b.v. 5 bar of 7 bar, afhankelijk van het specifieke hydraulische circuit. Door het voorzien van deze voorafbep aaide ondergrenswaarde van de lijndruk, kan een beperkte bediening van de primaire en secundaire frictie-elementen 2,3 worden voorzien zodat het voertuig in een slow-down modus kan rijden, zodanig dat het voertuig bijvoorbeeld kan vertragen totdat een pechstrook langs de weg of een andere veilige plaats is bereikt. De voorafbep aaide ondergrenswaarde van de lijndruk wordt voorzien door een veervoorspanning op de lijndrukklep 13. De veervoorspanning wordt verschaft door veer 24 op de lijndrukklep 13.

Overeenkomstig de uitvinding kan de lijndrukklep 13 additioneel en/of alternatief worden voorgespannen naar een niet-ondergrenswaarde van de lijndruk, bijvoorbeeld 17 bar of 15 bar. Er blijft dan genoeg druk beschikbaar in het lijndrukcircuit 7 voor de primaire en secundaire frictie-elementen 2, 3 om te voorzien in een limp-home functie van het voertuig. Daartoe is de bypasssolenoid 11 voorzien met een derde functie om de veerkracht 24 voor te spannen naar de niet-ondergrenswaarde van de lijndruk. Deze derde functie van het bypassbedieningselement 11 is optioneel voorzien en geïllustreerd in figuur 2. In deze uitvoeringsvorm is de functie voorzien via de verbinding 25 tussen de bypassolenoid 11 en de lijndrukklep 13. In andere uitvoeringsvormen kan deze verbinding 25 afwezig zijn. Door het voorzien van deze extra functionaliteit kan aldus de veiligheid worden verhoogd aangezien het voertuig zijn reis veilig kan voortzetten totdat een veilige haven is bereikt, bijvoorbeeld in het geval van een elektrisch falen.

In een uitvoeringsvorm is de secundaire klep 19 uitgevoerd als een drukdifferentieelklep. Alternatief kan de secundaire klep 19 worden uitgevoerd als een drukreduceerklep. In een uitvoeringsvorm is de primaire klep 15 uitgevoerd als een drukreduceerklep en kan de lijndrukklep 13 worden uitgevoerd als een overdrukklep.

Overeenkomstig de uitvinding is er een pompsysteem 4 met respectievelijk twee pompen of pompkamers 4a, 4b met respectievelijk de uitgangslijnen 5, 6. Het druksysteem 4 heeft het bypasscircuit 9 met de bypassklep 10. Verder is het lijndrukcircuit 7 gedeeltelijk weergegeven met de lijndrukklep 13, de primaire klep 15 en de secundaire klep 19. Hier zijn de primaire klep 15 en de secundaire klep 19 beide uitgevoerd als een drukreduceerklep. De kleppen 13, 15, 19, 10 worden bediend door respectievelijk de bedieningselementen 20, 21, 11, 11. De bedieningselementen zijn typisch uitgevoerd als solenoids die bediend worden door elektrische stromen die door de solenoids gaan. Overeenkomstig de uitvinding is het bypassbedieningselement 11 ingericht voor het bedienen van de bypassklep 10 en additioneel ingericht voor het bedienen van de secundaire klep 19. Zodoende kan een solenoid worden weggelaten, waardoor kosten en energie, en dus brandstofverbruik kan worden bespaard. Ook kan door het voorzien van een additionele bediening voor de secundaire klep 19, in overdrive, de druk op het secundaire frictie-element lager worden dan de druk op het primaire frictie-element. Dus is minder energie vereist voor het bedienen van de secundaire pulley, resulterende in een gereduceerd vereist vermogen, welke kan resulteren in minder brandstofverbruik of meer beschikbare energie voor het aandrijven van het voertuig. Een semionafhankelijke pulleydrukbediening is dus voorzien die kosten bespaart, één solenoid minder, en voorziet in een efficiënte performantie van het hydraulische systeem door toe te staan dat de secundaire druk lager is dan de primaire druk in overdrive.

Voor de duidelijkheid en een beknopte beschrijving zijn de maatregelen hierin beschreven als onderdeel van dezelfde of verschillende uitvoeringsvormen, het zal echter duidelijk zijn dat het bereik van de uitvinding uitvoeringsvormen omvat welke combinaties van alle of sommige van de beschreven maatregelen hebben.

Veel varianten zullen duidelijk zijn voor een vakman. Alle varianten zijn geacht te zijn omvat binnen het bereik van de uitvinding zoals gedefinieerd in de volgende conclusies.

In de conclusies moeten alle tussen haakjes geplaatste verwijzingscijfers niet worden geïnterpreteerd als een beperking van de conclusie. Het woord “omvatten” sluit de aanwezigheid van andere maatregelen of stappen dan dewelke genoemd in de conclusies niet uit. Bovendien zal het woord “een” niet worden op gevat tot 'slechts één', maar in plaats daarvan worden gebruikt om "ten minste één' te betekenen, en sluit het een veelvoud niet uit. Het enkele feit dat bepaalde maatregelen worden opgesomd in onderling verschillende conclusies geeft niet aan dat een combinatie van deze maatregelen niet kan worden gebruikt tot een voordeel.

Claims

CONCLUSIES

1. Een hydraulisch systeem voor een voertuigtransmissie met ten minste een primair frictie-element en een secundair frictie-element voor het koppelen en overbrengen van motorvermogen naar wielen van het voertuig door bediening van de frictie-elementen via het hydraulisch systeem, waarin het hydraulisch systeem (1) omvat • een drukpompsysteem (4) met ten minste twee uitgangslijnen (5,6) voor het toevoeren van fluïdum onder druk aan een lijndrukcircuit (7), waarbij de drukpomp (4) een bypasscircuit (9) omvat aangestuurd door een bypassklep (10) zodanig dat, wanneer het bypasscircuit (9) open is om stroming daardoorheen te laten, een verminderde druk wordt verkregen in één van de uitgangslijnen (5,6); • een primair bedieningselement (21) voor het bedienen van een primaire klep (15) ingericht voor het controleren van druk op het primaire frictie-element (2); • een lijnbedieningselement (20) voor het bedienen van een lijndrukklep (13) ingericht voor het controleren van de druk in het lijndrukcircuit (7); • een bypassbedieningselement (11) voor het regelen van de bypassklep (10), waarin het bypassbedieningselement (11) additioneel is ingericht voor het bedienen van een secundaire klep (19) die de druk controleert op het secundaire frictie-element (3) zodanig dat, na het bedienen van de bypassklep (19), de druk op het secundaire frictie-element (3) lager valt dan de druk op het primaire frictie-element (2)

2. Hydraulisch systeem volgens conclusie 1, waarin de lijndrukklep (13) is voorgespannen naar een voorafbepaalde ondergrenswaarde van de lijndruk, zodanig dat wanneer in een fail-safe modus geen bediening van de bedieningselementen is voorzien, de lijndruk wordt gereduceerd naar de ondergrenswaarde van de lijndruk resulterend in een gereduceerde bediening van de frictie-elementen (2,3) om een slow-down modus van het voertuig te verschaffen.

3. Hydraulisch systeem volgens conclusie 1, waarin de lijndrukklep (13) is voorgespannen naar een niet-ondergrenswaarde van de lijndruk, zodat in een fail-safe modus, wanneer geen bediening van de bedieningselementen is voorzien, de lijndruk naar een voor afbepaalde lijndruk wordt gezet resulterend in voldoende bediening van de frictie-elementen (2, 3) om een “limp-home” modus van het voertuig te verschaffen.

4. Hydraulisch systeem volgens conclusie 3, waarbij het bypassbedieningselement (11) additioneel is ingericht voor het regelen van de lijndrukklep (13) om de voorspanning naar de niet-ondergrenswaarde tegen te gaan om, bij bediening, de minimale lijndruk te reduceren.

5. Hydraulisch systeem volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de secundaire klep (19) een drukdifferentieelklep is.

6. Hydraulisch systeem volgens een der conclusies 1-4, waarbij de secundaire klep (19) een drukreduceerklep is.

7. Hydraulisch systeem volgens een van de voorgaande conclusies, waarin de primaire klep (15) een drukreduceerklep is.

8. Hydraulisch systeem volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de lijndrukklep (13) een overdrukklep is.

9. Werkwijze voor het controleren van druk in een hydraulisch systeem (1) voor een voertuigtransmissie met ten minste een primair frictie-element (2) en een secundair frictie-element (3) voor het koppelen en overbrengen van motorvermogen naar de wielen van het voortuig door bediening van de frictie-elementen via een hydraulisch systeem, omvattend • toevoeren van fluïdum onder druk naar een lijndrukcircuit (7) door middel van een drukpompsysteem (4) met ten minste twee uitgangslijnen (5,6); • voorzien van een bypasscircuit (9) aan het drukpompsysteem (4) dat, wanneer het bypasscircuit (9) open is om stroming door te laten, een gereduceerde druk wordt verkregen in een van de twee uitgangslijnen (5, 6); • voorzien van een primair bedieningselement (21) voor het aansturen van de druk van het eerste frictie-element (2) via een primaire klep (15); • voorzien van een lijnbedieningselement (20) voor het aansturen van de lijndruk via een lijndrukklep (13); • voorzien van een bypassbedieningselement (11) voor het aansturen van een bypasscircuit (9) via een bypassklep (10); • waarbij het bypassbedieningselement (11) additioneel de secundaire druk controleert op het secundaire frictie-element (3) via een secundaire klep (19); • zodanig dat in een bepaalde staat, wanneer minder koppel is vereist op de frictie-elementen (2, 3); het bypassbedieningselement (11) wordt bediend om het bypasscircuit (9) te openen om de stroming naar het lijndrukcircuit (7) te reduceren en additioneel om de druk op het secundaire frictie-element (3) te reduceren naar een waarde lager dan de druk op het primaire frictie-element (2), zodanig dat minder koppel wordt geleverd.