DE102010025243B4

DE102010025243B4 - Car with a multi-plate clutch

Info

Publication number: DE102010025243B4
Application number: DE102010025243.3A
Authority: DE
Inventors: Wilhelmus Gieles; Lionel Dumont
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2010-06-26
Filing date: 2010-06-26
Publication date: 2014-04-10
Anticipated expiration: 2030-06-27
Also published as: DE102010025243A1

Abstract

Kraftwagen mit einer Lamellenkupplung, welche über einen ersten Zweig eines Fluidkreislaufs hydraulisch betätigbar und über einen zweiten Zweig des Fluidkreislaufs kühlbar ist, wobei ein Betriebsfluid im zweiten Zweig des Fluidkreislaufs mittels einer hydraulischen Kolbenmaschine (12) förderbar ist, welche mittels des Betriebsfluids im ersten Zweig des Fluidkreislaufs antreibbar ist, – wobei die Kolbenmaschine (12) einen in einem Arbeitsraum (42) aufgenommenen, in diesem linear beweglichen Kolben (40) umfasst, welcher den Arbeitsraum (42) in zwei Teilräume (44, 46) teilt, wobei – in einer ersten Bewegungsrichtung des Kolbens (42) durch den Kolben (42) Betriebsfluid des zweiten Zweigs des Fluidkreislaufs in den ersten Teilraum (44) ansaugbar und aus dem zweiten Teilraum (46) ausstoßbar ist, und – in einer zweiten, entgegengesetzten Bewegungsrichtung des Kolbens (42) Betriebsfluid des zweiten Zweigs des Fluidkreislaufs aus dem ersten Teilraum (44) ausstoßbar und in den zweiten Teilraum (46) ansaugbar ist, und wobei – ein Ventil (14), insbesondere ein Proportionalventil (14) zum Einstellen einer Richtung und insbesondere einer Geschwindigkeit der Bewegung des Kolbens (42) vorgesehen ist, wobei mittels des Ventils (14) der Kolben (42) mit Betriebsfluid aus dem ersten Zweig des Fluidkreislaufs beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (42) zwei Kolbenstangen (50, 52) aufweist, welche sich durch die jeweiligen Teilräume (44, 46) erstrecken und mittels des Ventils (14) die Stirnflächen (58, 84) der Kolbenstangen (50, 52) mit Betriebsfluid aus dem ersten Zweig des Fluidkreislaufs. beaufschlagbar sind.Motor vehicle with a multi-plate clutch which can be hydraulically actuated via a first branch of a fluid circuit and cooled via a second branch of the fluid circuit, an operating fluid in the second branch of the fluid circuit being conveyable by means of a hydraulic piston machine (12) which is conveyed by means of the operating fluid in the first branch of the Fluid circuit is drivable, - wherein the piston machine (12) comprises a piston (40) received in a working space (42) and linearly movable in this, which divides the working space (42) into two sub-spaces (44, 46), wherein - in one In the first direction of movement of the piston (42) through the piston (42), operating fluid of the second branch of the fluid circuit can be sucked in into the first subchamber (44) and ejected from the second subchamber (46), and - in a second, opposite direction of movement of the piston (42) ) Operating fluid of the second branch of the fluid circuit can be ejected from the first subchamber (44) and into the second subchamber ( 46) can be sucked in, and wherein - a valve (14), in particular a proportional valve (14) is provided for setting a direction and in particular a speed of the movement of the piston (42), the piston (42) being provided by means of the valve (14) can be acted upon with operating fluid from the first branch of the fluid circuit, characterized in that the piston (42) has two piston rods (50, 52) which extend through the respective sub-spaces (44, 46) and the end faces by means of the valve (14) (58, 84) of the piston rods (50, 52) with operating fluid from the first branch of the fluid circuit. can be charged.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftwagen mit einer Lamellenkupplung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a motor vehicle with a multi-plate clutch according to the preamble of patent claim 1.

Ein solcher Kraftwagen ist aus der DE 100 56 954 A1 bekannt. Lamellenkupplungen finden insbesondere bei sogenannten Doppelkupplungsgetrieben Anwendung, also bei automatischen Schaltgetrieben mit zwei Kupplungseinrichtungen, die einen Gangwechsel ohne Zugkraftunterbrechung ermöglichen.Such a car is out of the DE 100 56 954 A1 known. Multi-plate clutches find particular application in so-called dual-clutch transmissions, ie in automatic transmissions with two clutch devices that allow a gear change without interruption of traction.

Die Lamellenkupplung eines solchen Getriebes wird üblicherweise hydraulisch betätigt, wozu in einem ersten Zweig eines hydraulischen Kreislaufs Hydrauliköl durch eine von der Brennkraftmaschine des Kraftwagens betriebene Pumpe bereitgestellt wird. Zur Betätigung der Kupplung wird im ersten Zweig des hydraulischen Kreislaufs ein relativ hoher Druck bei gleichzeitig relativ geringem Volumenstrom des Hydrauliköls benötigt.The multi-plate clutch of such a transmission is usually actuated hydraulically, for which purpose in a first branch of a hydraulic circuit hydraulic oil is provided by a pump operated by the internal combustion engine of the motor vehicle. To actuate the clutch, a relatively high pressure and at the same time a relatively low volume flow of the hydraulic oil is required in the first branch of the hydraulic circuit.

Lamellenkupplungen sind ferner meist als sogenannte nasslaufende Kupplungen ausgebildet, d. h. sie müssen während ihres Betriebs von einem Kühl- und Schmiermedium umspült werden. Hierzu kann ebenfalls das zur Betätigung verwendete Hydrauliköl verwendet werden. Zur Kühlung der Lamellenkupplung ist jedoch im Gegensatz zu deren Betätigung ein relativ hoher Volumenstrom an Hydrauliköl notwendig, so dass die im Betrieb anfallende Wärme zuverlässig abgeführt werden kann. An den Betriebsdruck des Hydrauliköls werden dagegen keine Anforderungen gestellt.Multi-plate clutches are also usually designed as so-called wet-running clutches, d. H. they must be lapped during their operation by a cooling and lubricating medium. For this purpose, the hydraulic oil used for actuation can also be used. To cool the multi-plate clutch, however, in contrast to the actuation of a relatively high volume flow of hydraulic oil is necessary, so that the heat generated during operation heat can be dissipated reliably. On the other hand, no demands are placed on the operating pressure of the hydraulic oil.

Die Kühlung der Lamellenkupplung erfolgt daher üblicherweise in einem zweiten Zweig des Hydraulikkreislaufes, welcher über einen Druckwandler mit dem ersten Zweig gekoppelt ist, um so die unterschiedlichen Anforderungen an Druck und Volumenstrom des Hydrauliköls zu erfüllen. Der Druckwandler kann beispielsweise als hydraulische Kolbenmaschine ausgebildet sein. Die DE 100 56 954 A1 beschreibt die Verwendung einer Kolbenmaschine mit einfachwirkenden, von Federkraft rückstellbaren Kolben zum Fördern des Hydrauliköls im zweiten Zweig des Hydraulikkreislaufs. Die Antriebsenergie für die Kolbenmaschine wird dabei vom ersten Zweig des Kreislaufs bereitgestellt. Solch eine Kolbenmaschine wird auch in der DE 101 02 874 A1 beschrieben.The cooling of the multi-plate clutch is therefore usually carried out in a second branch of the hydraulic circuit, which is coupled via a pressure transducer with the first branch, so as to meet the different requirements for pressure and flow rate of the hydraulic oil. The pressure transducer may be formed, for example, as a hydraulic piston machine. The DE 100 56 954 A1 describes the use of a single-acting, spring-returnable piston machine to deliver the hydraulic oil in the second branch of the hydraulic circuit. The drive energy for the piston engine is provided by the first branch of the circuit. Such a piston machine is also used in the DE 101 02 874 A1 described.

Die DE 803 271 B beschreibt einen Druckwandler, welcher eine Flüssigkeit oder ein Gas von bestimmter Menge und bestimmtem Druck in entweder eine kleinere Menge der gleichen Flüssigkeit oder des Gases unter höherem Druck oder eine größere Menge unter kleinerem Druck umwandelt. Hierbei werden Kolben unterschiedlichen Durchmessers über eine durchgängige Kolbenstange verbunden und somit unter Zuhilfenahme weiterer Steuerzylinder besagte Druckwandlung erzielt.The DE 803 271 B describes a pressure transducer which converts a liquid or gas of a certain amount and pressure into either a smaller amount of the same liquid or gas under a higher pressure or a larger amount under a smaller pressure. Here, pistons of different diameter are connected via a continuous piston rod and thus achieved with the aid of further control cylinder said pressure conversion.

Die DE 39 13 351 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Hilfsdruckerzeugung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit Steuerventilen, die abhängig von ihrer Stellung mehrere Steuerdruckkammern durchdringende Steuerkanäle betätigen.The DE 39 13 351 A1 describes a device for auxiliary pressure generation, especially for motor vehicles, with control valves that operate depending on their position several control pressure chambers penetrating control channels.

Die DE 197 36 337 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Anordnung für eine elektronisch geregelte Förderung und Zumessung kryogener Medien bei Flugtriebwerken. Die Förderung erfolgt mittels eines Hydrauliksystems, wobei ein Hydraulikkolben über eine Kolbenstange mit einem Pumpenkolben verbunden ist, welcher das kryogene Medium zu Einspritzdüsen des Triebwerks pumpt,The DE 197 36 337 A1 describes a method and an arrangement for electronically controlled delivery and metering of cryogenic media in aircraft engines. The delivery takes place by means of a hydraulic system, wherein a hydraulic piston is connected via a piston rod to a pump piston, which pumps the cryogenic medium to injection nozzles of the engine,

Solche hydraulische Kolbenmaschinen sind mit dem Nachteil behaftet, dass ihr Betrieb zu starken Druckschwankungen, so genannten Pulsationen, im zweiten Zweig des Hydraulikkreislaufs führt. Dies kann zu Verschleiß von Komponenten des Hydraulikkreislaufs sowie zu störenden Geräuschen führen. Zudem ist die Förderleistung solcher Kolbenmaschinen nur unpräzise regelbar, so dass die geförderte Menge von Hydrauliköl zur Kühlung der Lamellenkupplung nur unpräzise an den tatsächlichen Kühlungsbedarf der Lamellenkupplung angepasst werden kann.Such hydraulic piston machines have the disadvantage that their operation leads to strong pressure fluctuations, so-called pulsations, in the second branch of the hydraulic circuit. This can lead to wear of components of the hydraulic circuit as well as to disturbing noises. In addition, the delivery rate of such reciprocating engines can only be controlled imprecisely, so that the delivered quantity of hydraulic oil for cooling the multi-plate clutch can only be adjusted inaccurately to the actual cooling requirement of the multi-plate clutch.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Kraftwagen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bereitzustellen, welcher einen besonders pulsationsarmen Hydraulikkreislauf zum Kühlen einer Lamellenkupplung aufweist und welcher eine bedarfsgerechte Kühlung der Lamellenkupplung ermöglicht.The present invention is therefore an object of the invention to provide a motor vehicle according to the preamble of claim 1, which has a particularly low-pulsation hydraulic circuit for cooling a multi-plate clutch and which allows a needs-based cooling of the multi-plate clutch.

Ein Fluidkreislauf eines solchen Kraftwagens ist in zwei Zweige aufgeteilt. Ein erster Zweig dient hierbei als Hochdruckzweig zur Betätigung einer Lamellenkupplung des Kraftwagens, ein zweiter Zweig dient als Niederdruckzweig zur Kühlung der Kupplung. Ein Betriebsfluid im zweiten Zweig des Fluidkreislaufs wird von einer hydraulischen Kolbenmaschine gefördert, welche vom Betriebsfluid im ersten Zweig des Fluidkreislaufs antreibbar ist. Als Betriebsfluid dient hierbei vorzugsweise ein Hydrauliköl.A fluid circuit of such a motor vehicle is divided into two branches. A first branch serves as a high pressure branch for actuating a multi-plate clutch of the motor vehicle, a second branch serves as a low-pressure branch for cooling the clutch. An operating fluid in the second branch of the fluid circuit is conveyed by a hydraulic piston machine which is drivable by the operating fluid in the first branch of the fluid circuit. The operating fluid used here is preferably a hydraulic oil.

Erfindungsgemäß weist die Kolbenmaschine einen doppeltwirkenden Kolben auf, der vorliegend in einem Arbeitsraum der Kolbenmaschine linear beweglich aufgenommen ist und diesen in zwei Teilräume aufteilt. In einer ersten Bewegungsrichtung des Kolbens ist durch einen solchen doppeltwirkenden Kolben Betriebsfluid des zweiten Zweigs des Fluidkreislaufs in den ersten Teilraum ansaugbar und aus dem zweiten Teilraum ausstoßbar. In einer zweiten, entgegengesetzten Bewegungsrichtung des Kolbens ist dagegen Betriebsfluid des zweiten Zweigs des Fluidkreislaufs aus dem ersten Teilraum ausstoßbar und in den zweiten Teilraum ansaugbar.According to the invention, the piston engine has a double-acting piston, which in the present case is received in a linear manner in a working space of the piston engine and divides it into two subspaces. In a first direction of movement of the piston, operating fluid of the second branch of the fluid circuit can be sucked into the first subspace and expelled from the second subspace by such a double-acting piston. In a second, opposite movement direction of the piston, however, operating fluid of the second branch of the fluid circuit from the first compartment can be ejected and sucked into the second compartment.

Bei einem doppeltwirkenden Kolben können also beide Teilräume der Kolbenmaschine in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Kolbens als Druckseite bzw. Saugseite der Kolbenmaschine wirken. Zu jedem Zeitpunkt (außer zu den Zeitpunkten einer Richtungsumkehr der Kolbenbewegung) wird also Betriebsfluid aus einem der Teilräume ausgestoßen und in den jeweils anderen Teilraum angesaugt. Hierdurch wird ein kontinuierlicher, pulsationsarmer Fluidstrom erzeugt. Bei einer Kolbenmaschine mit einfachwirkendem Kolben wechseln sich dagegen Ansaug- und Ausstoßtakt der Maschine periodisch ab. Verglichen mit aus dem Stand der Technik bekannten Kolbenmaschinen mit einfachwirkendem Kolben werden daher geringere Druckschwankungen des Betriebsfluids im zweiten Zweig des Fluidkreislaufs erzeugt.In a double-acting piston so both subspaces of the piston engine can act as a pressure side or suction side of the piston engine as a function of the direction of movement of the piston. At any time (except at the times of a reversal of direction of the piston movement) so operating fluid is ejected from one of the subspaces and sucked into the other subspace. As a result, a continuous, low-pulsation fluid flow is generated. In a reciprocating piston engine with single-acting piston, however, alternating intake and exhaust cycle of the machine periodically. Compared with known from the prior art piston machines with single-acting piston therefore lower pressure fluctuations of the operating fluid in the second branch of the fluid circuit are generated.

Erfindungsgemäß ist ferner ein Ventil, insbesondere ein Proportionalventil zum Einstellen einer Richtung und insbesondere einer Geschwindigkeit der Bewegung des Kolbens vorgesehen. Mittels dieses Ventils ist der Kolben mit Betriebsfluid aus dem ersten Zweig des Fluidkreislaufs beaufschlagbar. Der Antrieb der Kolbenmaschine erfolgt also hydraulisch, wobei die notwendige Energie durch den ersten Zweig des Fluidkreislaufs bereitgestellt wird. Auf aufwendige zusätzliche elektrische Antriebsmaschinen oder dergleichen kann daher verzichtet werden. Durch die Ausbildung des Ventils als Proportionalventil ist zudem eine stufenlose Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens ermöglicht, so dass die im zweiten Zweig des Fluidkreislaufs geförderte Menge an Betriebsfluid stufenlos an einen jeweiligen Kühlungsbedarf der Lamellenkupplung angepasst werden kann.According to the invention, a valve, in particular a proportional valve for setting a direction and in particular a speed of movement of the piston is also provided. By means of this valve, the piston with operating fluid from the first branch of the fluid circuit can be acted upon. The drive of the piston engine is thus hydraulically, wherein the necessary energy is provided by the first branch of the fluid circuit. On consuming additional electric drive machines or the like can therefore be dispensed with. Due to the design of the valve as a proportional valve also infinitely variable control of the movement speed of the piston is made possible, so that the funded in the second branch of the fluid circuit amount of operating fluid can be adjusted continuously to a respective cooling demand of the multi-plate clutch.

In der Erfindung weist der Kolben zwei Kolbenstangen auf, welche sich durch die jeweiligen Teilräume erstrecken. Eine solche Anordnung ermöglicht eine besonders stabile Lagerung des Kolbens und erleichtert den hydraulischen Antrieb des Kolbens in den beiden Bewegungsrichtungen.In the invention, the piston has two piston rods, which extend through the respective subspaces. Such an arrangement allows a particularly stable mounting of the piston and facilitates the hydraulic drive of the piston in the two directions of movement.

Der Antrieb des Kolbens wird dabei durch Beaufschlagung der Stirnflächen der Kolbenstangen mit Betriebsfluid des ersten Zweigs der Fluidkreislaufs realisiert. Die Bewegungsrichtung des Kolbens wird hierbei durch das Vorzeichen der Druckdifferenz zwischen den beiden Stirnflächen eingestellt – der Kolben bewegt sich in Richtung derjenigen Stirnfläche, an welcher das Betriebsfluid mit geringerem Druck anliegt. Über den Betrag der Druckdifferenz kann zudem die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens und damit die Förderleistung der Kolbenmaschine eingestellt werden. Eine solcherart ausgebildete Kolbenmaschine wirkt ferner als Druckwandler zwischen dem ersten und zweiten Zweig des Fluidkreislaufs. Das Verhältnis der Druckwandlung entspricht dabei dem Verhältnis der Oberfläche der Kolbenböden des doppeltwirkenden Kolbens zur Oberfläche der Stirnflächen der Kolbenstangen. Da die Kolbenböden, die auf das Betriebsfluid im zweiten Zweig wirken, eine größere Oberfläche besitzen als die Stirnflächen, auf welche das Betriebsfluid des ersten Zweigs wirkt, wird im zweiten Zweig der gewünschte höhere Volumenstrom und geringere Druck als im ersten Zweig erzeugt.The drive of the piston is realized by applying the end faces of the piston rods with operating fluid of the first branch of the fluid circuit. The direction of movement of the piston is in this case set by the sign of the pressure difference between the two end faces - the piston moves in the direction of that end face on which the operating fluid is applied at a lower pressure. In addition, the movement speed of the piston and thus the delivery rate of the piston engine can be adjusted via the amount of the pressure difference. A thus formed piston engine also acts as a pressure transducer between the first and second branch of the fluid circuit. The ratio of the pressure conversion corresponds to the ratio of the surface of the piston crowns of the double-acting piston to the surface of the end faces of the piston rods. Since the piston bottoms, which act on the operating fluid in the second branch, have a larger surface area than the end faces on which the operating fluid of the first branch acts, the desired higher volume flow and lower pressure is generated in the second branch than in the first branch.

Vorzugsweise ist das Ventil als 4/2-Wege-Proportionalventil ausgebildet. Bei einem solchen Ventil kann ein eingangsseitig anliegender Strom eines Fluids in zwei ausgangsseitige Ströme mit einstellbarem Druck- und Volumenstromverhältnis aufgetrennt werden. Die Verwendung eines solchen Ventils ermöglicht auf einfachste Weise die stufenlose Steuerung des Kolbens der Kolbenmaschine.Preferably, the valve is designed as a 4/2-way proportional valve. In such a valve, a current applied to the input side of a fluid can be separated into two output-side streams with an adjustable pressure and volume flow ratio. The use of such a valve allows in the simplest way the stepless control of the piston of the piston engine.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Ventil elektromagnetisch betätigbar. Mittels des Ventils können somit elektrische Steuersignale einer Kraftwagenelektronik direkt in hydraulische Steuersignale für die Kolbenmaschine umgesetzt werden.In a further preferred embodiment, the valve is electromagnetically actuated. By means of the valve thus electrical control signals of a motor vehicle electronics can be converted directly into hydraulic control signals for the piston engine.

Da bei einer Kolbenmaschine mit doppeltwirkendem Kolben die beiden Teilräume wechselnd die Saug- und Druckseite der Kolbenmaschine ausbilden, ist es notwendig, die beiden Teilräume wechselnd mit einem Betriebsfluidreservoir und einer Betriebsfluidzuleitung zur Lamellenkupplung zu verbinden. Hierzu ist bevorzugt ein weiteres Ventil vorgesehen, durch welches in einer ersten Stellung der erste Teilraum des Arbeitsraums der Kolbenmaschine mit dem Betriebsfluidreservoir und der zweite Teilraum mit einer Betriebsfluidzuleitung zu der Lamellenkupplung fluidisch koppelbar ist. In einer zweiten Stellung des weiteren Ventils ist dagegen der erste Teilraum mit der Betriebsfluidzuleitung zu der Lamellenkupplung und der zweite Teilraum mit dem Betriebsfluidreservoir fluidisch koppelbar.Since the two subspaces alternately form the suction and pressure side of the piston engine in a reciprocating piston engine with a double-acting piston, it is necessary to alternately connect the two subspaces to an operating fluid reservoir and an operating fluid supply line for the multi-disc clutch. For this purpose, a further valve is preferably provided, through which in a first position, the first subspace of the working chamber of the piston engine with the operating fluid reservoir and the second subspace with an operating fluid supply to the multi-plate clutch is fluidly coupled. In a second position of the further valve, however, the first subspace with the operating fluid supply line to the multi-plate clutch and the second subspace with the operating fluid reservoir can be fluidly coupled.

Damit ist in jedem Betriebszustand der Kolbenmaschine der die Saugseite bildende Teilraum mit dem Betriebsfluidreservoir und der die Druckseite bildende Teilraum mit der Betriebsfluidzuleitung zur Lamellenkupplung verbunden, so dass kontinuierlich Betriebsfluid aus dem Betriebsfluidreservoir zur Lamellenkupplung gefördert wird.Thus, in each operating state of the piston engine, the suction side forming part space with the operating fluid reservoir and the pressure side forming partial space connected to the operating fluid supply to the multi-plate clutch, so that continuously operating fluid is conveyed from the operating fluid reservoir to the multi-plate clutch.

Vorzugsweise ist das weitere Ventil durch Beaufschlagung mit Betriebsfluid aus dem ersten Zweig des Fluidkreislaufs hydraulisch betätigbar. Die Umschaltung des weiteren Ventils zwischen seinen beiden Stellungen ist damit zwechmäßigerweise mit der Schaltstellung des Proportionalventils koppelbar, so dass keine zusätzlichen Steuerorgane notwendig sind, um die Bewegungsrichtung des Kolbens der Kolbenmaschine mit der jeweils angepassten Stellung des weiteren Ventils zu synchronisieren.Preferably, the further valve is hydraulically actuated by application of operating fluid from the first branch of the fluid circuit. The switching of the other valve between its two positions is thus zwächmäßigerweise with the switching position of the proportional valve coupled, so that no additional control elements are necessary to synchronize the direction of movement of the piston of the piston engine with the respective adjusted position of the other valve.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das weitere Ventil als 9/2-Wegeventil ausgebildet. Neben der wechselnden Koppelung der Teilräume der Kolbenmaschine mit dem Betriebsfluidreservoir und der Betriebsfluidzuleitung zur Lamellenkupplung kann ein solches Ventil weitere Schaltaufgaben übernehmen. So kann beispielsweise auch die Rückführung von Betriebsfluid aus dem ersten Zweig des Betriebsfluidkreislaufs, welches zum Beaufschlagen des Kolbens der Kolbenmaschine verwendet wird, mittels eines solchen Ventils gesteuert werden.In a preferred embodiment, the further valve is designed as a 9/2-way valve. In addition to the alternating coupling of the subspaces of the piston engine with the operating fluid reservoir and the operating fluid supply to the multi-plate clutch, such a valve can take on further switching tasks. Thus, for example, the return of operating fluid from the first branch of the operating fluid circuit, which is used to pressurize the piston of the reciprocating engine, are controlled by means of such a valve.

Im Folgenden wird die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt hierbei eine schematische Darstellung eines Teilbereichs eines Hydraulikkreislaufs zum Versorgen einer Lamellenkupplung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftwagens mit Hydrauliköl.In the following the invention and its embodiments will be explained in more detail with reference to the drawing. The single figure shows a schematic representation of a portion of a hydraulic circuit for supplying a multi-plate clutch of an embodiment of a motor vehicle according to the invention with hydraulic oil.

Eine in der Figur nicht gezeigte Lamellenkupplung eines Kraftwagens muss sowohl zur hydraulischen Betätigung als auch zur Kühlung mit Hydrauliköl versorgt werden. Zur Betätigung der Lamellenkupplung ist dabei ein geringer Volumenstrom von unter hohem Druck stehenden Hydrauliköl notwendig. Typisch ist ein Volumenstrom von 10 l/min bei einem Druck von 10 bar. Zur Kühlung ist dagegen ein hoher Volumenstrom von Hydrauliköl bei geringem Druck notwendig, um die anfallende Wärme zuverlässig abzuführen. Hierfür sind Volumenströme von 50 l/min bei 1 bar Druck üblich. Um beiden Anforderungen zu genügen, ist der Hydraulikkreislauf zur Versorgung der Lamellenkupplung daher in einen Hochdruckzweig zur Kupplungsbetätigung und einen Niederdruckzweig zur Kühlung aufgeteilt, wobei beide Zweige aus dem selben Sumpf versorgt werden.A multi-plate clutch of a motor vehicle, not shown in the figure, must be supplied with hydraulic oil both for hydraulic actuation and for cooling. To operate the multi-plate clutch while a small volume flow of high pressure hydraulic oil is necessary. Typical is a volume flow of 10 l / min at a pressure of 10 bar. For cooling, however, a high volume flow of hydraulic oil at low pressure is necessary to reliably dissipate the heat generated. For this purpose, flow rates of 50 l / min at 1 bar pressure are common. To meet both requirements, the hydraulic circuit for supplying the multi-plate clutch is therefore divided into a high pressure branch for clutch actuation and a low pressure branch for cooling, both branches are supplied from the same sump.

Um den Druckunterschied zwischen den beiden Zweigen aufrechtzuerhalten, ist eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Druckwandlervorrichtung notwendig. Diese umfasst eine hydraulisch betriebene Kolbenpumpe 12, ein Proportionalventil 14 sowie ein Schaltventil 16.In order to maintain the pressure difference between the two branches, a whole is with 10 designated pressure transducer device necessary. This includes a hydraulically operated piston pump 12 , a proportional valve 14 and a switching valve 16 ,

Aus dem Hochdruckzweig des Hydraulikkreislaufs strömt Hydrauliköl durch die Leitung 18 zum Proportionalventil 14. Das Proportionalventil 14 ist als 2/3-Wegeventil ausgebildet und umfasst einen Ventilschieber 20 mit drei Steuerkanten 22, der in einem Arbeitsraum 24 des Proportionalventils 14 aufgenommen ist. Der Ventilschieber 20 ist durch einen elektromagnetischen Antrieb 26 stufenlos verstellbar, wobei der Verstellkraft des Antriebs 26 eine Rückstellfeder 28 entgegenwirkt.From the high-pressure branch of the hydraulic circuit hydraulic oil flows through the line 18 to the proportional valve 14 , The proportional valve 14 is designed as a 2/3-way valve and includes a valve spool 20 with three control edges 22 working in a workroom 24 of the proportional valve 14 is included. The valve spool 20 is by an electromagnetic drive 26 infinitely adjustable, whereby the adjusting force of the drive 26 a return spring 28 counteracts.

In der gezeigten Stellung des Proportionalventils 14 ist die Leitung 18 mit einer Leitung 30 verbunden. Das unter hohem Druck stehende Hydrauliköl strömt durch die Leitung 30 zum Schaltventil 16, wo es eine Kraft auf einen Ventilschieber 32 des Schaltventils 16 ausübt und ihn in Richtung des Pfeiles 34 in die gezeigte Stellung verschiebt. Durch die vier Arbeitskanten 36 des Ventilschiebers 32 wird nun eine Verbindung zwischen der Leitung 30 und einer weiteren Leitung 38 hergestellt, welche das Schaltventil 16 mit der Kolbenpumpe 12 verbindet.In the illustrated position of the proportional valve 14 is the lead 18 with a line 30 connected. The high pressure hydraulic oil flows through the pipe 30 to the switching valve 16 where there is a force on a valve spool 32 the switching valve 16 and wield it in the direction of the arrow 34 shifts to the position shown. Through the four working edges 36 of the valve spool 32 will now be a connection between the line 30 and another line 38 made, which is the switching valve 16 with the piston pump 12 combines.

Die Kolbenpumpe 12 weist einen doppeltwirkenden Kolben 40 auf, der in einem Arbeitsraum 42 der Kolbenpumpe 12 aufgenommen ist und diesen in zwei Teilräume 44, 46 aufteilt. Von einem zentralen Bund 48 des Kolbens 40 erstrecken sich zwei Kolbenstangen 50, 52 durch die beiden Teilräume 44, 46 des Arbeitsraums 42 und sind mit ihren jeweiligen Endbereichen in zugeordneten Arbeitsräumen 54, 56 aufgenommen.The piston pump 12 has a double-acting piston 40 up in a workroom 42 the piston pump 12 is included and this in two subspaces 44 . 46 divides. From a central federal government 48 of the piston 40 two piston rods extend 50 . 52 through the two subspaces 44 . 46 of the workroom 42 and are with their respective end regions in assigned work spaces 54 . 56 added.

Das durch die Leitung 38 einströmende Hydrauliköl gelangt in den Arbeitsraum 54 und übt dort eine Kraft auf die Stirnfläche 58 der Kolbenstange 50 aus. Hierdurch wird der Kolben 40 im Arbeitsraum 42 in Richtung des Pfeils 60 verschoben. Durch die Bewegung wird Hydrauliköl aus einer weiteren Leitung 62 in den Teilraum 44 des Arbeitsraums 42 angesaugt. In der gezeigten Stellung des Ventilschiebers 32 des Schaltventils ist die Leitung 62 mit einer weiteren Leitung 64 gekoppelt, welche in einen nicht gezeigten Sumpf des Hydraulikkreislaufs mündet. Die Kolbenpumpe 12 saugt also Hydrauliköl aus dem Sumpf in den ersten Teilraum 44.That through the pipe 38 inflowing hydraulic oil enters the working space 54 and exerts a force on the face there 58 the piston rod 50 out. This will cause the piston 40 in the workroom 42 in the direction of the arrow 60 postponed. The movement makes hydraulic oil from another line 62 in the subspace 44 of the workroom 42 sucked. In the illustrated position of the valve spool 32 the switching valve is the line 62 with another line 64 coupled, which opens into a sump, not shown, of the hydraulic circuit. The piston pump 12 so sucks hydraulic oil from the sump in the first subspace 44 ,

Gleichzeitig wird durch die Bewegung des Kolbens 40 Hydrauliköl aus dem zweiten Teilraum 46 des Arbeitsraums 42 in eine weitere Leitung 66 verdrängt. Diese ist in der gezeigten Stellung des Ventilschiebers 32 über eine Leitung 68 mit einer Ölzufuhrleitung 70 gekoppelt, über welche das Hydrauliköl der Lamellenkupplung zugeführt wird, um diese zu kühlen.At the same time, the movement of the piston 40 Hydraulic oil from the second compartment 46 of the workroom 42 in another line 66 repressed. This is in the illustrated position of the valve spool 32 over a line 68 with an oil supply line 70 coupled, via which the hydraulic oil of the multi-plate clutch is supplied to cool them.

Da die Stirnfläche 58 der Kolbenstange 50 eine kleinere Oberfläche aufweist als eine Stirnfläche 72 des Bundes 48, erzeugt das unter hohem Druck und kleinem Volumenstrom in den Arbeitsraum 54 geleitete Hydrauliköl einen Ölstrom in der Leitung 66, der einen hohen Volumenstrom und einen geringen Druck aufweist. Die Hydraulikpumpe 12 wirkt also als Druckwandler.Because the frontal area 58 the piston rod 50 has a smaller surface than an end face 72 of the federal government 48 , generates this under high pressure and low volume flow in the working space 54 guided hydraulic oil an oil flow in the line 66 which has a high volume flow and a low pressure. The hydraulic pump 12 acts as a pressure transducer.

Bei der Bewegung des Kolbens 40 in Richtung des Pfeiles 60 wird ferner Hydrauliköl aus dem Arbeitsraum 56 verdrängt, in welchem die zweite Kolbenstange 52 aufgenommen ist. Das verdrängte Hydrauliköl strömt durch eine Leitung 74 zum Schaltventil 16. In der gezeigten Stellung des Ventilschiebers 32 ist die Leitung 74 mit einer weiteren Leitung 76 gekoppelt, welche in die Ölzufuhrleitung 70 mündet. Das ursprünglich aus dem Hochdruckzweig des Hydraulikkreislauf stammende, zum Antrieb der Kolbenpumpe verwendete Hydrauliköl wird also nun dem Niederdruckzweig des Hydraulikkreislaufs zugeführt – die beiden Zweige sind gekoppelt.At the movement of the piston 40 in the direction of the arrow 60 also becomes hydraulic oil from the working space 56 displaced in which the second piston rod 52 is included. The displaced hydraulic oil flows through a pipe 74 to the switching valve 16 , In the illustrated position of the valve spool 32 is the lead 74 with another line 76 coupled, which in the oil supply line 70 empties. The hydraulic oil originally originating from the high-pressure branch of the hydraulic circuit and used to drive the piston pump is now supplied to the low-pressure branch of the hydraulic circuit - the two branches are coupled.

Wenn sich der Kolben 40 vollständig in Richtung des Pfeiles 60 bewegt hat, muss seine Bewegungsrichtung umgekehrt werden. Hierzu wird das Proportionalventil 14 durch den Antrieb 26 verstellt, der entsprechende Steuersignale über Steuerleitungen 78 empfängt. Der Ventilschieber 20 des Proportionalventils 14 wird dabei auf den Antrieb 26 zu bewegt, so dass die Steuerkanten 22 die Verbindung zwischen den Leitungen 18 und 30 unterbrechen. In der neuen Stellung des Ventilschiebers 20 ist nun die Leitung 18 mit einer weiteren Leitung 80 gekoppelt, die zum Schaltventil 16 führt. Über Entlastungsleitungen 82 wird dabei verdrängtes Hydrauliköl der Ölzufuhrleitung 70 des Niederdruckzweiges zugeführt.When the piston 40 completely in the direction of the arrow 60 has moved, its direction of movement must be reversed. For this purpose, the proportional valve 14 through the drive 26 adjusted, the corresponding control signals via control lines 78 receives. The valve spool 20 of the proportional valve 14 gets on the drive 26 too moved, so the control edges 22 the connection between the lines 18 and 30 interrupt. In the new position of the valve spool 20 is now the line 18 with another line 80 coupled to the switching valve 16 leads. About relief lines 82 is displaced hydraulic oil of the oil supply line 70 supplied to the low pressure branch.

Das in die Leitung 80 einströmende Hydrauliköl übt nun eine der Richtung des Pfeiles 34 entgegengesetzte Kraft auf den Ventilschieber 32 des Schaltventils 16 aus. Dieser verschiebt sich entsprechend, wodurch die Verbindung zwischen den Leitungen 30 und 38 getrennt wird. Der Arbeitsraum 34 wird dadurch druckentlastet, auf die Stirnfläche 58 der ersten Kolbenstange 50 wirkt keine Kraft mehr ein.That in the line 80 inflowing hydraulic oil now exerts one of the direction of the arrow 34 opposite force on the valve spool 32 the switching valve 16 out. This shifts accordingly, reducing the connection between the lines 30 and 38 is disconnected. The workroom 34 is relieved of pressure on the face 58 the first piston rod 50 no more strength is involved.

Durch die Bewegung des Ventilschiebers 32 wird gleichzeitig eine Verbindung zwischen den Leitungen 80 und 74 hergestellt. Das unter hohem Druck stehende Hydrauliköl strömt nun über die Leitung 74 in den Arbeitsraum 56 und übt dort eine Kraft auf eine Stirnfläche 84 der zweiten Kolbenstange 52 aus. Die Bewegungsrichtung des Kolbens 40 wird somit umgekehrt – der Kolben 40 bewegt sich nun entgegen der Richtung des Pfeiles 60 und verdrängt Hydrauliköl aus dem ersten Teilraum 44 des Arbeitsraum 42 der Kolbenpumpe 12 und saugt Hydrauliköl in den zweiten Teilraum 46 des Arbeitsraums 42.By the movement of the valve spool 32 will simultaneously connect between the lines 80 and 74 produced. The high pressure hydraulic oil now flows over the line 74 in the workroom 56 and exerts a force on a face there 84 the second piston rod 52 out. The direction of movement of the piston 40 is thus reversed - the piston 40 now moves against the direction of the arrow 60 and displaces hydraulic oil from the first compartment 44 the workroom 42 the piston pump 12 and sucks hydraulic oil into the second subspace 46 of the workroom 42 ,

Durch die oben geschilderte Verschiebung des Ventilschiebers 32 des Schaltventils 16 ist die in den zweiten Arbeitsraum 46 mündende Leitung 66 nun über die Leitung 64 mit dem Sumpf gekoppelt. Die Kolbenpumpe 12 saugt nun also Hydrauliköl aus dem Sumpf in den zweiten Arbeitsraum 46. Die in den ersten Arbeitsraum 44 mündende Leitung 62 ist aufgrund der veränderten Ventilstellung nun über die Leitung 76 mit der Ölzufuhrleitung 70 verbunden. Durch die Kolbenbewegung wird also das im ersten Teilraum 44 des Arbeitsraums 42 aufgenommene Hydrauliköl zur Lamellenkupplung gefördert.By the above-described displacement of the valve spool 32 the switching valve 16 is the second working space 46 opening line 66 now over the line 64 coupled with the swamp. The piston pump 12 So now sucks hydraulic oil from the sump in the second working space 46 , The first working space 44 opening line 62 is due to the changed valve position now over the line 76 with the oil supply line 70 connected. By the piston movement so that is in the first subspace 44 of the workroom 42 Received hydraulic oil promoted to the multi-plate clutch.

Durch die Bewegung des Kolbens 40 entgegen der Richtung des Pfeils 60 wird ferner das im Arbeitsraum 54 aufgenommene Öl durch die Leitung 38 verdrängt. Auch diese ist in der neuen Ventilstellung des Schaltventils 16 über die Leitung 68 mit der Ölzufuhrleitung 70 gekoppelt, so dass auch dieses Hydrauliköl der Lamellenkupplung zugeführt wird.By the movement of the piston 40 against the direction of the arrow 60 will also be in the workroom 54 absorbed oil through the pipe 38 repressed. This is also in the new valve position of the switching valve 16 over the line 68 with the oil supply line 70 coupled, so that this hydraulic oil is supplied to the multi-plate clutch.

Wenn sich der Kolben 42 schließlich über seinen gesamten Bewegungsspielraum entgegen des Pfeiles 60 bewegt hat, ist ein vollständiger Arbeitszyklus der Kolbenpumpe 12 abgeschlossen. Durch Betätigung des Proportionalventils 14 kann nun der in der Figur gezeigte Zustand wiederhergestellt werden, so dass ein neuer Arbeitszyklus beginnen kann.When the piston 42 finally over his entire range of movement against the arrow 60 has moved, is a complete duty cycle of the piston pump 12 completed. By actuating the proportional valve 14 Now, the state shown in the figure can be restored so that a new cycle can begin.

Da es sich bei dem Ventil 14 um ein Proportionalventil handelt, ist zu beachten, dass die beiden oben beschriebenen Betriebszustände der Druckwandelvorrichtung 10 lediglich Grenzzustände darstellen. Der Ventilschieber 20 des Proportionalventils 14 kann zusätzlich beliebige Zwischenstellungen annehmen. In diesen Zwischenstellungen ist sowohl die Leitung 30 als auch die Leitung 80 mit der Leitung 18 gekoppelt, so dass unter Druck stehendes Hydrauliköl in die beiden Leitungen 30, 80 strömen kann. Durch die Stellung des Ventilschiebers 20 des Proportionalventils 14 wird hierbei das Verhältnis der Volumenströme an Hydrauliköl durch die Leitungen 30, 80 eingestellt.Since it is the valve 14 is a proportional valve, it should be noted that the two operating conditions described above, the pressure transducer device 10 represent only limit states. The valve spool 20 of the proportional valve 14 can also assume any intermediate positions. In these intermediate positions, both the line 30 as well as the line 80 with the line 18 coupled, so that pressurized hydraulic oil into the two lines 30 . 80 can flow. By the position of the valve spool 20 of the proportional valve 14 Here, the ratio of the volume flows of hydraulic oil through the lines 30 . 80 set.

Von den Volumenströmen durch die Leitungen 30, 80 sind unmittelbar die Drücke in den Arbeitsräumen 54, 56 abhängig, welche auf die Stirnflächen 58, 84 der Kolbenstangen 50, 52 wirken. Das Vorzeichen der Druckdifferenz zwischen den Arbeitsräumen 54, 56 bestimmt nun die Bewegungsrichtung des Kolbens 40 der Kolbenpumpe 12. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 20 im Arbeitsraum 42 ist dagegen proportional zum Absolutbetrag dieser Druckdifferenz. Von der Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 20 hängt wiederum die aus dem Sumpf in die Ölzufuhrleitung 70 geförderte Menge an Hydrauliköl ab, so dass durch die Verstellung des Proportionalventils 14 die Förderleistung der Kolbenpumpe 12 stufenlos gesteuert werden kann.From the volume flows through the pipes 30 . 80 are directly the pressures in the workrooms 54 . 56 dependent on which on the faces 58 . 84 the piston rods 50 . 52 Act. The sign of the pressure difference between the work spaces 54 . 56 now determines the direction of movement of the piston 40 the piston pump 12 , The speed of movement of the piston 20 in the workroom 42 is proportional to the absolute value of this pressure difference. From the speed of movement of the piston 20 In turn, the one from the sump hangs in the oil supply line 70 subsidized amount of hydraulic oil, so that by the adjustment of the proportional valve 14 the delivery rate of the piston pump 12 can be steplessly controlled.

Die Druckdifferenz zwischen den Leitungen 30 und 80 bestimmt ferner die auf den Ventilschieber 32 des Schaltventils 16 wirkende Kraft, so dass sich der Ventilschieber 16 immer in Richtung auf diejenige Leitung 30, 80 mit dem geringeren Volumenstrom und damit dem geringeren Druck hinbewegt. Auch in solchen Zwischenstellungen des Proportionalventils 14 ist die Stellung des Ventilschiebers 32 des Schaltventils 16 somit immer mit der jeweiligen Bewegungsrichtung des Kolbens 40 der Kolbenpumpe 12 gekoppelt, so dass die jeweilige Saugseite der Kolbenpumpe 12 immer mit dem Sumpf und die jeweilige Druckseite immer mit der Ölzufuhrleitung 70 verbunden ist.The pressure difference between the lines 30 and 80 also determines the on the valve spool 32 the switching valve 16 acting force, so that the valve spool 16 always in the direction of the line 30 . 80 moved with the lower flow and thus the lower pressure. Also in such intermediate positions of the proportional valve 14 is the position of the valve spool 32 the switching valve 16 thus always with the respective direction of movement of the piston 40 the piston pump 12 coupled, so that the respective suction side of the piston pump 12 always with the sump and the respective pressure side always with the oil supply line 70 connected is.

Zur kontinuierlichen Förderung einer vorgegebenen Menge an Hydrauliköl aus dem Sumpf zur Lamellenkupplung bedient sich die Druckwandelvorrichtung 10 also einer Kolbenpumpe 12 mit doppeltwirkendem Kolben 40, welche durch das Hydrauliköl des ersten Zweiges des Hydraulikkreislaufs angetrieben wird. Die zur kontinuierlichen Förderung notwendige Wirkrichtungsumkehr der Kolbenpumpe 12 wird durch entsprechendes Einstellen des Proportionalventils 14 bewirkt. Gleichzeitig wird über das Proportionalventil 14 der Ventilschieber 32 des Schaltventils 16 mit Hydrauliköl beaufschlagt, so dass die Einstellung des Schaltventils 16 immer mit der jeweiligen Wirkrichtung der Kolbenpumpe 12 korrespondiert.For continuous promotion of a predetermined amount of hydraulic oil from the sump to the multi-plate clutch uses the pressure change device 10 So a piston pump 12 with double-acting piston 40 , which is driven by the hydraulic oil of the first branch of the hydraulic circuit. The necessary for continuous promotion effective direction reversal of the piston pump 12 is set by appropriate adjustment of the proportional valve 14 causes. At the same time, via the proportional valve 14 the valve spool 32 the switching valve 16 supplied with hydraulic oil, so that the adjustment of the switching valve 16 always with the respective effective direction of the piston pump 12 corresponds.

Insgesamt wird so eine besonders kompakte Druckwandelvorrichtung 10 erhalten, die zur Steuerung der Strömungsverhältnisse lediglich zwei bewegliche Teile, nämlich die Ventilschieber 20 und 32 benötigt. Da die Kolbenpumpe 12 aufgrund ihres doppeltwirkenden Kolbens 40 kontinuierlich Hydrauliköl aus dem Sumpf in die Ölzufuhrleitung 70 fördert, werden ferner starke Druckschwankungen in der Ölzufuhrleitung 70, die zu Verschleiß und Störgeräuschen führen können, vermieden.Overall, such a particularly compact pressure change device 10 obtained to control the flow conditions only two moving parts, namely the valve spool 20 and 32 needed. Because the piston pump 12 due to its double-acting piston 40 continuously hydraulic oil from the sump into the oil supply line 70 promotes, are also strong pressure fluctuations in the oil supply line 70 , which can lead to wear and noise, avoided.

Claims

A motor vehicle with a multi-plate clutch which can be hydraulically actuated via a first branch of a fluid circuit and can be cooled via a second branch of the fluid circuit, wherein an operating fluid in the second branch of the fluid circuit is produced by means of a hydraulic piston machine ( 12 ), which is drivable by means of the operating fluid in the first branch of the fluid circuit, - wherein the piston engine ( 12 ) one in a workroom ( 42 ), in this linearly movable piston ( 40 ) comprising the working space ( 42 ) into two subspaces ( 44 . 46 ), wherein - in a first direction of movement of the piston ( 42 ) through the piston ( 42 ) Operating fluid of the second branch of the fluid circuit into the first subspace ( 44 ) and from the second subspace ( 46 ) is ejected, and - in a second, opposite direction of movement of the piston ( 42 ) Operating fluid of the second branch of the fluid circuit from the first subspace ( 44 ) and in the second subspace ( 46 ), and wherein - a valve ( 14 ), in particular a proportional valve ( 14 ) for adjusting a direction and in particular a speed of movement of the piston ( 42 ) is provided, wherein by means of the valve ( 14 ) The piston ( 42 ) can be acted upon with operating fluid from the first branch of the fluid circuit, characterized in that the piston ( 42 ) two piston rods ( 50 . 52 ), which extend through the respective subspaces ( 44 . 46 ) and by means of the valve ( 14 ) the end faces ( 58 . 84 ) of the piston rods ( 50 . 52 ) with operating fluid from the first branch of the fluid circuit. can be acted upon.

Motor vehicle according to claim 1, characterized in that the valve ( 14 ) is designed as a 4/2-way proportional valve.

Motor vehicle according to claim 2, characterized in that the valve ( 14 ) is electromagnetically actuated.

Motor vehicle according to one of claims 1 to 3, characterized by a further valve ( 16 ), by means of which - in a first position, the first subspace ( 44 ) of the workspace ( 42 ) of the piston engine ( 12 ) with an operating fluid reservoir and the second subspace ( 46 ) with an operating fluid supply line ( 70 ) is fluidically coupled to the multi-plate clutch and - in a second position, the first subspace ( 44 ) with the operating fluid supply ( 70 ) to the multi-plate clutch and the second subspace ( 46 ) is fluidically coupled to the operating fluid reservoir.

Motor vehicle according to claim 4, characterized in that the further valve ( 16 ) is hydraulically actuated by application of operating fluid from the first branch of the fluid circuit.

Motor vehicle according to claim 4 or 5, characterized in that the further valve ( 16 ) is designed as a 9/2-way valve.