DE10016782A1 - Failsafe dual hydraulic circuit for vehicle has two hydraulic pumps in series linked by a freewheel clutch and with a servo drive via a second freewheel clutch - Google Patents

Failsafe dual hydraulic circuit for vehicle has two hydraulic pumps in series linked by a freewheel clutch and with a servo drive via a second freewheel clutch

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Abstract

A failsafe dual hydraulic circuit for a vehicle has two hydraulic pumps (3, 7) with the first pump driven directly off the engine (1) and with the second pump coupled to the first by a freewheel clutch (5). A second freewheel clutch (9) couples an electric servo motor (11) to the second pump. The layout ensures that under most conceivable conditions at least one pump is operational. Each pump has sufficient capacity to power the essential parts of the vehicle hydraulics.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hydraulikpumpenanordnung mit einer ersten und einer zweiten Hydraulikpumpe, wie sie für zweikreisige hydraulische Lenkungen von Kraftfahrzeugen zur Verwendung kommen.The present invention relates to a Hydraulic pump arrangement with a first and a second hydraulic pump, as for double-circuit hydraulic steering systems of automobiles for use come.

Bei Steer-by-Wire-Lenkungen mit zweikreisigem hydraulischem Antrieb ist bekannt, für den ersten Kreis eine von der Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs angetriebene Hydraulikpumpe zu benutzen. Für den zweiten Kreis kommt eine an den Getriebeausgang gekoppelte Hydraulikpumpe zum Einsatz, die erst bei rollendem Fahrzeug wirksam wird. Bei dieser Auslegung müssen beide Hydraulikpumpen relativ groß dimensioniert werden, da zum einen die mit der Antriebsmaschine verbundene Hydraulikpumpe im Stand alleine die gesamten Lenkkräfte aufbringen muß und zum anderen die mit dem Getriebeausgang verbundene Hydraulikpumpe bei alleinigem Betrieb des zweiten Lenkkreises möglichst bis zu sehr geringen Geschwindikeiten eine wirksame Lenkung sicherstellen soll.For steer-by-wire steering systems with dual-circuit hydraulic drive is known for the first circle one from the prime mover of the motor vehicle to use driven hydraulic pump. For the second Circuit comes a coupled to the transmission output Hydraulic pump used, which only when rolling Vehicle takes effect. With this interpretation, both must Hydraulic pumps are dimensioned relatively large because one connected to the prime mover Hydraulic pump in standstill alone the entire steering forces  must bring up and on the other hand with the Gearbox output connected hydraulic pump with sole Operation of the second steering circuit as much as possible effective steering at low speeds should ensure.

Es ist auch nicht vorteilhaft, die zweite Hydraulikpumpe permanent über einen Elektromotor antreiben zu lassen, da ein solcher Elektromotor insbesondere bei Nutzfahrzeugen eine hohe Leistung erbringen muß. Außerdem ist der alleinige Antrieb der zweiten Hydraulikpumpe durch einen Elektromotor mit dem Nachteil behaftet, daß der Elektromotor bei jedem Fehler im Hydraulikkreis der ersten Hydraulikpumpe in Betrieb gesetzt werden muß, also auch dann, wenn die Antriebsmaschine noch läuft. Deshalb muß der Elektromotor relativ groß dimensioniert werden.It is also not advantageous to use the second hydraulic pump permanently driven by an electric motor, because such an electric motor, especially in commercial vehicles must perform well. In addition, the sole drive of the second hydraulic pump by one Electric motor has the disadvantage that the Electric motor with every fault in the hydraulic circuit of the first hydraulic pump must be put into operation, that is even if the engine is still running. Therefore the electric motor must be dimensioned relatively large.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hydraulikpumpenanordnung zu schaffen, bei der die zweite Hydraulikpumpe auch bei einem Fehler in dem Kreis der ersten Hydraulikpumpe von der Antriebsmaschine angetrieben wird und nur bei einem Ausfall der Antriebsmaschine die zweite Hydraulikpumpe von einem Hilfsantrieb antreibbar ist.It is therefore an object of the present invention to Hydraulic pump assembly to create the second Hydraulic pump even in the event of a fault in the circuit first hydraulic pump from the prime mover is driven and only if the Drive the second hydraulic pump from one Auxiliary drive can be driven.

Diese Aufgabe wird von einer Hydraulikpumpenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is performed by a hydraulic pump arrangement solved the features of claim 1.

Weil die Hydraulikpumpenanordnung mit einer ersten und einer zweiten Hydraulikpumpe versehen ist, die zum Antrieb mit einer Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs gekoppelt sind, wobei weiter ein Hilfsantrieb vorgesehen ist, der mit der zweiten Hydraulikpumpe verbindbar ist und wobei bei Betrieb der Antriebsmaschine die erste und die zweite Hydraulikpumpe in Betrieb sind und der Hilfsantrieb entkoppelt ist und bei Stillstand der Antriebsmaschine die zweite Hydraulikpumpe von dem Hilfsantrieb antreibbar ist, während die erste Hydraulikpumpe und die Antriebsmaschine von der zweiten Hydraulikpumpe antriebsmäßig entkoppelt sind, kann die Antriebsmaschine beide Hydraulikpumpen simultan antreiben, unabhängig davon, ob in einem der beiden zugeordneten Hydraulikkreise ein Fehler aufgetreten ist. Erst bei einem Ausfall der Antriebsmaschine muß der Hilfsantrieb die zweite Hydraulikpumpe antreiben, ohne die erste Hydraulikpumpe oder gar die Antriebsmaschine mitdrehen zu müssen. Der Hilfsantrieb kann folglich relativ klein dimensioniert werden.Because the hydraulic pump arrangement with a first and a second hydraulic pump is provided for Drive with a drive machine of a motor vehicle are coupled, further an auxiliary drive being provided is connectable to the second hydraulic pump and wherein the first and the second hydraulic pump is in operation and the  Auxiliary drive is decoupled and when the Drive the second hydraulic pump from that Auxiliary drive is drivable while the first Hydraulic pump and the prime mover from the second Hydraulic pump are decoupled in terms of drive, the Drive machine both hydraulic pumps simultaneously drive regardless of whether in one of the two an error has occurred in the assigned hydraulic circuits. Only when the drive machine fails does the Auxiliary drive drive the second hydraulic pump without the first hydraulic pump or even the prime mover to have to turn The auxiliary drive can consequently be dimensioned relatively small.

Eine selbsttätige Kopplung und Entkopplung der ersten und der zweiten Hydraulikpumpe wird in einfacher Weise ermöglicht, wenn zwischen den beiden Hydraulikpumpen eine erste Freilaufkupplung vorgesehen ist. In gleicher Weise wird eine selbsttätige Kopplung zwischen dem Hilfsantrieb und der zweiten Hydraulikpumpe ermöglicht, wenn dort eine zweite Freilaufkupplung vorgesehen ist. Die erste Freilaufkupplung kuppelt dabei in dem von der Antriebsmaschine bewirkten Drehsinn zwischen der ersten und der zweiten Hydraulikpumpe, während die zweite Freilaufkupplung in diesem Drehsinn die zweite Hydraulikpumpe und den Hilfsantrieb trennt, während im Gegendrehsinn die erste Freilaufkupplung trennt und die zweite Freilaufkupplung einkuppelt.An automatic coupling and decoupling of the first and the second hydraulic pump is simple enables if a between the two hydraulic pumps first one-way clutch is provided. In the same way becomes an automatic coupling between the auxiliary drive and the second hydraulic pump, if there is one second one-way clutch is provided. The first Freewheel clutch couples in the of the Drive caused rotation between the first and the second hydraulic pump while the second Freewheel clutch in this direction of rotation the second Hydraulic pump and the auxiliary drive disconnects while in Reverse direction separates the first one-way clutch and the engages the second one-way clutch.

Vorzugsweise ist der Hilfsantrieb ein Elektromotor. Die Antriebsmaschine ist vorteilhaft ein Verbrennungsmotor.The auxiliary drive is preferably an electric motor. The The prime mover is advantageously an internal combustion engine.

Eine kompakte Bauweise wird möglich, wenn die erste und die zweite Hydraulikpumpe koaxial angeordnete, parallele Antriebswellen aufweisen. Gleiches gilt für die Antriebswellen von Hilfsantrieb und zweiter Hydraulikpumpe. Die erste und die zweite Hydraulikpumpe oder die zweite Hydraulikpumpe und der Elektromotor können auch ein gemeinsames Gehäuse aufweisen.A compact design is possible if the first and the second hydraulic pump arranged coaxially, parallel  Have drive shafts. The same applies to the Drive shafts of auxiliary drive and second Hydraulic pump. The first and second hydraulic pumps or the second hydraulic pump and the electric motor can also have a common housing.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Die Fig. 1 zeigt:An exemplary embodiment of the present invention is described below with reference to the drawing. Figs. 1 shows:

Fig. 1: Eine Hydraulikpumpenanordnung mit einem Verbrennungsmotor, einem Elektromotor und zwei Hydraulikpumpen in einer schematischen Darstellung. Fig. 1: A hydraulic pump arrangement with an internal combustion engine, an electric motor and two hydraulic pumps in a schematic representation.

In der Fig. 1 ist eine Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs schematisch dargestellt und mit 1 bezeichnet. Die Antriebsmaschine, üblicherweise ein Verbrennungsmotor, treibt über eine Ausgangswelle 2 eine erste Hydraulikpumpe 3 an. Die erste Hydraulikpumpe 3 wiederum besitzt eine mit der Ausgangshülle 2 drehfest gekoppelte Abtriebswelle 4. Diese ist über eine Freilaufkupplung 5 mit einer Eingangswelle 6 einer zweiten Hydraulikpumpe 7 verbunden. Die zweite Hydraulikpumpe 7 wiederum trägt eine Ausgangswelle 8 mit einer Freilaufkupplung 9, die mit einer Ausgangswelle 10 eines Elektromotors 11 verbunden ist.In Fig. 1, a prime mover of a motor vehicle is shown schematically and designated 1. The drive machine, usually an internal combustion engine, drives a first hydraulic pump 3 via an output shaft 2 . The first hydraulic pump 3 in turn has an output shaft 4 which is coupled to the output sleeve 2 in a rotationally fixed manner. This is connected via an overrunning clutch 5 to an input shaft 6 of a second hydraulic pump 7 . The second hydraulic pump 7 in turn carries an output shaft 8 with a one-way clutch 9 , which is connected to an output shaft 10 of an electric motor 11 .

Wird nun die Antriebsmaschine 1 in Gang gesetzt, so dreht sie über ihre Abtriebswelle 2, die beispielsweise gegen die Achse der Kurbelwelle versetzt in Gestalt eines Keilriemenantriebs oder eines Stirnrädergetriebes ausgeführt werden kann, die erste Hydraulikpumpe 3 und über deren Ausgangswelle und die in dieser Drehrichtung sperrende Freilaufkupplung 5 die Eingangswelle 6 der zweiten Hydraulikpumpe 7. Der Freilauf 9 ist dabei in dieser Drehrichtung entkoppelt, so daß der Elektromotor 11 steht.If the drive machine 1 is now set in motion, it rotates the first hydraulic pump 3 and its output shaft and the one that blocks in this direction of rotation via its output shaft 2 , which can be implemented, for example, offset in relation to the axis of the crankshaft in the form of a V-belt drive or a spur gear transmission Overrunning clutch 5, the input shaft 6 of the second hydraulic pump 7 . The freewheel 9 is decoupled in this direction of rotation, so that the electric motor 11 is stopped.

In diesem Betriebszustand wird die Antriebsmaschine 1, solange sie läuft, die erste Hydraulikpumpe 3 und die zweite Hydraulikpumpe 7 antreiben. Beide Hydraulikpumpen können jeweils einen eigenen (nicht weiter dargestellten) Lenkkreis mit entsprechenden hydraulischen Aktuatoren betätigen.In this operating state, the drive machine 1 will drive the first hydraulic pump 3 and the second hydraulic pump 7 as long as it is running. Both hydraulic pumps can each operate their own steering circuit (not shown further) with corresponding hydraulic actuators.

Tritt eine Störung in einem der beiden Lenkkreise auf, so wird der jeweils andere Lenkkreis über die fehlerfrei arbeitende Hydraulikpumpe betätigt. Ein Betätigen der Lenkung ist folglich bei laufender Antriebsmaschine möglich, ohne daß der Elektromotor 11 in Betrieb gesetzt werden muß. Erst wenn die Antriebsmaschine 1 steht, wird der Elektromotor 11 in Betrieb gesetzt und treibt über seine Ausgangswelle 10 und die dann greifende Freilaufkupplung 9 die Hydraulikpumpe 7 an. Die Freilaufkupplung 5 trennt in dieser Drehrichtung die erste Hydraulikpumpe 3 von der zweiten Hydraulikpumpe 7, so daß der Elektromotor 11 nur die zweite Hydraulikpumpe 7 antreiben muß. In diesem Betriebszustand ist ein sicheres Lenken des Kraftfahrzeugs mit Hilfe des zweiten Hydraulikkreises, der von der Hydraulikpumpe gespeist wird, möglich. Der Elektromotor 11 kann dabei relativ klein dimensioniert werden, da seine Betriebsdauer im Störungsfalle beschränkt ist. Bei stehender Antriebsmaschine 1 wird das Kraftfahrzeug innerhalb kurzer Zeit zum Stehen kommen, so daß die Funktion der Lenkung über den Elektromotor 11 nur bis zum Stillstand des Fahrzeugs aufrechterhalten bleiben muß. If a fault occurs in one of the two steering circuits, the other steering circuit is actuated via the hydraulic pump that works correctly. An actuation of the steering is consequently possible with the engine running, without the electric motor 11 having to be started. Only when the drive machine 1 is stopped is the electric motor 11 put into operation and drives the hydraulic pump 7 via its output shaft 10 and then the one-way clutch 9 . The one-way clutch 5 separates the first hydraulic pump 3 from the second hydraulic pump 7 in this direction of rotation, so that the electric motor 11 only has to drive the second hydraulic pump 7 . In this operating state, safe steering of the motor vehicle is possible with the aid of the second hydraulic circuit, which is fed by the hydraulic pump. The electric motor 11 can be dimensioned relatively small because its operating time is limited in the event of a fault. When the drive machine 1 is stationary, the motor vehicle will come to a standstill within a short time, so that the function of the steering via the electric motor 11 only has to be maintained until the vehicle comes to a standstill.

Die konkrete konstruktive Ausgestaltung der Hydraulikpumpenanordnung kann je nach geplantem Einsatzzweck erheblich differieren. So können beispielsweise die Hydraulikpumpen 3 und 7 in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet werden und direkt mit der Antriebsmaschine 1 verbunden und dort angeflanscht sein. Sie können auch über Keilriemenantriebe mit der Antriebsmaschine 1 und/oder dem Elektromotor 11 verbunden werden. Es können auch zwei vollständig separate Hydraulikpumpen 3 und 7 verwendet werden, die in an sich bekannter Weise antriebsmäßig miteinander verbunden werden. Dabei können die Freiläufe 5, 9 in Riemenscheiben integriert sein.The specific structural design of the hydraulic pump arrangement can differ considerably depending on the intended application. For example, the hydraulic pumps 3 and 7 can be arranged in a common housing and connected directly to the drive machine 1 and flanged there. They can also be connected to drive machine 1 and / or electric motor 11 via V-belt drives. It is also possible to use two completely separate hydraulic pumps 3 and 7 , which are connected to one another in terms of drive in a manner known per se. The freewheels 5 , 9 can be integrated in pulleys.

Gegenüber der bisher bekannten Konfiguration, bei der die Inbetriebnahme des Hilfsantriebes unmittelbar erforderlich wurde, wenn eine Störung im Hydrauliksystem der ersten Hydraulikpumpe 3 auftrat, können die einzelnen Hydraulikpumpen 3, 7 ebenso wie der Hilfsantrieb in Gestalt des Elektromotors 11 kleiner dimensioniert werden. Sie werden hierdurch sowohl leichter als auch preiswerter. Anders als bei der eingangs erwähnten Lösung, bei der die zweite Hydraulikpumpe von dem Getriebeausgang angetrieben wird, ist bei der vorliegenden Erfindung ein Lenken, wenn auch mit möglicherweise eingeschränkter Leistungsfähigkeit, bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten und im Stillstand möglich, wenn Antriebsmaschine und erster Hydraulikkreis ausgefallen sind.Compared to the previously known configuration, in which the commissioning of the auxiliary drive was immediately necessary if a malfunction occurred in the hydraulic system of the first hydraulic pump 3 , the individual hydraulic pumps 3 , 7 and the auxiliary drive in the form of the electric motor 11 can be made smaller. This makes them both lighter and cheaper. In contrast to the solution mentioned at the outset, in which the second hydraulic pump is driven by the transmission output, steering is possible in the present invention, albeit with possibly reduced performance, at very low speeds and at a standstill if the prime mover and the first hydraulic circuit have failed .

Claims (9)

1. Hydraulikpumpenanordnung mit einer ersten (3) und einer zweiten (7) Hydraulikpumpe, die zum Antrieb mit einer Antriebsmaschine (1) eines Kraftfahrzeugs gekoppelt sind, wobei weiter ein Hilfsantrieb (11) vorgesehen ist, der mit der zweiten Hydraulikpumpe (7) verbindbar ist, und wobei bei Betrieb der Antriebsmaschine (1) die erste und die zweite Hydraulikpumpe (3, 7) in Betrieb sind und der Hilfsantrieb (11) entkoppelt ist und bei Stillstand der Antriebsmaschine (1) die zweite Hydraulikpumpe (7) von dem Hilfsantrieb (11) antreibbar ist, während die erste Hydraulikpumpe (3) und die Antriebsmaschine (1) von der zweiten Hydraulikpumpe (7) antriebsmäßig entkoppelt sind.1. Hydraulic pump arrangement with a first ( 3 ) and a second ( 7 ) hydraulic pump, which are coupled for driving with a drive machine ( 1 ) of a motor vehicle, furthermore an auxiliary drive ( 11 ) is provided which can be connected to the second hydraulic pump ( 7 ) and, when the drive machine ( 1 ) is in operation, the first and the second hydraulic pumps ( 3 , 7 ) are in operation and the auxiliary drive ( 11 ) is decoupled and when the drive machine ( 1 ) is at a standstill the second hydraulic pump ( 7 ) from the auxiliary drive ( 11 ) can be driven, while the first hydraulic pump ( 3 ) and the drive machine ( 1 ) are decoupled from the second hydraulic pump ( 7 ). 2. Hydraulikpumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß antriebsmäßig zwischen der ersten (3) und der zweiten (7) Hydraulikpumpe eine erste Freilaufkupplung (5) vorgesehen ist. 2. Hydraulic pump arrangement according to claim 1, characterized in that a first one-way clutch ( 5 ) is provided in terms of drive between the first ( 3 ) and the second ( 7 ) hydraulic pump. 3. Hydraulikpumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hilfsantrieb (11) und der zweiten Hydraulikpumpe (7) eine zweite Freilaufkupplung (9) vorgesehen ist.3. Hydraulic pump arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a second one-way clutch ( 9 ) is provided between the auxiliary drive ( 11 ) and the second hydraulic pump ( 7 ). 4. Hydraulikpumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Freilaufkupplung (5) in dem von der Antriebsmaschine (1) bewirkten Drehsinn die erste und die zweite Hydraulikpumpe (3, 7) einkuppelt, während die zweite Freilaufkupplung (9) in diesem Drehsinn trennt und dass im Gegendrehsinn die erste Freilaufkupplung (5) trennt und die zweite Freilaufkupplung (9) einkuppelt.4. Hydraulic pump arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first one-way clutch ( 5 ) in the direction of rotation caused by the drive machine ( 1 ) engages the first and the second hydraulic pump ( 3 , 7 ), while the second one-way clutch ( 9 ) in separates this direction of rotation and that the first one-way clutch ( 5 ) separates and the second one-way clutch ( 9 ) engages in the opposite direction. 5. Hydraulikpumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsantrieb (11) ein Elektromotor ist.5. Hydraulic pump arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the auxiliary drive ( 11 ) is an electric motor. 6. Hydraulikpumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine (1) ein Verbrennungsmotor ist.6. Hydraulic pump arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the drive machine ( 1 ) is an internal combustion engine. 7. Hydraulikpumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Hydraulikpumpe (3, 7) koaxial angeordnete Antriebswellen (2, 6) aufweisen.7. Hydraulic pump arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first and the second hydraulic pump ( 3 , 7 ) have coaxially arranged drive shafts ( 2 , 6 ). 8. Hydraulikpumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abtriebswelle (10) des Hilfsantriebs (11) und die Antriebswelle (6) der zweiten Hydraulikpumpe (7) koaxial angeordnet sind.8. Hydraulic pump arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that an output shaft ( 10 ) of the auxiliary drive ( 11 ) and the drive shaft ( 6 ) of the second hydraulic pump ( 7 ) are arranged coaxially. 9. Hydraulikpumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Hydraulikpumpe (3, 7) oder die zweite Hydraulikpumpe (7, 11) und der Elektromotor ein gemeinsames Gehäuse aufweisen.9. Hydraulic pump arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first and the second hydraulic pump ( 3 , 7 ) or the second hydraulic pump ( 7 , 11 ) and the electric motor have a common housing.
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