DE102008002141B4

DE102008002141B4 - Hydraulische Schaltungsanordnung zum Betrieb eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers

Info

Publication number: DE102008002141B4
Application number: DE102008002141.5A
Authority: DE
Inventors: Horst LEICHSENRING; Berron Hairston; Thomas Aisenpreis; Jochen Birkle
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2008-06-02
Filing date: 2008-06-02
Publication date: 2019-05-23
Anticipated expiration: 2028-06-03
Also published as: US20090298647A1; DE102008002141A1; JP2009293801A; US8172053B2

Abstract

Hydraulische Schaltungsanordnung zum Betrieb eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers (1, 10) mit einer Wandlerüberbrückungskupplung (11), wobei die Schaltungsanordnung folgende Komponenten aufweist:
- ein hydraulisches Schaltgerät (3, 14), umfassend mindestens ein Ventil zur Steuerung des Zulaufes und des Rücklaufes von Öl zum Wandler (1, 10) und zur Wandlerüberbrückungskupplung (11),
- einen Ölkühler (4, 15),
- eine erste Leitung (5, 12) zur Beaufschlagung der Wandlerüberbrückungskupplung (11) mit einem Schließdruck (P_WKzu),
- eine zweite Leitung (6, 13) zur Beaufschlagung der Wandlerüberbrückungskupplung (11) mit einem Öffnungsdruck (P_WKauf), dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitung als Bypassleitung (8, 17) um das hydraulische Schaltgerät (3, 14) ausgebildet und direkt mit dem Ölkühler (4, 15) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zur Steuerung einer Wandlerüberbrückungskupplung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 6.
Hydrodynamische Drehmomentwandler, im Folgenden auch kurz Wandler genannt, werden als Anfahrhilfe bei Automatgetrieben für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Um den Wirkungsgrad des Automatgetriebes zu verbessern, ist der Wandler mit einer Wandlerüberbrückungskupplung, im Folgenden kurz Wandlerkupplung genannt, ausgestattet. Bekannte Wandlerkupplungen weisen einen Kupplungskolben auf, welcher von einer Hydraulikflüssigkeit, im Folgenden Öl genannt, beaufschlagt wird und dabei eine Drehmomentverbindung zwischen Pumpen- und Turbinenrad herstellt. Der Wandler ist damit überbrückt. Die Ölzufuhr zum Wandler bzw. zur Wandlerkupplung erfolgt über zwei Leitungen, welche von einem hydraulischen Schaltgerät ausgehen, welches in der Regel unterhalb des Stufenautomaten angeordnet ist. Das hydraulische Schaltgerät (Abkürzung: HSG) umfasst eine Vielzahl von Ventilen und Schiebern, welche unter anderem auch den Zufluss und den Abfluss von Öl zum Wandler steuern. Wenn der Wandler wirksam ist, ist die Wandlerkupplung offen. Das Öl strömt dann von dem hydraulischen Schaltgerät über eine Leitung zum Wandler an der Vorderseite des Wandlerkolbens vorbei und strömt auf dessen Rückseite über eine andere Leitung wieder zum hydraulischen Schaltgerät zurück. Von dort fließt das Öl in einen Ölkühler. Wenn die Wandlerkupplung geschlossen werden soll, wird die Strömungsrichtung in den beiden Leitungen über das hydraulische Schaltgerät umgesteuert, sodass die Rückseite des Wandlerkolbens mit einem Schließdruck beaufschlagt und der Wandler damit überbrückt wird. Nachteilig bei dieser bekannten Ölführung ist, dass der Rückfluss des Öls bei offener Wandlerkupplung über das hydraulische Schaltgerät bzw. das entsprechende Regelventil erfolgt, was zu einem Druckverlust führt, welcher den Öldurchfluss durch den Wandler vermindert.
Die DE 100 44 177 C1 offenbart eine Ölversorgungsvorrichtung für ein Automatgetriebe mit einem hydrodynamischen Anfahrelement. Die Ölversorungsvorrichtung weist eine Bypasseinrichtung auf, welche einem Ölfilter parallelgeschaltet ist. Durch diese Bypasseinrichtung kann bei einer Verstopfung des Druckfilters ein Überdruck im System vermieden werden. Eine weitere Bypassleitung, welche um eine Kühleinrichtung mit einem Wärmetauscher ausgebildet ist, dient zur Begrenzung des Druckabfalls des die Kühleinrichtung passierenden Öls, insbesondere bei hochviskosem Öl infolge tiefer Temperaturen oder bei einer Verstopfung im Wärmetauscher.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Druckverluste beim Betrieb des Wandlers und der Wandlerkupplung zu reduzieren.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Leitung, durch welche das Öl bei offener Wandlerkupplung zurückfließt, als Bypassleitung um das hydraulische Schaltgerät ausgebildet und direkt mit dem Ölkühler verbunden ist. Durch die Umgehung des hydraulischen Schaltgerätes und des darin angeordneten Ventils ergibt sich der Vorteil eines reduzierten Druckabfalls für das von der Wandlerkupplung zurück und dem Kühler zufließende Öl.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Durchfluß durch die Bypassleitung steuerbar, insbesondere druckabhängig steuerbar ist. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird der Druck in der zweiten Leitung, d. h. der Öffnungsdruck für die Wandlerkupplung als Steuergröße verwendet.
In vorteilhafter Weiterbildung ist in der Bypassleitung ein 2/2-Wegeventil angeordnet, welches vom Öffnungsdruck der Wandlerkupplung gesteuert wird. Damit wird der Vorteil erreicht, dass die Bypassleitung bei Anliegen des Öffnungsdruckes für die Wandlerkupplung am 2/2-Wegeventil geöffnet und der direkte Durchfluss zum Ölkühler freigegeben ist. Damit erfolgt der Ölrückfluss mit geringeren Druckverlusten als beim Stand der Technik.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Bypassleitung mit dem Ventil zwischen der ersten und einer dritten Leitung geschaltet ist, welche das hydraulische Schaltgerät mit dem Kühler verbindet. Damit ist ein kurzer, relativ verlustfreier Strömungsweg vom Wandler zum Ölkühler gegeben.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 6 gelöst. Erfindungsgemäß wird das bei geöffneter Wandlerkupplung zurücklaufende Öl größtenteils direkt dem Ölkühler zugeführt. Damit wird der Vorteil eines relativ druckverlustfreien bzw. druckverlustarmen Rücklaufes des Öls erreicht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen

1 eine hydraulische Schaltung für einen Drehmomentwandler mit erfindungsgemäßer Bypassleitung,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine hydraulische Schaltung bei geschlossener Wandlerkupplung und
3 die hydraulische Schaltung gemäß 2 bei geöffneter Wandlerkupplung.

1 zeigt eine hydraulische Schaltungsanordnung für einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 1, im Folgenden Wandler 1 genannt, der mit einem Stufenautomatgetriebe 2 verbunden ist. Wandler 1 und Getriebe 2 bilden ein Automatgetriebe wie es zum Antrieb von Kraftfahrzeugen bekannt ist. Die hydraulische Schaltungsanordnung umfasst ferner ein hydraulisches Schaltgerät 3, welches von einer nicht dargestellten Ölquelle, z. B. einer vom Wandler 1 angetriebenen Ölpumpe mit Drucköl versorgt wird, was durch einen Pfeil F angedeutet ist. Ferner umfasst die hydraulische Schaltungsanordnung einen Ölkühler 4, welcher als luft- oder wassergekühlter Wärmeübertrager zur Kühlung des umgewälzten Öls dient. Der Wandler 1, welcher eine nicht dargestellte Wandlerüberbrückungskupplung, im Folgenden Wandlerkupplung genannt, umfasst, ist durch zwei hydraulische Leitungen 5, 6 mit dem hydraulischen Schaltgerät 3 verbunden. Das Getriebe 2 ist durch eine weitere Leitung 7, eine Schmierölleitung, mit dem hydraulischen Schaltgerät 3 verbunden. Die Leitung 5 weist drei Abschnitte auf, einen ersten Abschnitt 5a zwischen Wandler 1 und hydraulischem Schaltgerät 3, einen zweiten Abschnitt 5b, welcher durch das hydraulische Schaltgerät 3 führt, und einen dritten Abschnitt 5c, zwischen hydraulischem Schaltgerät 3 und Ölkühler 4. Beide Leitungen 5, 7 sind über das hydraulische Schaltgerät 3 mit dem Ölkühler 4 verbunden. Die hydraulische Schaltungsanordnung zeigt einen Betriebszustand bei geöffneter (nicht dargestellter) Wandlerkupplung. Dem Wandler 1 und der Wandlerkupplung wird über die Leitung 6 Öl mit einem Druck P_WKauf zugeführt und über die Leitung 5 wieder abgeführt. Die Leitung 6 bildet somit den Ölvorlauf und die Leitung 5 den Ölrücklauf, welcher mit seinem Abschnitt 5b das hydraulische Schaltgerät 3 und darin befindliche (nicht dargestellte) Ventile durchströmt. Dies verursacht einen Druckabfall, welcher durch die Bezeichnung ΔP in der Zeichnung angedeutet ist. Die bisher beschriebene Schaltungsanordnung und insbesondere die Leitung 5 mit ihren Abschnitten 5a, 5b, 5c entsprechen dem Stand der Technik.
Um den erwähnten Druckabfall ΔP im Rücklauf zu vermeiden, ist erfindungsgemäß eine Bypassleitung 8 (gestrichelt dargestellt) vorgesehen, welche das hydraulische Schaltgerät 3 umgeht und somit eine direkte Verbindung vom Wandler 1 zum Ölkühler 4 schafft. Es ist offensichtlich, dass durch eine solche Bypassleitung 8 ein wesentlich geringerer Druckabfall im Gesamtsystem auftritt als durch die bekannte Rücklaufleitung 5. Somit kann bei geöffneter Wandlerkupplung das Öl relativ verlustarm aus dem Wandler 1 direkt in den Ölkühler 4 abfließen.
2 und 3 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine hydraulische Schaltungsanordnung. Ein hydrodynamischer Drehmomentwandler 10, im Folgenden Wandler 10 genannt, weist eine Wandlerüberbrückungskupplung 11, im Folgenden Wandlerkupplung 11 genannt, auf und wird über zwei Leitungen, eine erste Leitung 12 und eine zweite Leitung 13 von einem hydraulischen Schaltgerät 14 mit Öl versorgt. Ein Ölkühler 15 ist über eine dritte Leitung 16 mit dem hydraulischen Schaltgerät 14 verbunden. Zwischen der ersten Leitung 12 und der dritten Leitung 16 ist eine Bypassleitung 17 angeordnet, in welcher ein 2/2-Wegeventil 18 angeordnet ist. Das 2/2-Wegeventil 18 ist über eine Steuerleitung 19 mit der zweiten Leitung 13 verbunden. Das Ventil 18 weist einen nicht dargestellten Steuerkolben auf, welcher durch eine Ventilfeder 20 belastet ist.
2 zeigt die Schaltungsanordnung bei geschlossener Wandlerkupplung 11. In diesem Betriebszustand wird die Wandlerkupplung 11 respektive eine Seite eines nicht dargestellten Kupplungskolbens über die Leitung 12 mit einem Schließdruck P_WKzu beaufschlagt. Die Leitung 12 ist - wie durch einen Richtungspfeil angedeutet - in diesem Zustand der Ölvorlauf. Der Ölrücklauf erfolgt über die Leitung 13 mit einem Druck P_WKauf. welcher erheblich geringer als der Schließdruck in Leitung 12 ist. Die Druckdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf bestimmt das übertragbare Drehmoment der Wandlerkupplung 11. Der Druck in der Rücklaufleitung 13 steht über die Steuerleitung 19 am 2/2-Wegeventil 18 an und überwindet die Federkraft der Ventilfeder 20 nicht, was eine Sperrung der Bypassleistung 17 bewirkt.
3 zeigt die Schaltungsanordnung gemäß 2 im Betriebszustand mit geöffneter Wandlerkupplung 11 (es werden gleiche Bezugszahlen für gleiche Teile verwendet). Die Strömungsrichtung in den Leitungen 12, 13 hat sich jetzt - gegenüber der Darstellung in 2 - umgekehrt: Der Ölvorlauf erfolgt jetzt über die Leitung 13 und zwar mit dem Öffnungsdruck P_WKauf, während der Ölrücklauf über die Leitung 12 erfolgt. Der Ölrücklauf erfolgt hierbei nur teilweise über das hydraulische Schaltgerät 14 und größtenteils über die Bypassleitung 17 und das geöffnete Ventil 18 in den Ölkühler 15. Die Umsteuerung des Ventils 20 erfolgt über den in der Leitung 13 und damit auch in der Steuerleitung 19 anstehenden Druck P_WKauf, welcher den (nicht dargestellten) Ventilkolben gegen die Ventilfeder 20 (hier zusammengedrückt) verschiebt, sodass die Bypassleitung 17 geöffnet ist. Ein mit entsprechenden Druckverlusten behafteter Durchfluss des Ölkrücklaufes durch das hydraulische Schaltgerät 14 wird durch den geöffneten Bypass 17 also vermieden bzw. stark verringert, wodurch der Druckabfall im Rücklauf abgesenkt wird. Durch die Bypassleitung 17 ist somit ein relativ verlustfreier Strömungsweg vom Wandler 10 zum Ölkühler 15 gegeben, wodurch der Gesamtdruckverlust im System sinkt. Soll die Wandlerkupplung 11 wieder geschlossen werden, erfolgt ein Richtungswechsel der Strömung in den Leitungen 12, 13, und der Druck in der Leitung 12 wird auf den Schließdruck P_WKzu angehoben. Der Druck in der Leitung 13 ist dann wieder erheblich geringer als der Schließdruck in der Leitung 12 und steht über die Steuerleitung 19 am 2/2-Wegeventil 18 an. Durch die Federkraft der Ventilfeder 20 wird das Ventil 18 wieder in seine Sperrstellung positioniert (2), da die Federkraft der Ventilfeder 20 größer ist als die durch den in der Steuerleitung 19 anstehenden Druck auf den Ventilkolben des Ventils 18 wirkende Druckkraft. Der Bypass 17 ist dann wieder gesperrt.
Bezugszeichenliste

1: Wandler
2: Getriebe
3: hydraulisches Schaltgerät
4: Ölkühler
5: erste Leitung
5a: erster Abschnitt
5b: zweiter Abschnitt
5c: dritter Abschnitt
6: zweite Leitung
7: dritte Leitung (Schmieröl)
8: Bypassleitung
10: Wandler
11: Wandlerkupplung
12: erste Leitung
13: zweite Leitung
14: hydraulisches Schaltgerät
15: Ölkühler
16: dritte Leitung
17: Bypassleitung
18: 2/2-Wegeventil
19: Steuerleitung
20: Ventilfeder

Claims

Hydraulische Schaltungsanordnung zum Betrieb eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers (1, 10) mit einer Wandlerüberbrückungskupplung (11), wobei die Schaltungsanordnung folgende Komponenten aufweist: - ein hydraulisches Schaltgerät (3, 14), umfassend mindestens ein Ventil zur Steuerung des Zulaufes und des Rücklaufes von Öl zum Wandler (1, 10) und zur Wandlerüberbrückungskupplung (11), - einen Ölkühler (4, 15), - eine erste Leitung (5, 12) zur Beaufschlagung der Wandlerüberbrückungskupplung (11) mit einem Schließdruck (P_WKzu), - eine zweite Leitung (6, 13) zur Beaufschlagung der Wandlerüberbrückungskupplung (11) mit einem Öffnungsdruck (P_WKauf), dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitung als Bypassleitung (8, 17) um das hydraulische Schaltgerät (3, 14) ausgebildet und direkt mit dem Ölkühler (4, 15) verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchfluss durch die Bypassleitung (17) steuerbar ist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchfluss druckabhängig, insbesondere vom Öffnungsdruck (P_WKauf) in der zweiten Leitung (13) steuerbar ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bypassleitung (17) ein 2/2-Wegeventil (18) angeordnet ist, welches vom Öffnungsdruck in der zweiten Leitung (13) beaufschlagbar und steuerbar ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem hydraulischen Schaltgerät (14) und dem Ölkühler (15) eine dritte Leitung (16) angeordnet ist und dass die Bypassleitung (17) zwischen der ersten Leitung (12) und der dritten Leitung (16) angeordnet ist.
Verfahren zur Steuerung einer Wandlerüberbrückungskupplung (11) bei einem hydrodynamischen Wandler (10), wobei der Wandlerüberbrückungskupplung (11) zum Schließen über eine erste Leitung (12) ein Schließdruck (P_wkzu) und zum Öffnen über eine zweite Leitung (13) ein Öffnungsdruck (P_wkauf) zugeführt wird und wobei bei geöffneter Wandlerüberbrückungskupplung (11) das Öl in der ersten Leitung (12) zurückfließt, dadurch g e - kennzeichnet, dass das in der ersten Leitung (12) zurückfließende Öl direkt einem Ölkühler (4, 15) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das in der ersten Leitung (12) zurückfließende Öl durch eine Bypassleitung (8, 17) um das hydraulische Schaltgerät (3, 14) dem Ölkühler (4, 15) zugeführt wird, wobei der Durchfluß durch die Bypassleitung (17) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchfluß durch die Bypassleitung (17) druckabhängig gesteuert wird.