DE102009001110A1

DE102009001110A1 - Getriebehydrauliksystem

Info

Publication number: DE102009001110A1
Application number: DE102009001110A
Authority: DE
Inventors: Thilo Schmidt; Christian Popp; Heinrich Zeller; Rainer Grundler
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2010-08-26
Also published as: US20100216597A1; US8439805B2

Abstract

Ein automatisches Fahrzeuggetriebe umfasst eine erste Ölversorgungseinheit (10) mit mindestens einer ersten, mechanisch angetriebenen Pumpe (11) und eine zweite Ölversorgungseinheit (20) mit mindestens einer zweiten, elektrisch angetriebenen Pumpe (21) sowie eine Ventileinrichtung (14) und ein Kupplungssystem (1). Die zweite Översorgungseinheit (20) ist zur Versorgung des Kupplungssystems (1) in einem ersten Betriebszustand und die erste Ölversorgungseinheit (10) zur Versorgung des Kupplungssystems (2) in einem zweiten Betriebszustand vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebehydrauliksystem zur Betätigung eines automatischen Getriebes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Der Ölbedarf eines hydraulisch betätigten Automatikgetriebes setzt sich aus mehreren Anteilen zusammen. Ein erster Anteil des von einem Ölversorgungssystem bereitzustellenden Betriebsmediums ist für die Beaufschlagung der zur Momentenübertragung erforderlichen Getriebeschaltelemente, wie beispielsweise Kupplungen, erforderlich. In einem ersten Betriebszustand, in welchem keine Schaltungen zur Veränderung der Getriebeübersetzung ausgeführt werden, wird ein geringer Volumenstrom zum Ausgleich von Leckageverlusten in den für die entsprechende Übersetzungsstufe mit einem Kupplungsdruck beaufschlagten Kupplungen benötigt. Das Betriebsmedium, welches auch von Öl abweichen kann, steht somit unter einem Kupplungsdruck. Für einen zweiten Betriebszustand, auch als Getriebeschaltung bezeichnet, in welchem die Übersetzungsstufe gewechselt wird, ist kurzzeitig ein hoher Volumenstrom zum Befüllen der in der neuen Übersetzungsstufe mit dem Kupplungsdruck zu beaufschlagenden Kupplungen erforderlich.
Ein weiterer Anteil des Betriebsmediums ist zur Schmierung und Kühlung der Getriebekomponenten erforderlich, wobei hierfür ein deutlich geringerer Druck benötigt wird als zur Beaufschlagung der Getriebeschaltelemente. Somit sind in einem beschriebenen Hydrauliksystem mindestens zwei unterschiedliche Hydraulikkreise mit unterschiedlichem Druckniveau gegeben, welche jeweils mit einem bestimmten Volumenstrom zu versorgen sind.
Bekannte hydraulische Systeme von Automatikgetrieben werden mittels einer als Verdrängerpumpe ausgebildeten Getriebepumpe mit dem zur Betätigung des Getriebes erforderlichen Betriebsmedium versorgt. Das Betriebsmedium wird von der Getriebepumpe unter einem bestimmten Druck mit einem ausreichenden Volumenstrom bereitgestellt, um in gewünschter Weise die Kupplungen zu betätigen. Außer dem sind bestimmte Getriebekomponenten mit geringem Druck zu schmieren und/oder zu kühlen.
Die Verdrängerpumpe hat hierbei ein festes, d. h. nicht veränderbares Verdrängungsvolumen. Das Verdrängungsvolumen gibt das geometrisch verdrängbare Volumen an Betriebsmedium pro Pumpenumdrehung an. Aufgrund des nicht veränderbaren Verdrängungsvolumens nimmt der von der Getriebepumpe geförderte Volumenstrom proportional mit der Drehzahl eines die Getriebepumpe mechanisch antreibenden Verbrennungsmotors zu.
Die Auslegung des Verdrängungsvolumens erfolgt nach dem Mindestbedarf an Volumenstrom bei bestimmten Drehzahlen, wobei diese in bekannten Anwendungen im unteren Bereich der Drehzahlspanne des Verbrennungsmotors liegen. Außerdem ist der Spitzenbedarf für den kurzen Zeitabschnitt der Kupplungsbefüllung bei der Getriebeschaltung abzudecken. Hierdurch ist im ersten Fahrzustand, in welchem nur die nachzuspeisende Leckagemenge benötigt wird, ein hoher Überschuss an einem sich auf dem Kupplungsdruckniveau befindlichen Volumenstrom gegeben. Aufgrund des proportionalen Zusammenhangs zwischen gefördertem Volumenstrom und Drehzahl der Getriebepumpe bedeutet dies beim Durchlaufen der Drehzahlspanne von niedrigen zu hohen Drehzahlen einen weiteren Anstieg des Volumenstroms nach dem Erreichen des Mindestbedarfs des Getriebes, wodurch sich ein Überschuss an Volumenstrom ergibt, der nicht zur Betätigung der Getriebeschaltelemente oder zur Kühlung oder Schmierung benötigt wird. Dies bedeutet gerade bei hohen Drehzahlen eine große Verlustleistung, da der nicht benötigte Volumenstrom unter Abbau des vorher von mechanischer Leistung erzeugten Druckes mittels eines Ventils in ein unter Umgebungsdruck stehendes Getriebegehäuse entspannt wird. Die Energie des Druckes wird hierbei in Wärme umgewandelt, wodurch nachteiliger weise die Temperatur des Betriebsmediums steigt. Darüber hinaus erzeugt der in das Getriebegehäuse abgespritzte Volumenstrom eine starke Verschäumung des Betriebsmediums, insbesondere bei Öl, woraus unerwünschte Druckschwingungen, Geräusche und Schädigungen der Pumpe resultieren.
Um sich dem Bedarf des hydraulischen Systems anzupassen ist der Einsatz von Verdrängerpumpen mit veränderlichem Verdrängungsvolumen bekannt. Die Veränderung des Verdrängungsvolumens erfolgt zwischen einem minimalen Verdrängungsvolumen und einem maximalen Verdrängungsvolumen, wobei das minimale Verdrängungsvolumen Werte bis hinab auf Null annehmen kann. Bis zum Erreichen eines als Auslegungspunkt dienenden Mindestbedarfs bei einer bestimmten Drehzahl wird das maximale Verdrängungsvolumen beibehalten. Ist der Bedarf des Getriebes gedeckt, kann das Verdrängungsvolumen beispielsweise bei steigender Drehzahl immer weiter verkleinert werden, so dass der Volumenstrom theoretisch konstant bleibt, wobei aber auch jeder andere Verlauf des Volumenstroms über der Drehzahl erzeugbar ist. Bei Spitzenanforderungen an Volumenstrom wie beispielsweise beim Befüllen der Kupplungen während eines Schaltvorganges kann das Verdrängungsvolumen kurzzeitig erhöht werden, wobei die Reaktionszeit bis dessen Verstellung und schließlich der Erhöhung des Volumenstroms in der Praxis nicht spontan genug erfolgen kann. Um die im unteren Drehzahlbereich liegenden Auslegungspunkte erreichen zu können, muss das Verdrängungsvolumen auf seinen Maximalwert eingestellt sein und der Volumenstrom erhöht sich damit proportional mit der Drehzahl. Erst wenn die Drehzahl erreicht ist, bei der der Bedarf an Volumenstrom gedeckt ist, kann das Verdrängungsvolumen der Getriebepumpe reduziert werden. Da diese Drehzahl in der Praxis nahe der sich am oberen Ende des verbrauchsrelevanten Fahrzyklus einstellenden Drehzahl liegt, wirken sich die Vorteile der verstellbaren Verdrängerpumpe nicht auf den Kraftstoffverbrauch aus. Nachteiliger Weise ist der Wirkungsgrad einer verstellbaren Verdrängerpumpe aufgrund deren konstruktiven Aufbaus im Betriebsbereich mit maximalem Verdrängungsvolumen geringer als der einer nicht verstellbaren Getriebepumpe. Zudem sind der bauliche Aufwand und damit die Kosten einer verstellbaren Getriebepumpe höher als der einer Verdrängerpumpe mit festem Verdrängungsvolumen.
Zur Entkoppelung des von einer Verdrängerpumpe geförderten Volumenstroms und der veränderlichen Drehzahl eines Verbrennungsmotors sind elektrisch angetriebene Getriebepumpen bekannt. Hierbei wird eine Verdrängerpumpe mit festem Verdrängungsvolumen nicht mehr vom Verbrennungsmotor sondern mittels eines Elektromotors angetrieben, wodurch der Volumenstrom unabhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors einstellbar ist. Die Druck- bzw. Volumenstromregelung erfolgt hierbei mittels der Veränderung der Drehzahl des Elektromotors. Nachteile sind hierbei die nicht ausreichend schnelle Erhöhung des Volumenstroms zur Deckung eines Spitzenbedarfs im Moment der Getriebeschaltung sowie der geringe Wirkungsgrad aufgrund der zweifachen Energiewandlung beim Erzeugen elektrischer Energie in einem Generator und bei der Abgabe mechanischer Energie des Elektromotors an die Getriebepumpe.
In der DE 10 2004 025 764 A1 ist ein hydraulisches System zur Ölversorgung eines Stufenautomatgetriebes für Kraftfahrzeuge beschrieben, bei welchem zwei Pumpen in dem Getriebe angeordnet sind. Hierbei versorgt eine erste Pumpe die Getriebeschaltelemente und eine zweite Pumpe auf niedrigerem Druckniveau die Schmierung und Kühlung des Getriebes. Um den erhöhten Ölbedarf aufgrund der Befüllung der Getriebeschaltelemente beim Schaltvorgang decken zu können, wird in einer ersten Ausgestaltung der Druck nach der zweiten Pumpe mittels eines verstellbaren Druckbegrenzungsventils über das Druckniveau der ersten Pumpe angehoben so dass der Volumenstrom der zweiten Pumpe durch ein Rückschlagventil zusätzlich zu dem Volumenstrom der ersten Pumpe in die Getriebeschaltelemente strömt. Bei einer weiteren Ausgestaltung werden die beiden Volumenströme im Moment des Schaltvorgangs mittels eines Wegeventils zur Befüllung der Getriebeschaltelemente vereinigt. Da beide Pumpen mechanisch angetrieben werden, besteht weiterhin die nachteilige Abhängigkeit des Volumenstroms von der Pumpendrehzahl und somit eine hohe Verlustleistung im oberen Drehzahlbereich mit den beschriebenen negativen Folgen.
Die DE 197 50 675 C1 zeigt ein Ölversorgungssystem eines Getriebes mit zwei Pumpen, wobei eine erste Pumpe von einem Elektromotor und eine zweite Pumpe von einem Verbrennungsmotor, bzw. einer Eingangswelle des Getriebes angetrieben werden. Die elektromotorisch angetriebene erste Pumpe gewährleistet die Grundversorgung der Kupplungen, d. h. sie erzeugt in einem ersten Betriebszustand des Getriebes in den Kupplungen den zur Momentenübertragung Druck und speist den Volumenstrom der Leckageströme nach. Der Druck ist hierbei relativ hoch und der Volumenstrom gering. Die Grundversorgung von Schmierung und Kühlung erfolgt mittels der zweiten Pumpe, deren Drehzahl proportional zu der des Verbrennungsmotors ist, wobei hier im Vergleich zur ersten Pumpe ein deutlich größerer Volumenstrom bei einem vergleichsweise geringen Druck gefördert wird. Die Druckseite der ersten Pumpe und die Druckseite der zweiten Pumpe sind mit einer prinzipiell dargestellten Ventileinrichtung hydraulisch verbunden. Besteht nun beim Schalten des Getriebes kurzzeitig ein erhöhter Bedarf an Volumenstrom zum Befüllen der neu zu beaufschlagenden Kupplungen, wird mittels der Ventileinrichtung die Druckseite der zweiten Pumpe mit der Druckseite der ersten Pumpe verbunden. Das hydraulische System, in welches die Pumpe das Betriebsmedium fördert, wird nachfolgend allgemein als Druckseite bezeichnet. Hierdurch wird der Volumenstrom der zweiten Pumpe vollständig oder teilweise zu dem der ersten Pumpe addiert, so dass der erhöhte Bedarf der Kupplungen gedeckt werden kann. Für den Fall, dass bei geringen Drehzahlen infolge der proportionalen Drehzahlabhängigkeit des Volumenstroms der zweiten Pumpe die Versorgung der Schmierung und Kühlung nicht mehr ausreicht, kann die Ventileinrichtung derart geschaltet werden, dass die erste Pumpe mit der Schmierung bzw. Kühlung verbunden ist und die zweite Pumpe unterstützt. Der Aufbau so wie die Arbeitsweise der Ventileinrichtung ist nicht dargestellt. Nachteilig ist hierbei, dass das Verdrängungsvolumen der beiden Pumpen so gewählt ist, dass diese nur gemeinsam den Spitzenbedarf im Moment der Getriebeschaltung decken können. Bei einem Ausfall der E-Pumpe kann somit keine Getriebeschaltung mehr ausgeführt werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, ein beschriebenes System, bestehend aus zwei voneinander unabhängigen Ölversorgungseinheiten zur bedarfsgerechten und damit wirkungsgradoptimalen Versorgung des Kupplungssystems eines Automatgetriebes so zu verbessern, dass die durch die erste Pumpe entstehende Verlustleistung außerhalb der Getriebeschaltungen minimal ist und die Betriebsfähigkeit des Getriebes bei einem Ausfall der zweiten Pumpe gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ein automatisches Fahrzeuggetriebe umfasst eine erste Ölversorgungseinheit mit mindestens einer mechanisch angetriebenen ersten Pumpe, und eine zweite Ölversorgungseinheit mit mindestens einer elektrisch angetriebenen zweiten Pumpe, sowie eine Ventileinrichtung zur Regelung eines Druckes der ersten Ölversorgungseinheit. Die Ölversorgungseinheit ist dazu geeignet, das Fahrzeuggetriebe auch mit einem anderen flüssigen Betriebsmedium als Öl zu versorgen. Außerdem umfasst das automatische Fahrzeuggetriebe ein Kupplungssystem, mittels dem verschiedene Übersetzungsstufen des Fahrzeuggetriebes schaltbar sind. Hierbei ist die zweite Ölversorgungseinheit zur Versorgung des Kupplungssystems in einem ersten Betriebszustand vorgesehen. Für die Versorgung des Kupplungssystems in einem zweiten Betriebszustand ist erfindungsgemäß die erste Ölversorgungseinheit vorgesehen. Mit jeweils einer auf den Bedarf des jeweiligen Betriebszustands ausgelegten Ölversorgungseinheit kann das Kupplungssystem bedarfsgerecht versorgt wenden, wodurch die Verlustleistung zur Ölversorgung reduziert und so der Gesamtwirkungsgrad verbessert wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist möglich, dass in dem ersten Betriebszustand eine feste Übersetzungsstufe gewählt ist und dass in dem zweiten Betriebszustand ein Wechsel der Übersetzungsstufen schaltbar ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Pumpe der ersten Ölversorgungseinheit als Verdrängerpumpe ausgebildet deren Verdrängungsvolumen so gewählt ist, dass der von der ersten Pumpe geförderte Volumenstrom zur Deckung des Ölbedarfs des gesamten Getriebes in allen Betriebszuständen ausreichend ist. Da der erste Betriebszustand einen höheren Volumenstrom erfordert als der zweite Betriebszustand, kann die erste Ölversorgungseinheit bei Ausfall der zweiten Ölversorgungseinheit das Getriebe in allen Betriebszuständen versorgen.
Eine Variante ist derart ausgestaltet, dass die erste Pumpe drehfest mit einer von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Getriebewelle verbunden ist. Hierdurch wird die erste Pumpe immer angetrieben, wenn der Verbrennungsmotor zum Antrieb des Fahrzeugs in Betrieb ist.
Alternativ hierzu ist zwischen der ersten Pumpe und der vom Verbrennungsmotor angetriebenen Getriebewelle eine Schaltkupplung angeordnet.
Vorteilhafterweise ist die zweite Pumpe drehfest mit einer Ausgangswelle eines Elektromotors verbunden. Der von der zweiten Pumpe erzeugte Volumenstrom ist somit eine Funktion der Drehzahl des Elektromotors.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Pumpe parallel zu einer zum Kupplungssystem führenden ersten Leitung mit einer als ein Druckregelventil ausgebildeten und als Druckbegrenzungsventil wirksamen Ventileinrichtung verbunden.
Hierbei ist es möglich, dass zwischen der Ventileinrichtung und der zweiten Pumpe ein Schaltventil angeordnet ist, welches die Ventileinrichtung und die zweite Pumpe verbindet oder voneinander trennt. Je nach Stellung des Schaltventils kann in diesem Zusammenhang die Ventileinrichtung mit dem Druck der zweiten Ölversorgungseinheit als Steuerdruck beaufschlagt wenden.
In diesem Zusammenhang sieht eine weitere Ausgestaltungsform vor, dass die erste Pumpe durch eine erste Leitung mit einem Eingang eines ersten Rückschlagventils verbunden ist und dass die zweite Pumpe durch eine zweite Leitung mit einem Eingang eines zweiten Rückschlagventils verbunden ist. Hierbei ist ein Ausgang des ersten Rückschlagventils durch mindestens eine dritte Leitung mit einem Ausgang des zweiten Rückschlagventils verbunden ist.
In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gegenstandes ist die Schaltkupplung hydraulisch, pneumatisch, elektrisch oder mechanisch betätigbar. Die hydraulische oder elektrische Betätigung ist hierbei besonders vorteilhaft, da das Getriebe bereits zur Ermöglichung anderer Getriebefunktionen über eine elektrische und hydraulische Versorgung verfügt.
Es ist ein Verfahren zur Ölversorgung eines Fahrzeuggetriebes angegeben. Das Fahrzeuggetriebe umfasst eine erste Ölversorgungseinheit mit mindestens einer mechanisch angetriebenen ersten Pumpe und eine zweite Ölversorgungseinheit mit mindestens einer elektrisch angetriebenen zweiten Pumpe sowie eine Ventileinrichtung und ein Kupplungssystem mittels welchem die Übersetzungsstufen des Fahrzeuggetriebes schaltbar sind. Hierbei ist die zweite Ölversorgungseinheit zur Versorgung des Kupplungssystems in einem ersten Betriebszustand vorgesehen. In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ölversorgung dieses Fahrzeuggetriebes versorgt eine erste Ölversorgungseinheit erzeugter Volumenstrom während eines zweiten Betriebszustandes das Kupplungssystem.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens in Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Fahrzeuggetriebe erfolgt in dem ersten Betriebszustand keine Getriebeschaltung, so dass eine feste Übersetzungsstufe gewählt ist. Der Volumenstrom zum Kupplungssystem dient in dem ersten Betriebszustand nur dem Ausgleich von Leckölverlusten. In dem zweiten Betriebszustand wird eine Getriebeschaltung ausgeführt, bei welcher ein Wechsel der Übersetzungsstufe erfolgt.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens zur Ölversorgung wird ein erster Druck von der ersten Ölversorgungseinheit aufgebaut und mittels der Ventileinrichtung eingestellt wird. Ein zweiter Druck wird hierbei von der zweiten Ölversorgungseinheit aufgebaut und mittels der Drehzahl des Elektromotors eingestellt.
Es ist außerdem vorgesehen, dass im ersten Betriebszustand der erste Druck derart eingestellt ist, dass dessen Kraft auf ein erstes Verschlusselement eines ersten Rückschlagventils kleiner ist als die Summe der Kräfte des zweiten Drucks und einer ersten Ventilfeder auf das erste Verschlusselement. Hierdurch kann der Volumenstrom der ersten Ölversorgungseinheit nicht durch das erste Rückschlagventil zu dem Kupplungssystem gelangen, welches von der zweiten Ölversorgungseinheit versorgt wird.
Vorteilhafterweise wird beim Übergang von dem ersten zum zweiten Betriebszustand der Wert des ersten Drucks mittels der Ventileinrichtung so weit erhöht, dass die Kraft des ersten Drucks das erste Rückschlagventil entgegen der Summe der Kräfte der ersten Ventilfeder und des zweiten Drucks öffnet und somit der Volumenstrom der ersten Ölversorgungseinheit dem Kupplungssystem zugeführt wird.
Bei einer ersten Ölversorgungseinheit, bei welcher zwischen der Getriebewelle und der ersten Pumpe eine Schaltkupplung abgeordnet ist, sieht eine weitere Ausführungsweise des Verfahrens vor, dass im ersten Betriebszustand die Schaltkupplung der ersten Ölversorgungseinheit geöffnet ist und beim Übergang von dem ersten zum zweiten Betriebszustand geschlossen wird.
Bei einer Ausgestaltungsform der ersten Ölversorgungseinheit, bei welcher die erste Pumpe direkt über die Getriebewelle vom Verbrennungsmotor angetrieben wird, ist nach einem vorteilhaften Verfahren im ersten Betriebszustand die Ventileinrichtung derart geschaltet, dass die erste Druckleitung mit der ersten Saugleitung und dem Kühl- und Schmiersystem verbunden ist, um den ersten Druck maximal zu reduzieren, zumindest unter den Wert des zweiten Drucks. Der erste Druck kann hierbei bis auf den Umgebungsdruck reduziert werden.
In diesem Zusammenhang sieht eine vorteilhafte Ausführung des Verfahrens vor, dass im ersten Betriebszustand die Ventileinrichtung durch ein Schaltventil mit der zweiten Pumpe, bzw. der Druckleitung der zweiten Ölversorgungseinheit verbunden ist und der zweite Druck so auf die Ventileinrichtung wirkt, dass in beschriebener Weise der erste Druck reduziert wird. Beim Übergang vom ersten zum zweiten Betriebszustand unterbricht das Schaltventil die Verbindung zwischen der zweiten Pumpe und der Ventileinrichtung, so dass der erste Druck angehoben wird.
Schließlich wird als vorteilhaft beurteilt, dass in einem dritten Betriebszustand mit abgeschaltetem Verbrennungsmotor die zweite Ölversorgungseinheit einen zum Wiederanfahren erforderlichen Druck im Kupplungssystem aufrechterhält. Dieser dritte Betriebszustand tritt beim Betrieb des Fahrzeuges dann ein, wenn dieses für eine definierte begrenzte Zeitdauer anhält. Beim Übergang in diesen Betriebszustand wird der Verbrennungsmotor nicht vom Fahrer sondern automatisch abgestellt, das Fahrzeug bleibt weiter in Betrieb. Der dritte Betriebszustand wird auch als Start-Stopp-Betrieb bezeichnet, womit bei kurzen Anhaltezeiten durch automatisches Abstellen des Motors Kraftstoff gespart wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
1 ein Getriebehydrauliksystem mit zwei Pumpen, wobei die erste Pumpe mittels einer Schaltkupplung zuschaltbar ist;
2 ein Getriebehydrauliksystem mit zwei Pumpen, wobei die Schaltkupplung autark zuschaltbar ist;
3 ein Getriebehydrauliksystem mit zwei Pumpen, wobei die zweite Pumpe nicht von ihrem Antrieb abkuppelbar ist und
4 ein Getriebehydrauliksystem nach 3 mit einer detaillierten Darstellung einer als Druckbegrenzungsventil wirksamen Ventileinrichtung.
In 1 ist der Hydraulikplan eines Fahrzeuggetriebes mit zwei voneinander unabhängigen Ölversorgungseinheiten 10 und 20 dargestellt. Die Ölversorgungseinheit 10 umfasst eine Pumpe 11, welche als Verdrängerpumpe mit festem Verdrängungsvolumen ausgebildet ist. Die Pumpe 11 kann mittels einer reibschlüssigen Schaltkupplung 12 drehfest mit einer Getriebewelle 13 verbunden werden, wobei die Getriebewelle 13 von einem als Fahrzeugantrieb dienenden Verbrennungsmotor 5 angetrieben wird. Im Betrieb saugt die Pumpe 11 das Betriebsmedium, üblicherweise Öl, durch eine Saugleitung 45 und einen Filter 3 aus einem Ölvorrat 4 an. Der Ölvorrat 4 ist üblicherweise in einer Ölwanne eines Getriebegehäuses bevorratet. Die Pumpe 11 fördert das Öl mit einem Druck p_1 in eine Druckleitung 17, an deren anderem Ende ein Rückschlagventil 31 angeordnet ist. Das Rückschlagventil 31 ist als Sitzventil ausgeführt und umfasst ein Verschlusselement 31a, eine Feder 31b und einen Ventilsitz 31c. Ist die Summe aus einer Druckkraft des Betriebsmediums auf einer Ausgangsseite 31e des Rückschlagventils 31 und aus der Kraft der Feder 31b größer als eine Druckkraft auf einer Eingangsseite 31d des Rückschlagventils 31, wird das Verschlusselement 31a gegen den Ventilsitz 31c gedrückt und das Ventil ist geschlossen. Das Rückschlagventil 31 ist die Systemgrenze der Ölversorgungseinheit 10. Zwischen der Pumpe 11 und dem Rückschlagventil 31 ist in einer Verzweigung 52 eine Leitung 18 an die Druckleitung 17 angeschlossen. Die Leitung 18 verbindet die Pumpe 11 mit einer Eingangsseite 62 einer Ventileinrichtung 14. Die Ventileinrichtung 14 ist ein Druckregelventil, welches als Druckbegrenzungsventil wirksam ist. Durch eine Rückmeldeleitung 19, welche von der Leitung 18 abzweigt, wirkt der von der Pumpe 11 aufgebaute Druck p_1 zur Rückmeldung für die Regelung des Drucks 1 öffnend auf die Ventileinrichtung 14. Durch eine mit der Ventileinrichtung 14 verbundene Vorsteuerleitung 43 wirkt ein Vorsteuerdruck p_3 auf diese schließend, d. h. dem Betriebsmedium wird zunehmend der Durchfluss durch die Ventileinrichtung 14 erschwert, wodurch der Druck p_1 ansteigt. Ebenfalls schließend wirkt die Kraft einer Feder 61. Durch eine Leitung 42 ist die Ventileinrichtung 14 mit einem Schmier- und Kühlsystem 2 des Getriebes verbunden. Eine Aufladeleitung 16, in welcher ein Injektor 15 angeordnet ist, verbindet die Ventileinrichtung 14 mit der Saugleitung 45 der Pumpe 11. Eine von der Vorsteuerleitung 43 abzweigende Steuerleitung 44 ist mit der Schaltkupplung 12 verbunden.
Die zweite Ölversorgungseinheit 20 besteht aus einer Pumpe 21, welche ebenfalls als Verdrängerpumpe mit festem Verdrängungsvolumen ausgebildet ist. Die Pumpe 21 ist mittels einer Ausgangswelle 23 eines drehzahlveränderlichen Elektromotors 24 drehfest mit diesem verbunden und saugt im Betrieb durch eine Saugleitung 47, eine Verzweigung 48 und den Filter 3 das Betriebsmedium, üblicherweise Öl, aus dem Ölvorrat 4 an. Durch eine Druckleitung 27 verlässt das Öl die Pumpe 21. An einem anderen Ende der Druckleitung 27 ist ein Rückschlagventil 32 angeordnet.
Der Elektromotor 24 stellt die Drehzahl der Pumpe 21 und damit deren Volumenstrom und einen Druck p_2 in der Druckleitung 27 ein. Um eine Regelung des Druckes p_2 zu ermöglichen, wirkt dieser durch eine Rückmeldeleitung 22, die durch eine Verzweigung 51 mit der Druckleitung 27 verbunden ist auf den Elektromotor 24. Eine Leitung 49 zweigt ebenfalls in der Verzweigung 51 von der Druckleitung 27 ab und verbindet diese mit der Verzweigung 48. Zwischen der Verzweigung 51 und der Verzweigung 48 ist in der Leitung 49 ein Rückschlagventil 33 angeordnet. Eine Leitung 65 ist zwischen dem Ausgang 31e des Rückschlagventils 31 und einer Verzweigung 46 angeordnet. Zwischen einem Ausgang 32e des Rückschlagventils 32 und der Verzweigung 46 ist eine Leitung 66 angeordnet. Eine Leitung 41 verbindet die Verzweigung 46 mit einem Kupplungssystem 1.
Im Fahrzeuggetriebe wird nachfolgend zwischen zwei Betriebszuständen unterschieden. In einem ersten Betriebszustand finden keine Schaltungen statt. Das Kupplungssystem 1 muss mit einem Kupplungsdruck p_4 beaufschlagt werden, damit eine Momentenübertragung im Fahrzeuggetriebe stattfinden kann. Je nachdem ob Ölversorgungseinheit 10 oder 20 das Kupplungssystem versorgt, ist der Kupplungsdruck p_4 gleich dem Druck p_1 oder dem Druck p_2. Der vom Kupplungssystem 1 benötigte Volumenstrom muss nur Leckölverluste ausgleichen und ist entsprechend gering. In einem zweiten Betriebszustand findet zum Wechsel einer Übersetzungsstufe eine Getriebeschaltung statt. Hierbei werden zunächst eine oder mehrere in einer ersten Übersetzungsstufe druckbeaufschlagte Kupplungen des Kupplungssystems 1 entlüftet, d. h. mit einem unter Umgebungsdruck stehenden Raum verbunden, wodurch sich der Druck in den betreffenden Kupplungen abbaut und kein Moment mehr mittels dieser Kupplungen übertragen werden kann. Zum Schalten in die nächste Übersetzungsstufe sind eine oder mehrere Kupplungen des Kupplungssystems 1 in einer endlichen, üblicherweise kurzen Zeit, mit dem Betriebsmedium zu befüllen und mit einem Druck zu beaufschlagen, damit in der neuen Übersetzungsstufe ein Moment übertragen werden kann. Zur Befüllung des Kupplungssystems 1 in einer vorgegebenen begrenzten Zeit ist somit ein relativ großer Volumenstrom erforderlich.
Im ersten Betriebszustand treibt in der Ölversorgungseinheit 20 der Elektromotor 24 mit dessen Ausgangswelle 23 die Pumpe 21 an. Die Pumpe 20 saugt durch die Saugleitung 47, die Verzweigung 48 und den Filter 3 das Betriebsmedium aus dem Ölvorrat 4 an und fördert dieses durch die Druckleitung 27, das Rückschlagventil 32, die Leitung 66, die Verzweigung 46 und die Leitung 41 in das Kupplungssystem 1 und beaufschlagt dies mit dem Druck p_2. In der Ölversorgungseinheit 10 ist die Kupplung 12 geöffnet und die Pumpe 11 steht, so dass diese keinen Volumenstrom fördert und die Druckleitung 17 drucklos ist. Der Druck p_2 wirkt auf den Ausgang 31e des Rückschlagventils 31 und drückt das Verschlusselement 31a gegen den Ventilsitz 31d, wodurch das Rückschlagventil 31 geschlossen ist, so dass kein Öl von der Ölversorgungseinheit 20 in die Druckleitung 17 fließen kann.
Der im ersten Betriebszustand erforderliche Volumenstrom deckt die Leckölverluste im Kupplungssystem 1 ab und wird von der Drehzahl des Elektromotors 24 und dem Verdrängungsvolumen der Pumpe 21 bestimmt. Erhöhen sich nun die Leckölverluste im Kupplungssystem 1, beispielsweise aufgrund einer Temperaturerhöhung, so verringert sich auch der Druck p_2. Durch die Rückmeldeleitung 22 wirkt der geänderte Druck p_2 auf die Regelung des Elektromotors 24 und dieser erhöht seine Drehzahl und damit die Drehzahl der Pumpe 21. Hierdurch erhöht sich der Volumenstrom der Pumpe 21 derart, dass sich wieder der gewünschte Wert des Drucks p_2 einstellt. Soll ein höheres Moment im Kupplungssystem 1 übertragen werden, ist eine Anhebung des Druckes p_2 erforderlich. Hierbei gibt eine elektronische Getriebesteuerung ein entsprechendes Signal an den Elektromotor 24, der seine Drehzahl und damit den Druck p_2 erhöht. Der Vorteil eine solchen Systems im ersten Betriebszustand ist die bedarfsgerechte Ölversorgung, bei der nur der Volumenstrom gefördert wird, welcher zur Druckbeaufschlagung des Kupplungssystem 1 bzw. der Nachspeisung dessen Leckölverluste erforderlich ist.
Wird nun bei einer Getriebeschaltung ein höherer Volumenstrom zur Befüllung des Kupplungssystems 1 benötigt, wird die Kupplung 12 geschlossen und die Pumpe 11 auf die Drehzahl der vom Verbrennungsmotor 5 angetriebenen Getriebewelle 13 beschleunigt. Die Pumpe 11 ist bezüglich ihres Verdrängungsvolumens so ausgelegt, dass sie den maximalen Ölbedarf des Getriebes bei den entsprechenden Drehzahlen des Verbrennungsmotors 5 decken kann. Diese Auslegung bietet darüber hinaus den Vorteil, dass selbst wenn die Ölversorgungseinheit 20 keinen oder nur einen ungenügenden Volumenstrom erzeugen kann, die Versorgung des Kupplungssystems 1 und damit die Getriebefunktionen immer noch voll gegeben sind. Situationen in welchen der Volumenstrom aus der Ölversorgungseinheit 20 sich verringert, sind beispielsweise eine defekte Pumpe 21 bzw. ein defekter Elektromotor 24 oder zu wenig bzw. keine elektrische Energie zum Antrieb des Elektromotors 24. Dies ist beispielsweise beim Fahren in einem Notprogramm oder bei leerer Batterie, insbesondere in der Start-Stopp-Anwendung der Fall. Außerdem wird der geförderte Volumenstrom der Pumpe 21 von einer zu hohen bzw. einer zu niedrigen Öltemperatur verringert. Im Falle einer zu niedrigen Öltemperatur steigt die Viskosität und die Pumpe wird nicht mehr vollständig befüllt. Bei einer zu hohen Öltemperatur steigen die inneren Leckölverluste der Pumpe 21 und die Leckölverluste in und zum Kupplungssystem 1 an.
Das heißt auch, dass ausgehend von einem Stand der Technik mit einer mechanisch angetriebenen Pumpe diese bei der erfindungsgemäßen Gestaltung bezüglich ihres Verdrängungsvolumens und ihrer Anordnung nicht verändert wurde. Die mittels des Elektromotors 24 angetriebene Pumpe 21 wurde einem System vom Stand der Technik, welches nur eine mechanisch angetriebene Pumpe zu Deckung des Ölbedarfs in allen Betriebszuständen aufweist, hinzugefügt. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass modular auf ein bestehendes System aufgebaut werden und so entsprechend der Anforderungen mit oder ohne elektrisch angetriebene Pumpe 21, gestaltet werden kann. Ebenso ist ausgehend vom Stand der Technik bei der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ölversorgungssystems des Fahrzeuggetriebes keine Neuauslegung der bestehenden Pumpe 11 erforderlich. Darüber hinaus kann bei einem elektrischen Ausfall der Pumpe 21 das Kupplungssystem 1 ausreichend versorgt werden und das Fahrzeuggetriebe bleibt voll funktionsfähig.
Die Pumpe 11 saugt das Betriebsmedium, bevorzugterweise Öl, durch die Saugleitung 45 und den Filter 3 aus dem Ölvorrat 4 an und fördert dies in die Druckleitung 17. Die parallel zur Druckleitung 17 angeordnete Ventileinrichtung 14, welche als Druckbegrenzungsventil wirksam ist, wird durch die Leitung 43 von einem Vorsteuerdruck p_3 beaufschlagt. In Abhängigkeit vom Vorsteuerdruck p_3 regelt die Ventileinrichtung 14 die Höhe des Druckes p_1. Soll eine Getriebeschaltung durchgeführt werden, wird der Vorsteuerdruck p_3 und damit der Druck p_1 soweit erhöht, dass dieser den Druck p_2 übersteigt und das Rückschlagventil 31 öffnet. Der Volumenstrom aus der Pumpe 11 befüllt nun die die entsprechenden Kupplungen im Kupplungssystem 1 und beaufschlagt diese mit dem Druck p_1, welcher von der Ventileinrichtung 14 auf die gewünschte Höhe geregelt wird. Der nicht benötigte Volumenstrom verlässt die Ventileinrichtung 14 durch die Aufladeleitung 16. In dem Injektor 15 wird mittels eines verengten Leitungsquerschnitts die Strömungsgeschwindigkeit des Betriebsmediums erhöht und anschließend der Saugleitung 45 zugeführt. Dort erhöht das zunächst beschleunigte Betriebsmedium bei anschließender Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit das Druckniveau vor der Pumpe 11, wodurch die Pumpe 11 insbesondere bei hohen Drehzahlen besser befüllt wird. Hierdurch wird der Kavitationsentstehung in der Pumpe 11 entgegengewirkt, was eine Geräusch- und Verschleißminderung sowie eine Reduktion unerwünschter Druckschwingungen zur Folge hat.
Zudem verringert sich zumindest theoretisch die Druckdifferenz zwischen der Saugleitung 45 und der Druckleitung 17 und damit die zum Antrieb der Pumpe 11 erforderliche mechanische Leistung.
Der Druck p_1 wirkt schließend auf das Rückschlagventil 32. Um eine Überlastung der Pumpe 21 in diesem Moment zu vermeiden, öffnet das Rückschlagventil 33 ab einem Druck, der über dem Maximalwert des Druckes p_2 liegt aber gering genug ist um eine Schädigung der Pumpe 21 zu vermeiden. Das Betriebsmedium kann zu den Saugleitungen 45 und 47, bzw. zum drucklosen Ölvorrat 4 strömen und entlastet die Druckleitung 27 und damit auch die Pumpe 21 sowie den Elektromotor 24. Die Ölversorgungseinheit 20 ist somit auch während des zweiten Betriebszustandes bzw. der Befüllung und des Druckaufbaus im Kupplungssystem 1 in Betrieb.
Nach der Getriebeschaltung und damit dem Ende des zweiten Betriebszustandes wird die Kupplung 12 wieder getrennt, wodurch die Pumpe 11 stillsteht und Druck p_1 sich so weit abbaut bis dieser vom Druck p_2 überschritten wird. Der Druck p_2 öffnet das Rückschlagventil 32 beim Übersteigen des Drucks p_1 und schließt das Rückschlagventil 31. Somit beaufschlagt der Druck p_2 das Kupplungssystem 1 im ersten Betriebszustand, d. h. außerhalb der Getriebeschaltungen.
Die Betätigung der Kupplung 12 kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Eine erste Variante ist eine Betätigung durch den Vorsteuerdruck p_3. Beim Auslösen der Getriebeschaltung wird von der elektronischen Getriebesteuerung ein elektrisches Signal an ein nicht gezeigtes Vorsteuerventil gegeben, welches den Vorsteuerdruck p_3 in der Leitung 43 erhöht. Durch die Leitung 43 wird eine Seite der Ventileinrichtung 14 beaufschlagt, wodurch im Zusammenwirken mit der Feder 61 der Ventileinrichtung 14 in Richtung Schließen verstellt wird, um den Druck p_1 anzuheben. Parallel zur Ventileinrichtung 14 gelangt der Vorsteuerdruck p_3 durch die Leitung 44 zur Kupplung 12 und schließt diese, wodurch die Pumpe 11 in Betrieb gesetzt wird.
2 zeigt eine alternative Betätigung der Kupplung 12 mittels eines autarken Schaltdrucks p_5 anstelle des Vorsteuerdrucks p_3 aus 1. Somit entfällt hierbei die Leitung 44 aus 1. Der Schaltdruck p_5 wird von der elektronischen Getriebesteuerung ausgelöst und mittels eines nicht gezeigten Ventils in einer Leitung 53 eingestellt.
Für den Schaltdruck p_5 gibt es zwei Schaltungsmöglichkeiten. Bei der ersten Schaltungsmöglichkeit wirkt der Schaltdruck p_5 schließend auf die Kupplung 12, so dass die Pumpe 11 drehfest mit der Getriebewelle 13 verbunden ist. Das Signal zur Beaufschlagung und damit dem Schließen der Kupplung 12 durch den Schaltdruck p_5 erfolgt hierbei beim Auslösen der Getriebeschaltung von der elektronischen Getriebesteuerung. Nach der Schaltung, bzw. dem Übergang zum ersten Betriebszustand baut sich der Schaltdruck p_5 wieder ab, wodurch die Kupplung 12 öffnet und die Pumpe 12 stillsteht.
Bei einer anderen Schaltungsmöglichkeit wird die Kupplung 12 durch die Wirkung des Schaltdrucks p_5 getrennt, d. h. beim Auslösen der Getriebeschaltung wird der Schaltdruck p_5 beispielsweise mittels einer Entlüftung abgebaut und die Kupplung 12 schließt, wodurch die Pumpe 11 vom Antriebsmotor angetrieben wird und somit die Ölversorgung durch die Ölversorgungseinheit 10 bzw. die Pumpe 11 erfolgt. Diese Schaltungsmöglichkeit hat den Vorteil, dass bei einem unbeabsichtigten Druckverlust in der vom Schaltdruck p_5 beaufschlagten Zuleitung zur Kupplung 12 diese geschlossen ist und das Getriebe in jedem Betriebszustand voll versorgt ist.
Eine weitere Möglichkeit zur Kupplungsbetätigung ist es, die Kupplung 12 als elektromagnetische Kupplung, beispielsweise als Magnetpulverkupplung auszuführen, wobei ein von der elektronischen Getriebesteuerung erzeugtes elektrisches Signal die Betätigung der Kupplung 12 auslöst. Hierbei bestehen je nach konstruktiver Ausführung der Kupplung 12 die Möglichkeiten diese unter Strom zu schließen oder zu öffnen. Ein Öffnen unter Strom bietet den Vorteil, dass bei Stromausfall die Kupplung geschlossen bleibt und die Ölversorgung des Fahrzeuggetriebes gesichert ist.
Eine hydraulische oder elektrische Betätigung der Kupplung hat den Vorteil, dass die zur Betätigung erforderliche Energie bereits im Fahrzeug bzw. dem Fahrzeuggetriebe vorhanden ist.
Darüber hinaus ist auch eine pneumatische Betätigung der Kupplung 12 denkbar.
3 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines Fahrzeuggetriebes mit zwei voneinander unabhängigen Ölversorgungseinheiten 110 und 20. Die Pumpe 11 ist hierbei nicht mechanisch mittels einer Kupplung von einer antreibenden Getriebewelle 113 abkuppelbar, sondern drehfest mit der vom Verbrennungsmotor 5 angetriebenen Getriebewelle 113 verbunden. Von der Leitung 49 führen eine Steuerleitung 171 und eine Steuerleitung 172 zu einer Ventileinrichtung 114. Zwischen den Steuerleitungen 171 und 172 ist ein Schaltventil 170 angeordnet, welches diese verbinden oder trennen kann. Das Schaltventil 170 wird mittels eines Schaltdrucks p_6 durch eine Steuerleitung 173 betätigt.
Im ersten Betriebszustand, d. h. bei einer fest eingestellten Übersetzungsstufe des Fahrzeuggetriebes, wird, wie unter 1 beschrieben, das Kupplungssystem 1 von der Ölversorgungseinheit 20 versorgt. Die Leitungen 27, 66, 65 und 41 werden hierbei von dem Druck p_2 beaufschlagt und das Rückschlagventil 31 wird unter der Wirkung des Drucks p_2 geschlossen. Da im ersten Betriebszustand, d. h. außerhalb der Getriebeschaltungen, der Volumenstrom der Ölversorgungseinheit 110 nicht benötigt wird, darf der Druck p_1 den Druck p_2 nicht übersteigen, um ein Öffnen des Rückschlagventils 31 zu verhindern. Deshalb wird das Schaltventil 170 so geschaltet, das die Steuerleitungen 171 und 172 miteinander verbunden sind. Durch die Steuerleitungen 171 und 172 wirkt der Druck p_2 auf eine als Druckbegrenzungsventil wirksame Ventileinrichtung 114 und verstellt diese derart gegen den Vorsteuerdruck p_3 aus einer Vorsteuerleitung 143 und die Kraft der Feder 161, dass die Ventileinrichtung 114 der Strömung des Betriebsmediums nur einen minimalen Widerstand entgegensetzt. Hierdurch strömt das von der Ölversorgungseinheit 110 geförderte Betriebsmedium vollständig durch die Leitung 118 zur Ventileinrichtung 114. Ein Teil des Volumenstroms gelangt durch die Leitung 142 in das Kühl- und Schmiersystem 2, in welchem sich nur ein geringer Druck aufbauen kann. Ein anderer Teil des Volumenstroms strömt durch die Aufladeleitung 16 und den Injektor 15 in die praktisch drucklose Saugleitung 45, so dass der Wert des Drucks p_1 zumindest kleiner ist als der Wert des Drucks p_2. Der Druck p_1 kann auf diese Weise auch bis auf Umgebungsdruck abgesenkt werden.
Soll nun aus dem ersten Betriebszustand heraus zum Auslösen einer Getriebeschaltung in den zweiten Betriebszustand gewechselt werden, in welchem die Ölversorgungseinheit 110 das Kupplungssystem 1 versorgt, muss der Druck p_1 über den Druck p_2 angehoben werden, damit das Rückschlagventil 31 öffnet und das Rückschlagventil 32 schließt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Steuerleitungen 171 und 172 getrennt werden und die Steuerleitung 172 zusätzlich entlüftet wird. Hierdurch wirkt die Kraft der Feder 161 und die des Vorsteuerdrucks p_3 schließend auf die Ventileinrichtung 114 und der Druck p_1 erhöht sich. Sobald dieser den Druck p_2 übersteigt, öffnet das Rückschlagventil 31 und das Rückschlagventil 32 schließt, so dass der Volumenstrom der Ölversorgungseinheit 110 das Kupplungssystem 1 befüllt.
Eine Möglichkeit der Betätigung des Schaltventils 170 zur Trennung der Steuerleitungen 171 und 172 ist die Druckbeaufschlagung der Steuerleitung 173 mit einem Schaltdruck p_6 nach einem Signal aus der elektronischen Getriebesteuerung bei der Einleitung der Getriebeschaltung. Das Schaltventil 170 ist so ausgebildet, dass es nach einer Verschiebung durch den Schaltdruck p_6 gegen die Kraft einer Feder die Steuerleitungen 171 und 172 trennt, wobei in dieser Schaltposition die Steuerleitung 172 entlüftet ist.
Eine Alternative hierzu wäre die Druckbeaufschlagung der Steuerleitung 173 mit dem Schaltdruck p_6 im ersten Betriebszustand, wobei das Schaltventil so ausgestaltet wäre, dass es unter der Wirkung des Schaltdrucks p_6 die Steuerleitungen 171 und 172 verbindet. Beim Auslösen einer Getriebeschaltung müsste dann die Steuerleitung 173 entlüftet werden und die Feder des Schaltventils würde das Schaltventil 170 in eine Position bewegen, in welcher die Verbindung der Steuerleitungen 171 und 172 unterbrochen wäre, bzw. die Steuerleitung 172 entlüftet wäre. Der Vorsteuerdruck p_3 und die Kraft der Feder 161 schließen dann die Ventileinrichtung 114, wodurch der Druck p_1 angehoben wird. Diese Alternative ist vorteilhaft, falls bei einem teilweisen elektrischen Ausfall der Schaltdruck p_6 nicht mehr aufgebaut werden kann und damit die Steuerleitung 173 drucklos bzw. entlüftet wäre. Das Schaltventil 170 würde daraufhin bei dieser Anordnung die Steuerleitungen 171 und 172 trennen und die Steuerleitung 172 entlüften, so dass in beschriebener Weise die Ölversorgungseinheit 110 in Funktion ist, welche den gesamten Ölbedarf des Getriebes abdecken kann.
4 zeigt ein Beispiel für die Ausgestaltung der Ventileinrichtung 114 und deren Anbindung zur Ölversorgungseinheit 110. Die als Druckbegrenzungsventil wirkende Ventileinrichtung 114 ist hierbei als Schieberventil ausgeführt. Ein Ventilschieber 174 ist hierbei längsbeweglich in einer Ventilbohrung 175 geführt, welche üblicherweise in einem nicht gezeigten Steuergehäuse ausgebildet ist. Die Ventilbohrung 175 ist von sechs Druckräumen 181, 182, 183, 184, 185 und 186 durchdrungen. Im ersten Betriebszustand wird der Druckraum 181 wie gezeigt von dem Druck p_2 beaufschlagt, indem das Schaltventil 170 die Steuerleitungen 171 und 172 verbindet. Der Ventilschieber 174 wird gegen die Kraft der Feder 161 in Richtung der Wand des Druckraums 186 gedrückt, falls der Druck p_2 die Kräfte der Feder 161 und des Vorsteuerdrucks p_3 übersteigt. Der Druckraum 186 wird durch die Vorsteuerleitung 143 von dem Vorsteuerdruck p_3 beaufschlagt. In dieser Anschlagposition des Ventilschiebers 174 ist der Druckraum 184 mit den Druckräumen 183 und 185 verbunden. Durch die in den Druckraum 184 mündende Leitung 118 strömt ein Teil des Betriebsmediums durch den Druckraum 183 in die Aufladeleitung 16 und schließlich in die Saugleitung 45. Eine andere Teilmenge des Betriebsmediums strömt durch den Druckraum 185 zu dem Kühl- und Schmiersystem 2 des Getriebes. Zum Auslösen der Getriebeschaltung wird von der elektronischen Getriebesteuerung der Druckraum 181 durch die Betätigung des Schaltventils 170 entlüftet und der Ventilschieber 174 durch den Vorsteuerdruck p_3 und/oder die Kraft der Feder 161 gegen eine Wand des Druckraums 181 gedrückt. In dieser Stellung des Ventilschiebers 174 ist der von der Pumpe 11 versorgte Druckraum 184 von dem Druckraum 183 und von dem Druckraum 185 abgetrennt. Da kein Betriebsmedium mehr in die Saugleitung 45, bzw. das Kühl- und Schmiersystem 2 abfließen kann, erhöht sich in der Druckleitung 17 bzw. der mit dieser verbundenen Leitung 118 und der Rückmeldeleitung 119 der Druck p_1. Durch die Rückmeldeleitung 119 wirkt der Druck p_1 in dem Druckraum 182 auf den Ventilschieber gegen die Richtung des Vorsteuerdrucks p_3 und der Kraft der Feder 161, wodurch sich ein Kräftegleichgewicht an dem Ventilschieber 174 einstellt. Je nach der Höhe des Vorsteuerdrucks p_3 stellt sich in diesem Betriebszustand der für den Schaltvorgang erforderliche Druck p_1 zur Betätigung des Kupplungssystems 1 ein.

1: Kupplungssystem
2: Kühl-/Schmiersystem
3: Filter
4: Ölvorrat
5: Verbrennungsmotor
10: Ölversorgungseinheit
11: Pumpe
12: Kupplung
13: Getriebewelle
14: Ventileinrichtung
15: Injektor
16: Aufladeleitung
17: Druckleitung
18: Leitung
19: Rückmeldeleitung
20: Ölversorgungseinheit
21: Pumpe
22: Rückmeldeleitung
23: Ausgangswelle
24: Elektromotor
27: Druckleitung
31: Rückschlagventil
31a: Verschlusselement
31b: Ventilfeder
31c: Ventilsitz
31d: Eingang
31e: Ausgang
32: Rückschlagventil
32a: Verschlusselement
32b: Ventilfeder
32c: Ventilsitz
31d: Eingang
31e: Ausgang
33: Rückschlagventil
41: Leitung
42: Leitung
43: Vorsteuerleitung
44: Steuerleitung
45: Saugleitung
46: Verzweigung
47: Saugleitung
48: Verzweigung
49: Leitung
51: Verzweigung
52: Verzweigung
53: Leitung
61: Feder
62: Eingang Ventileinrichtung
65: Leitung
66: Leitung
110: Ölversorgungseinheit
113: Getriebewelle
114: Ventileinrichtung
118: Leitung
119: Rückmeldeleitung
143: Vorsteuerleitung
161: Feder
170: Schaltventil
171: Steuerleitung
172: Steuerleitung
173: Steuerleitung
174: Ventilschieber
175: Ventilbohrung
176: Entlüftung
181: Druckraum
182: Druckraum
183: Druckraum
184: Druckraum
185: Druckraum
186: Druckraum
p_1: Druck
p_2: Druck
p_3: Vorsteuerdruck
p_4: Kupplungsdruck
p_5: Schaltdruck
p_6: Schaltdruck

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102004025764 A1 [0009]
- DE 19750675 C1 [0010]

Claims

Automatisches Fahrzeuggetriebe umfassend eine erste Ölversorgungseinheit (10, 110) mit mindestens einer ersten, mechanisch angetriebenen Pumpe (11) und eine zweite Ölversorgungseinheit (20) mit mindestens einer zweiten, elektrisch angetriebenen Pumpe (21) sowie eine Ventileinrichtung (14, 114) und ein Kupplungssystem (1) mittels welchem verschiedene Übersetzungsstufen schaltbar sind, wobei die zweite Ölversorgungseinheit (20) zur Versorgung des Kupplungssystems (1) in einem ersten Betriebszustand vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ölversorgungseinheit (10, 110) zur Versorgung des Kupplungssystems (1) in einem zweiten Betriebszustand vorgesehen ist.
Automatisches Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Betriebszustand eine feste Übersetzungsstufe gewählt ist und dass in dem zweiten Betriebszustand ein Wechsel der Übersetzungsstufen schaltbar ist.
Automatisches Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das die erste Pumpe (11) als Verdrängerpumpe ausgebildet ist und ein Verdrängungsvolumen der ersten Pumpe (11) so gewählt ist, dass ein von der ersten Pumpe (11) geförderter Volumenstrom zur Deckung des Ölbedarfs des gesamten Getriebes in beiden Betriebszuständen ausreichend ist.
Automatisches Fahrzeuggetriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Pumpe (11) drehfest mit einer von einem Verbrennungsmotor (5) angetriebenen Getriebewelle (113) verbunden ist.
Automatisches Fahrzeuggetriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Pumpe (11) und der vom Verbrennungsmotor angetriebenen Getriebewelle (13) eine Schaltkupplung (12) angeordnet ist.
Automatisches Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Pumpe (21) drehfest mit einer Ausgangswelle (23) eines Elektromotors (24) verbunden ist.
Automatisches Fahrzeuggetriebe nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Pumpe (11) parallel zu einer zum Kupplungssystem (1) führenden ersten Druckleitung (17) mit der als ein Druckregelventil ausgebildeten Ventileinrichtung (14, 114) verbunden ist.
Automatisches Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ventileinrichtung (114) und der zweiten Pumpe (21) der zweiten Ölversorgungseinheit (20) ein die Ventileinrichtung (114) und die Pumpe (21) verbindendes oder trennendes Schaltventil (170) angeordnet ist.
Automatisches Fahrzeuggetriebe nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Pumpe (11) durch die erste Druckleitung (17) mit einem Eingang (31d) eines ersten Rückschlagventils (31) verbunden ist und dass die zweite Pumpe (21) durch eine zweite Druckleitung (27) mit einem Eingang (32d) eines zweiten Rückschlagventils (32) verbunden ist, wobei ein Ausgang (31e) des ersten Rückschlagventils (31) durch mindestens eine weitere Leitung (65, 66) mit einem Ausgang (32e) des zweiten Rückschlagventils (32) verbunden ist.
Automatisches Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkupplung (12) hydraulisch, pneumatisch, elektrisch oder mechanisch betätigbar ist.
Verfahren zur Ölversorgung eines Fahrzeuggetriebes, umfassend eine erste Ölversorgungseinheit (10, 110) mit mindestens einer ersten, mechanisch angetriebenen Pumpe (11) und eine zweite Ölversorgungseinheit (20) mit mindestens einer zweiten, elektrisch angetriebenen Pumpe (21) sowie einer Ventileinrichtung (14, 114) und einem Kupplungssystem (1) mittels welchem verschiedene Übersetzungsstufen schaltbar sind, wobei die zweite Ölversorgungseinheit (20) zur Versorgung des Kupplungssystems (1) in einem ersten Betriebszustand vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der von der ersten Ölversorgungseinheit (10, 110) erzeugte Volumenstrom während eines zweiten Betriebszustandes das Kupplungssystem (1) versorgt.
Verfahren zur Ölversorgung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Betriebszustand eine feste Übersetzungsstufe gewählt ist, und in dem zweiten Betriebszustand ein Wechsel der Übersetzungsstufe erfolgt.
Verfahren zur Ölversorgung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Druck (p_1) von der ersten Ölversorgungseinheit (10, 110) aufgebaut und mittels der Ventileinrichtung (14, 114) eingestellt wird und dass ein zweiter Druck (p_2) von der zweiten Ölversorgungseinheit (20) aufgebaut und mittels der Drehzahl des Elektromotors (24) eingestellt wird.
Verfahren zur Ölversorgung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Betriebszustand der erste Druck (p_1) derart eingestellt ist, dass dessen Kraft auf ein erstes Verschlusselement (31a) eines ersten Rückschlagventils (31) kleiner ist als die Summe der Kräfte des zweiten Drucks (p_2) und einer ersten Ventilfeder (31b) auf das erste Verschlusselement, wodurch der Volumenstrom der ersten Ölversorgungseinheit (10, 110) nicht durch das erste Rückschlagventil (31) zu dem Kupplungssystem (1) gelangt, welches von der zweiten Ölversorgungseinheit (20) versorgt wird.
Verfahren zur Ölversorgung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim Übergang von dem ersten zum zweiten Betriebszustand der Wert des ersten Drucks (p_1) mittels der Ventileinrichtung (14, 114) so weit erhöht wird, dass die Kraft des ersten Drucks (p_1) das erste Rückschlagventil (31) entgegen der Summe der Kräfte der ersten Ventilfeder (31b) und des zweiten Drucks (p_2) öffnet und somit der Volumenstrom der ersten Ölversorgungseinheit (10, 110) dem Kupplungssystem (1) zugeführt wird.
Verfahren zur Ölversorgung nach Anspruch 11 oder 12 bei einem Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 5 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Betriebszustand die Schaltkupplung (12) der ersten Ölversorgungseinheit (10, 110) geöffnet ist und beim Übergang von dem ersten zum zweiten Betriebszustand geschlossen wird.
Verfahren zur Ölversorgung nach Anspruch 11 oder 12 bei einem Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Betriebszustand die Ventileinrichtung (114) derart geschaltet ist, dass die erste Druckleitung (17) mit der ersten Saugleitung (45) und dem Kühl- und Schmiersystem (2) verbunden ist, um den ersten Druck (p_1) unter den Wert des zweiten Drucks (p_2) zu reduzieren.
Verfahren zur Ölversorgung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Betriebszustand die Schaltung der Ventileinrichtung (114) zur Reduzierung des ersten Drucks (p_1) so erfolgt, indem die Ventileinrichtung (114) durch ein Schaltventil (170) mit der zweiten Pumpe (21) verbunden ist und so der zweite Druck (p_2) auf die Ventileinrichtung (114) wirkt, und dass beim Übergang vom ersten zum zweiten Betriebszustand das Schaltventil (170) die Verbindung zwischen der zweiten Pumpe (21) und der Ventileinrichtung (114) unterbricht, um den ersten Druck (p_1) anzuheben.
Verfahren zur Ölversorgung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Betriebszustand mit abgeschaltetem Verbrennungsmotor (5) die zweite Ölversorgungseinheit (20) einen zum Wiederanfahren des Fahrzeugs erforderlichen Druck (p_2) im Kupplungssystem (1) aufrechterhält.