DE10016782B4

DE10016782B4 - Ausfallsichere und kompakte Hydraulikpumpe

Info

Publication number: DE10016782B4
Application number: DE2000116782
Authority: DE
Inventors: Albrecht Rosenfeld; Jochen Horwath
Original assignee: ThyssenKrupp Presta Steertec GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Presta Muelheim GmbH
Priority date: 2000-04-05
Filing date: 2000-04-05
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2020-04-06
Also published as: DE10016782A1

Abstract

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.

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.
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.
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.
Aus der WO 98/38428 A1 ist eine Pumpe bekannt, die bei einer niedrigen Geschwindigkeit über eine Freilaufkupplung durch einen Elektromotor angetrieben ist. Bei höheren Geschwindigkeiten wird die Pumpe über eine weitere Freilaufkupplung nur durch einen Verbrennungsmotor angetrieben. Die Hydraulikpumpe ist folglich nicht redundant.
In der DE 3608117 A1 ist eine Pumpe für eine Bremseinrichtung beschrieben, die bei Stillstand eines Verbrennungsmotors über eine als Elektromotor arbeitende Lichtmaschine angetrieben wird. Weiter ist in der DE 19821794 A1 ein Motorpumpenaggregat mit einem Freilauf und zwei Pumpen beschrieben. Der Freilauf erlaubt je nach Motordrehrichtung einen gemeinsamen oder getrennten Betrieb beider Pumpen.
In der DE 3626650 C2 sind zwei Pumpen und hydrostatisches Getriebe eines Fahrantriebs beschrieben, die gemeinsam über eine Welle von einer Brennkraftmaschine angetrieben werden.
Schließlich sind in der DE 19632256 A1 zwei Pumpen beschrieben, wobei die eine Pumpe fortwährend über einen Zahnriemenantrieb mit einem Antriebsaggregat und die andere als Hilfspumpe eingesetzte Pumpe dauernd mit einem Elektromotor verbunden ist. Die Hilfspumpe ist nur für kurze Einschaltzeiten vorgesehen und daher nicht für einen Dauerbetrieb ausgelegt.
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.
Diese Aufgabe wird von einer Hydraulikpumpenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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.
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.
Vorzugsweise ist der Hilfsantrieb ein Elektromotor. Die Antriebsmaschine ist vorteilhaft ein Verbrennungsmotor.
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.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Die 1 zeigt:
1: Eine Hydraulikpumpenanordnung mit einem Verbrennungsmotor, einem Elektromotor und zwei Hydraulikpumpen in einer schematischen Darstellung.
In der 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 Ausgangswelle 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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

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.
Hydraulikpumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß antriebsmäßig zwischen der ersten (3) und der zweiten (7) Hydraulikpumpe eine erste Freilaufkupplung (5) vorgesehen ist.
Hydraulikpumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hilfsantrieb (11) und der zweiten Hydraulikpumpe (7) eine zweite Freilaufkupplung (9) vorgesehen ist.
Hydraulikpumpenanordnung nach Anspruch 3, 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.
Hydraulikpumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsantrieb (11) ein Elektromotor ist.
Hydraulikpumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine (1) ein Verbrennungsmotor ist.
Hydraulikpumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Hydraulikpumpe (3, 7) koaxial angeordnete Antriebswellen (2, 6) aufweisen.
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.
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.