DE10134119A1

DE10134119A1 - Hydraulikaggregat für hydraulisch gesteuerte Getriebe

Info

Publication number: DE10134119A1
Application number: DE2001134119
Authority: DE
Inventors: Ansgar Damm
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2003-01-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydraulikaggregat (10) für ein hydraulisch gesteuertes Getriebe, insbesondere für ein automatisiertes Schaltgetriebe, mit einem Niederdruckbereich (12) und einem Hochdruckbereich (14) für Hydraulikfluid, einer elektrisch angetriebenen Pumpe (20) zum Erzeugen eines Arbeitsdrucks des Hydraulikfluids im Hochdruckbereich sowie einem Hydraulikantrieb (26) zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich. Gemäß der Aufgabe an die Erfindung soll das Hydraulikaggregat derart weitergebildet werden, daß das Hydraulikfluid möglichst schnell erwärmt wird, ohne dabei eine zusätzliche Heizung zu verwenden. Dazu ist vorgesehen, daß in einem ersten Betriebszustand des Hydraulikaggregats (10) die elektrische Pumpe permanent eingeschaltet ist und in einem zweiten Betriebszustand des Hydraulikaggregats die elektrisch angetriebene Pumpe (20) in Abhängigkeit vom Arbeitsdruck geschaltet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydraulikaggregat für hydraulisch gesteuerte Getriebe, insbesondere für automatisierte Schaltgetriebe (ASG).
Bei verschiedenen Anwendungen in der Automobiltechnik hat sich als Steuerungssystem die Hydraulik etabliert. Sie hat den Vorteil einer hohen Leistungs- und Energiedichte. Nachteile sind der verhältnismäßig hohe Preis und der starke Temperatureinfluß auf die Viskosität des Mediums und damit auf die Qualität der Steuerung. Im Bereich des Getriebebaus sind zwei wesentliche Arten von Hydraulik zu unterscheiden. Die konventionellen Automatikgetriebe (Automatic Transmission, AT) verwenden i. a. als Hydraulikfluid das Getriebeöl. Da dieses Öl verhältnismäßig stark verschmutzt ist, müssen die Ventile und Schieber mit entsprechend großen Spalten versehen sein, was zu größeren Leckagemengen der hydraulischen Steuerung führt. Konventionelle Automatikgetriebe haben den Vorteil, daß eine Erwärmung des Gesamtgetriebes unvermittelt der Steuerbarkeit des Getriebes zugute kommt, da mit dem Getriebe auch das Hydraulikmedium erwärmt wird.
Die seit einigen Jahren zunehmende Verbreitung findenden automatisierten Schaltgetriebe (ASG) verwenden entweder eine rein elektro-mechanische Ansteuerung oder eine Hydraulik, die einen eigenen separaten Kreislauf aufweist. Dieser Ölkreislauf kommt, nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1 nicht mit dem Getriebeöl in Verbindung, daher ist der Verschmutzungsgrad sehr viel geringer als bei konventionellen Automatikgetrieben. Durch Abstimmung des Hydraulikfluids speziell auf die Bedürfnisse der Hydraulik können in der hydraulischen Steuerung Ventile mit kleineren Querschnitten und kleineren Spaltmaßen verwendet werden (geringere Viskosität).
Bei ASG oder Automatikgetrieben mit separater Hydraulik erwärmt sich das Hydraulikfluid nur langsam, nämlich unabhängig vom und damit langsamer als das Getriebeöl. Daher wird beim Start eines Kraftfahrzeugs die Qualität der Getriebesteuerung über einen längeren Zeitraum negativ beeinflußt. Eine separate zusätzliche Heizung für das Hydraulikfluid wäre sehr aufwendig und kostenintensiv.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bei ASG oder Automatikgetrieben verwendeten Hydraulikaggregate mit separater Hydraulik derart auszugestalten und weiterzubilden, daß das Hydraulikfluid möglichst schnell erwärmt wird, ohne dabei auf eine zusätzliche Heizung und die damit verbundenen Kosten angewiesen zu sein.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch Schaffung eines Hydraulikaggregats für ein hydraulisch gesteuertes Getriebe mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Schutzanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind unter anderem auch in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Zu den Vorteilen gemäß der Lehre der Anmeldung zunächst folgendes:

Bei einem Hydraulikaggregat für ein hydraulisch gesteuertes Getriebe, mit einem Niederdruckbereich und einem Hochdruckbereich für Hydraulikfluid, einer elektrisch angetriebenen Pumpe zum Erzeugen eines Arbeitsdrucks des Hydraulikfluids im Hochdruckbereich sowie einem Hydraulikantrieb zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich, ist in einem ersten Betriebszustand des Hydraulikaggregats die elektrische Pumpe permanent eingeschaltet und wird in einem zweiten Betriebszustand des Hydraulikaggregats die elektrische Pumpe in Abhängigkeit vom Arbeitsdruck geschaltet.

Mit dieser Erfindung wird eine Möglichkeit geschaffen, das Hydraulikfluid im separaten Hydraulikkreislauf mittels der Leistungsaufnahme der elektrisch angetriebenen Pumpe aufzuwärmen. Im ersten Betriebszustand des Hydraulikaggregats ist die elektrische Pumpe permanent eingeschaltet, unabhängig vom erreichten Arbeitsdruck. Solange die elektrische Pumpe permanent eingeschaltet ist erwärmt deren aufgenommene Leistung das Hydraulikfluid. Wenn das Hydraulikfluid erwärmt ist, wird das Hydraulikaggregat im zweiten Betriebszustand betrieben, in dem die elektrische Pumpe in Abhängigkeit vom Arbeitsdruck geschaltet wird. Dies ist der bedarfsabhängige Betrieb der Pumpe.

Vorzugsweise ist das Hydraulikaggregat nach dessen Einschalten im ersten Betriebszustand, da das Hydraulikfluid dann üblicherweise kälter als eine Soll- Betriebstemperatur ist.

Vorzugsweise weist das Hydraulikaggregat einen Hydraulikfluid-Temperatursensor auf und ist im ersten Betriebszustand, falls die Hydraulikfluid-Temperatur unter einem vorbestimmten Sollwert, z. B. der Soll-Betriebstemperatur ist.

Vorteilhaft weist das Hydraulikaggregat ein erstes Zirkulationsventil zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich, so daß das Hydraulikfluid in einem Leitungssystem entsprechend zirkulieren kann. Dieses Zirkulationsventil ist vorteilhaft nahe am Hydraulikantrieb, welcher der Verbraucher des unter Arbeitsdruck stehenden Hydraulikfluids ist und welcher das Hydraulikfluid mit der Soll-Betriebstemperatur erhalten soll, angeordnet. Dies ist insbesondere bei Hydraulikaggregaten mit langen Leitungswegen vorteilhaft.

Das Zirkulationsventil kann als Kombination eines Überdruckventils und eines Absperrventils realisiert werden, wobei das Überdruckventil bei Erreichen eines Mindest- Arbeitsdrucks öffnet und das Absperrventil im ersten Betriebszustand öffnet und im zweiten Betriebszustand sperrt. Damit wird im ersten Betriebszustand einerseits sichergestellt, daß der Mindest-Arbeitsdrucks aufrecht erhalten bleibt, andererseits wird aber eine Zirkulation erzeugt, sobald der Mindest-Arbeitsdruck erreicht ist, so daß von der Pumpe erwärmtes Hydraulikfluid schnell zum Hydraulikantrieb gelangt.

Das Hydraulikaggregat weist bevorzugt einen Speicher im Hochdruckbereich und mindestens ein weiteres Zirkulationsventil auf zur Zirkulation des Hydraulikfluids im Speicher. So kann auch das Hydraulikfluid im Speicher mittels der Pumpe erwärmt werden.

Das Hydraulikaggregat weist vorteilhaft ein Kaltstartventil benachbart zur elektrisch angetriebenen Pumpe auf. Bei Hydraulikfluid mit hoher Viskosität in kaltem Zustand besteht das Problem, daß aufgrund eines Druckabfalls im Leitungssystems die Pumpe an ihrem Ausgang einen derart hohen Druck erzeugt, daß die Pumpe beschädigt werden kann. Das Kaltstartventil baut diesen Überdruck auf ein für die Pumpe unschädliches Maß ab.

Vorzugsweise weist das Hydraulikaggregat ein Überdruckventil zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich auf. Dies ist der übliche Schutz des Gesamtsystems vor zu hohem Druck.

Vorzugsweise weist das Hydraulikaggregat eine Steuereinrichtung zur Bestimmung des Betriebszustandes auf. Die Steuereinrichtung steuert die Pumpe in beiden Betriebszuständen und verwertet vorteilhaft die Temperaturinformation der Hydraulikfluid-Temperatursensors.

Ein automatisiertes Schaltgetriebe mit einem erfindungsgemäßen Hydraulikaggregat hat bessere Kaltstarteigenschaften als ein herkömmliches automatisiertes Schaltgetriebe.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Hydraulikaggregats gemäß der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Hydraulikaggregat 10 für ein hydraulisch gesteuertes Getriebe schematisch dargestellt mit einem Niederdruckbereich 12 und einem Hochdruckbereich 14. Das Hydraulikaggregat 10 ist so konzipiert, daß ein Hydraulikfluid aus einem Vorratsbehälter 16 von einer mit einem elektrischen Motor 18 betriebenen Pumpe 20 durch ein Rückschlagventil 22 in einen Speicher 24 gefördert wird. Ein Hydraulikantrieb 26 entnimmt dem Speicher 24 Hydraulikfluid zur Steuerung eines Getriebes (nicht dargestellt).

Zur Überwachung des Betriebszustandes sind im Hochdruckbereich 14 ein Drucksensor 28 und ein Temperatursensor 30 vorgesehen. Der Sicherheit des Speichers 24 dient ein Überdruckventil 32, welches das Hydraulikfluid bei Überschreiten einer fest eingestellten Druckschwelle aus dem Hochdruckbereich 14 in den Vorratsbehälter 16 zurückfördert. Der Fördervorgang wird von einer Steuereinrichtung (nicht dargestellt) überwacht, die von einem Drucksensor 28 die Information über den Arbeitsdruck erhält. Ein Kaltstartventil 34 neben der Pumpe 20 sichert die Pumpe 20 gegen Schäden durch zu hohen Druck am Pumpenausgang im Falle von kaltem viskosem Hydraulikfluid.
Ein erstes Zirkulationsventil 36 nahe bei dem Hydraulikantrieb 26 zwischen dem Hochdruckbereich 14 und dem Vorratsbehälter 16 stellt im ersten Betriebszustand einerseits sicher, daß der Mindest-Arbeitsdruck aufrecht erhalten wird, und erzeugt im ersten Betriebszustand andererseits eine Zirkulation des Hydraulikfluids - falls gewünscht - sobald der Mindest-Arbeitsdruck erreicht ist, so daß von der Pumpe 20 erwärmtes Hydraulikfluid schnell zum Hydraulikantrieb gelangt. Im zweiten Betriebszustand sperrt das erste Zirkulationsventil 36.
Ein zweites Zirkulationsventil 38 zwischen dem Speicher 24 und dem Vorratsbehälter 16 erzeugt im ersten Betriebszustand eine Zirkulation des Hydraulikfluids durch den Vorratsbehälter 16 sobald der Mindest-Arbeitsdruck erreicht ist, so daß von der Pumpe 20 erwärmtes Hydraulikfluid schnell - falls gewünscht - zum Hydraulikantrieb 26 gelangt. Im zweiten Betriebszustand sperrt das zweite Zirkulationsventil 36. So kann auch das Hydraulikfluid im Speicher 24 mittels der Pumpe 20 erwärmt werden.
Die vorliegende Anordnung kann nun genutzt werden, um im ersten Betriebszustand das Hydraulikfluid bei tiefen Temperaturen anzuwärmen. Hierzu wird die Pumpe 20 dauerhaft angesteuert. Durch die Kompressionsarbeit und die Verlustleistung der Pumpe 20 und die Reibung in den Leitungen und Ventilen kommt es zur Erwärmung des Hydraulikfluids. Wenn das Hydraulikfluid erwärmt ist, in diesem Beispiel wenn der Temperatursensor 30 die Soll-Betriebstemperatur meldet, wird das Hydraulikaggregat 10 im zweiten Betriebszustand betrieben, in dem der Motor 18 der Pumpe 20 in Abhängigkeit vom Arbeitsdruck bedarfsabhängig geschaltet wird. BEZUGSZEICHENLISTE 10 Hydraulikaggregat
12 Niederdruckbereich
14 Hochdruckbereich
16 Vorratsbehälter
18 Motor
20 Pumpe
22 Rückschlagventil
24 Speicher
26 Hydraulikantrieb
28 Drucksensor
30 Temperatursensor
32 Überdruckventil
34 Kaltstartventil
36 erstes Zirkulationsventil
38 zweites Zirkulationsventil

Claims

1. Hydraulikaggregat (10) für ein hydraulisch gesteuertes Getriebe, insbesondere für ein automatisiertes Schaltgetriebe, mit einem Niederdruckbereich (12) und einem Hochdruckbereich (14) für Hydraulikfluid, einer elektrisch angetriebenen Pumpe (20) zum Erzeugen eines Arbeitsdrucks des Hydraulikfluids im Hochdruckbereich sowie einem Hydraulikantrieb (26) zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Betriebszustand des Hydraulikaggregats (10) die elektrische Pumpe permanent eingeschaltet ist und in einem zweiten Betriebszustand des Hydraulikaggregats die elektrisch angetriebene Pumpe (20) in Abhängigkeit vom Arbeitsdruck geschaltet wird.

2. Hydraulikaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikaggregat (10) nach einem Einschalten im ersten Betriebszustand ist.

3. Hydraulikaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikaggregat (10) einen Hydraulikfluid-Temperatursensor (30) aufweist und im ersten Betriebszustand ist, falls die Hydraulikfluid-Temperatur unter einem vorbestimmten Sollwert ist.

4. Hydraulikaggregat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikaggregat (10) ein erstes Zirkulationsventil (36) zwischen dem Hochdruckbereich (14) und dem Niederdruckbereich (12) aufweist zur Zirkulation des Hydraulikfluids in einem Leitungssystem.

5. Hydraulikaggregat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikaggregat (10) einen Speicher (24) im Hochdruckbereich (14) und zur Zirkulation des Hydraulikfluids im Speicher (24) mindestens ein weiteres Zirkulationsventil (38) aufweist.

6. Hydraulikaggregat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikaggregat (10) ein Kaltstartventil (34) benachbart zur Pumpe (20) aufweist.

7. Hydraulikaggregat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikaggregat (10) ein Überdruckventil (32) zwischen dem Hochdruckbereich (14) und dem Niederdruckbereich (12) aufweist.

8. Hydraulikaggregat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikaggregat (10) eine Steuereinrichtung zur Bestimmung des Betriebszustandes aufweist.