DE102010054250A1

DE102010054250A1 - Hydrauliksteuerung

Info

Publication number: DE102010054250A1
Application number: DE102010054250A
Authority: DE
Inventors: Uwe 76571 Bastian; Marco 77830 Grethel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2011-06-22
Also published as: DE112010004908A5; EP2516860A2; WO2011076172A3; EP2516860B1; CN102713296A; WO2011076172A2; CN102713296B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hydrauliksteuerung mit einer Steuerplattenanordnung und mit einer hydraulischen Fördereinrichtung zum Fördern eines Hydraulikmediums. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die hydraulische Fördereinrichtung in die Steuerplattenanordnung integriert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydrauliksteuerung mit einer Steuerplattenanordnung und mit einer hydraulischen Fördereinrichtung zum Fördern eines Hydraulikmediums.
Bei Automatikgetrieben, wie beispielsweise Stufenautomaten, CVT-Getrieben oder Doppelkupplungsgetrieben, mit hydraulischer Steuerung, das heißt Aktoransteuerung, wie Kupplungsaktor- oder Schaltaktor-Steuerung, und Kühl-/Schmierölversorgung ist eine Ölversorgung (zumeist Pumpe mit Pumpenantrieb) notwendig. Meist handelt es sich beim Pumpenantrieb um einen mechanischen Pumpenantrieb, der an den Verbrennungsmotor gekoppelt ist.
Bei modernen Getrieben kann dieser mechanische Pumpenantrieb um eine E-Pumpenanordnung (das heißt Elektromotor mit Pumpe) ergänzt sein.
Weiterhin sind Ölversorgungen bekannt, die für die Getriebe- und Kupplungsaktorik ohne mechanisch angetriebene Pumpe auskommen. Hier gibt es allerdings aufgrund der Bauart der Kupplung als Trockenkupplung keinen Kühlölbedarf.
Soll auf einen mechanischen Antrieb gerade bei nass laufenden Kupplungen verzichtet werden, so muss bei den bekannten Systemen die hierfür erforderliche hydraulische Leistung komplett von der elektrisch angetriebenen Pumpe bereitgestellt werden. Die dabei auftretenden Betriebszustände sind aber sehr unterschiedlich. So sind sowohl Situationen mit hohem Volumenstrom- und geringem Druckbedarf als auch Situationen mit hohem Druck- und geringem Volumenstrombedarf gegeben. Diese vollständig verschiedenen Randbedingungen erfordern bei einer konventionellen E-Motor/Pumpen-Anordnung (drehzahlgeregelter Antrieb) sehr große E-Motoren (Kosten, Gewicht, Bordnetzbelastung), um die unterschiedlichen Betriebszustände in einem Ölversorgungssystem darzustellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, auf einfache Art und Weise eine Versorgung von verschiedenen Versorgungsbereichen mit Hydraulikmedium zu ermöglichen.
Die Aufgabe ist bei einer Hydrauliksteuerung mit einer Steuerplattenanordnung und mit einer hydraulischen Fördereinrichtung zum Fördern eines Hydraulikmediums, dadurch gelöst, dass die hydraulische Fördereinrichtung in die Steuerplattenanordnung integriert ist. Die Steuerplattenanordnung umfasst mindestens eine Steuerplatte, die zum Beispiel Hydraulikkanäle und Hydraulikanschlüsse für Hydraulikventile umfasst. Durch die erfindungsgemäße Unterbringung der Hydraulischen Fördereinrichtung in der Steuerplattenanordnung kann der zur Verfügung stehende Bauraum optimal genutzt werden, da ansonsten erforderliche Hydraulikverbindungen zwischen der Hydrauliksteuerung und der hydraulischen Fördereinrichtung entfallen können.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydrauliksteuerung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Hydraulikpumpe in eine erste Steuerplatte der Steuerplattenanordnung integriert ist. Die erste Hydraulikpumpe dient zum Beispiel zur Versorgung eines Aktorsystems eines Parallelschaltgetriebes mit Hydrauliköl. Das Aktorsystem ist vorzugsweise mit einem Druckspeicher ausgestattet, der mit Hilfe der ersten Hydraulikpumpe befüllt beziehungsweise aufgeladen wird. Die erste Hydraulikpumpe liefert vorzugsweise einen relativ geringen Hydraulikmediumvolumenstrom, allerdings mit einem relativ hohen Druck.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydrauliksteuerung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Hydraulikpumpe in eine zweite Steuerplatte der Steuerplattenanordnung integriert ist. Die zweite Hydraulikpumpe dient zum Beispiel zur Versorgung einer Nasskupplung mit Kühlmedium, insbesondere Kühlöl. Die zweite Hydraulikpumpe liefert einen relativ großen Hydraulikmediumvolumenstrom, allerdings mit einem relativ geringen Druck.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydrauliksteuerung ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hydraulikpumpen durch einen einzigen Elektromotor angetrieben sind. Ein ansonsten erforderlicher zweiter Elektromotor zum Antrieb der zweiten Hydraulikpumpe kann entfallen. Der Elektromotor ist vorzugsweise außen an die erste Steuerplatte angebaut. Die beiden Hydraulikpumpen sind vorzugsweise komplett in den beiden Steuerplatten der Steuerplattenanordnung angeordnet. Somit wird für die Hydraulikpumpen kein zusätzlicher Bauraum, insbesondere kein Gehäuse, benötigt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydrauliksteuerung ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hydraulikpumpen in Reihe geschaltet sind. Die beiden Hydraulikpumpen sind in den beiden Steuerplatten vorzugsweise benachbart zueinander angeordnet. Dabei sind die Hydraulikpumpen vorzugsweise so angeordnet, dass sie eine gemeinsame Antriebsdrehachse aufweisen, die mit der Antriebsdrehachse des Elektromotors zusammenfällt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydrauliksteuerung ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hydraulikpumpen antriebsmäßig über eine schaltbare Kupplung miteinander koppelbar sind. Durch die schaltbare Kupplung können die beiden Hydraulikpumpen so mit dem Elektromotor gekoppelt werden, dass sie gleichzeitig durch den Elektromotor angetrieben werden. Bei Bedarf kann eine der Hydraulikpumpen mit Hilfe der schaltbaren Kupplung antriebsmäßig von dem Elektromotor abgekoppelt werden. Dann wird nur noch eine der Hydraulikpumpen durch den Elektromotor angetrieben. Wenn der Elektromotor abgeschaltet wird, dann wird keine der Hydraulikpumpen angetrieben.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydrauliksteuerung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerplatten Pumpengehäuse für die Hydraulikpumpen darstellen. Dadurch kann der zur Verfügung stehende Bauraum optimal genutzt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydrauliksteuerung ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hydraulikpumpen als Zahnradpumpen, insbesondere Außenzahnradpumpen, ausgeführt sind. Sämtliche Pumpenzahnräder der beiden Zahnradpumpen sind in den Steuerplatten angeordnet. Die Lagerung der Pumpenzahnräder ist ebenfalls in die Steuerplatten integriert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydrauliksteuerung ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hydraulikpumpen durch eine gemeinsame Pumpenwelle angetrieben sind. Die gemeinsame Pumpenwelle ist, vorzugsweise über eine Oldham-Kupplung, mit dem gemeinsamen Elektromotor gekoppelt, das heißt antriebsmäßig verbunden. Die Oldham-Kupplung ist vorzugsweise an einem Ende der gemeinsamen Pumpenwelle angeordnet. An dem anderen Ende der gemeinsamen Pumpenwelle ist vorzugsweise die schaltbare Kupplung angeordnet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydrauliksteuerung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Steuerplatten ein Zwischenblech angeordnet ist, durch das sich ein Stehlager von der ersten in die zweite Steuerplatte erstreckt. Das Stehlager umfasst zum Beispiel eine Stehlagerhülse, die fest mit der ersten Steuerplatte verbunden ist, zum Beispiel in diese eingepresst ist, und in einen Aufnahmeraum für die zweite Hydraulikpumpe ragt, der in der zweiten Steuerplatte ausgespart ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Es zeigen:
1 die Darstellung eines ersten Schnitts durch eine erfindungsgemäße Hydrauliksteuerung bei betätigter Schaltkupplung;
2 die Darstellung eines zweiten Schnitts durch die Hydrauliksteuerung aus 1 bei betätigter Schaltkupplung und
3 den gleichen Schnitt wie in 1 bei nicht betätigter Schaltkupplung.
In den 1 bis 3 ist eine Hydrauliksteuerung 1 für ein Parallelschaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs in verschiedenen Schnittansichten und Zuständen dargestellt. Die Hydrauliksteuerung 1 umfasst eine Steuerplattenanordnung 10 mit einer ersten Steuerplatte 11 und einer zweiten Steuerplatte 12. Zwischen den beiden Steuerplatten 11 und 12 ist ein Zwischenblech 13 angeordnet.
In die Steuerplattenanordnung 10 ist eine hydraulische Fördereinrichtung 14 integriert, die eine erste Hydraulikpumpe 15 und eine zweite Hydraulikpumpe 16 umfasst. Die beiden Hydraulikpumpen 15, 16 sind beide durch einen einzigen Elektromotor 18 angetrieben.
Der Elektromotor 18 ist an die der zweiten Steuerplatte 12 abgewandte Seite der ersten Steuerplatte 11 angebaut. Auf der der ersten Steuerplatte 11 abgewandten Seite der zweiten Steuerplatte 12 ist ein Aufnahmeraum für die hydraulische Fördereinrichtung 14 in den beiden Steuerplatten 11, 12 durch einen Abschlussdeckel 19 mit einer entsprechenden Dichtung hydraulikdicht abgeschlossen.
Die beiden Hydraulikpumpen 15, 16 sind beide über eine gemeinsame Pumpenwelle 20 durch den Elektromotor 18 antreibbar. Die gemeinsame Pumpenwelle 20 erstreckt sich in den beiden Steuerplatten 11 und 12 durch das Zwischenblech 13 hindurch. Ein Ende der Pumpenwelle 20 ist über eine Oldham-Kupplung 22 mit einer Antriebswelle des Elektromotors 18 drehfest verbunden.
Beide Hydraulikpumpen 15, 16 sind als Außenzahnradpumpen ausgeführt, bei denen Hydraulikmedium, insbesondere Hydrauliköl, in Zahnlücken mitgenommen und entlang einer Steuerplatteninnenwandung von einem Saugraum zu einem Druckraum gefördert wird. Durch den Eingriff von Zahnradzähnen wird ein unerwünschtes Zurückströmen des Hydraulikmediums verhindert. Im Betrieb der Außenzahnradpumpen entsteht auf einer Saugseite ein Unterdruck und auf einer Druckseite ein Überdruck.
Die gemeinsame Pumpenwelle 20 ist über einen Querstift 23 drehfest mit einem Pumpenzahnrad 24 der ersten Hydraulikpumpe 15 verbunden. Das durch die Pumpenwelle 20 angetriebene Pumpenzahnrad 24 kämmt mit einem weiteren Pumpenzahnrad 28 der ersten Hydraulikpumpe 15. Das weitere Pumpenzahnrad 28 der ersten Hydraulikpumpe 15 ist durch einen weiteren Querstift 29 drehfest mit einer Pumpenachse 30 verbunden. Die Pumpenachse 30 ist, ebenso wie die Pumpenwelle 20, drehbar in zwei Lagerbrillen 25, 26 gelagert.
Die beiden Pumpenzahnräder 24, 28 sind mit Hilfe der Lagerbrillen 25, 26 in der ersten Steuerplatte 11 gelagert. Die beiden Lagerbrillen 25, 26 stellen axiale Anlaufflächen für die Pumpenzahnräder 24, 28 zur Verfügung. Zur Spaltkompensation ist mindestens ein Dichtring vorgesehen. Die zweite Hydraulikpumpe 16 verfügt über ein deutlich geringeres Druckniveau als die erste Hydraulikpumpe 15 und ist ohne Lagerbrillen direkt zwischen dem Zwischenblech 13 und der zweiten Steuerplatte 12 eingebaut.
Zur Lagerung der zweiten Hydraulikpumpe 16 dient ein Stehlager 34, das eine Stehlagerhülse umfasst, die mit einem Ende in der ersten Steuerplatte 11 befestigt ist. Die Stehlagerhülse ist vorzugsweise in die Steuerplatte 11 eingepresst und ragt in einen Aufnahmeraum für die zweite Hydraulikpumpe 16 in der zweiten Steuerplatte 12. An dem dem Elektromotor 18 abgewandten Ende der Pumpenwelle 20 ist eine Schaltkupplung 35 vorgesehen, die über eine Verzahnung 36 am Ende der Pumpenwelle 20 drehfest mit der Pumpenwelle 20 verbindbar ist.
Die Schaltkupplung 35 ist durch Formschluss, zum Beispiel durch zwei Nasen, permanent drehfest mit einem Pumpenzahnrad 32 der zweiten Hydraulikpumpe 16 verbunden, und zwar auch bei nicht betätigter Kupplung 35. Das hat den Vorteil, dass bei einer Nichtbetätigung der Schaltkupplung 35, also bei stehendem Pumpenzahnrad 32, auch die Schaltkupplung 35 und ein zugehöriger Dichtring 37, der zur Abdichtung eines Druckraums dient, keine Drehbewegung ausführt und somit keine Leistungsverluste erzeugt. Darüber hinaus muss durch den permanenten Formschluss zwischen der Schaltkupplung 35 und dem Pumpenzahnrad 32 die Schaltkupplung 35 nicht bei jedem Schaltvorgang in das Pumpenzahnrad 32 eingefädelt werden.
Das Pumpenzahnrad 32 der zweiten Hydraulikpumpe 16 kämmt mit einem weiteren Pumpenzahnrad 38, das mit Hilfe eines weiteren Stehlagers 39 drehbar in der zweiten Steuerplatte 12 gelagert ist. Das Stehlager 39 umfasst eine Stehlagerhülse, die mit einem Ende in die erste Steuerplatte 11 eingepresst ist und mit dem anderen Ende in die zweite Steuerplatte 12 ragt.
In den 1 und 2 ist die Schaltkupplung 35 im betätigten Zustand dargestellt, in welchem die Pumpenwelle 20 über den Querstift 23 antriebsmäßig mit dem Pumpenzahnrad 24 der ersten Hydraulikpumpe 15 und über die betätigte Schaltkupplung 35 antriebsmäßig mit dem Pumpenzahnrad 32 der zweiten Hydraulikpumpe 16 verbunden ist. Die Schaltkupplung 35 wird über ein hydraulisches Schaltsignal betätigt, das über einen Hydraulikkanal 40 hydraulisch an die Schaltkupplung 35 übermittelt wird.
Wenn die Schaltkupplung 35 nicht hydraulisch betätigt ist, dann ist, wie man in 3 sieht, die drehfeste Verbindung zwischen der Verzahnung 36 am Ende der Pumpenwelle 20 und einer komplementär ausgebildeten Verzahnung 42 der Schaltkupplung 35 unterbrochen. Im unbetätigten Zustand der Schaltkupplung 35 ist das Pumpenzahnrad 32 der zweiten Hydraulikpumpe 16 nicht angetrieben. Somit wird nur die erste Hydraulikpumpe 15 durch den Elektromotor 18 angetrieben. Wenn der Elektromotor 18 abgeschaltet wird, dann sind beide Hydraulikpumpen 15 und 16 nicht angetrieben.
Die Ausführung der beiden Hydraulikpumpen 15, 16 als Außenzahnradpumpen liefert vor allem bei niedrigen Temperaturen Vorteile, da die Außenzahnradpumpen dann geringere Leistungsverluste im Vergleich zu anderen Pumpenkonzepten aufweisen. Die Verwendung der Oldham-Kupplung 22 liefert den Vorteil, dass axialer und radialer Versatz zwischen der Antriebswelle des Elektromotors 18 und der Pumpenwelle 20 ausgeglichen werden können. Durch die vollständige Integration der beiden Hydraulikpumpen 16 und 15 in die Steuerplattenanordnung 10 können zusätzliche Pumpengehäuse und ansonsten erforderliche Hydraulikleitungen komplett entfallen.
Bezugszeichenliste

1: Hydrauliksteuerung
10: Steuerplattenanordnung
11: Steuerplatte
12: Steuerplatte
13: Zwischenblech
14: Fördereinrichtung
15: erste Hydraulikpumpe
16: zweite Hydraulikpumpe
18: Elektromotor
19: Abschlussdeckel
20: Pumpenwelle
22: Oldham-Kupplung
23: Querstift
24: Pumpenzahnrad
25: Lagerbrille
26: Lagerbrille
28: Pumpenzahnrad
29: Querstift
30: Pumpenachse
32: Pumpenzahnrad
34: Stehlager
35: Schaltkupplung
36: Verzahnung
37: Dichtring
38: Pumpenzahnrad
39: Stehlager
40: Kanal
42: Verzahnung

Claims

Hydrauliksteuerung mit einer Steuerplattenanordnung (10) und mit einer hydraulischen Fördereinrichtung (14) zum Fördern eines Hydraulikmediums, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Fördereinrichtung (14) in die Steuerplattenanordnung (10) integriert ist.
Hydrauliksteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Hydraulikpumpe (15) in eine erste Steuerplatte (11) der Steuerplattenanordnung (10) integriert ist.
Hydrauliksteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Hydraulikpumpe (16) in eine zweite Steuerplatte (12) der Steuerplattenanordnung (10) integriert ist.
Hydrauliksteuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hydraulikpumpen (15, 16) durch einen gemeinsamen Elektromotor (18) angetrieben sind.
Hydrauliksteuerung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hydraulikpumpen (15, 16) in Reihe geschaltet sind.
Hydrauliksteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hydraulikpumpen (15, 16) antriebsmäßig über eine schaltbare Kupplung (35) miteinander koppelbar sind.
Hydrauliksteuerung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerplatten (11, 12) Pumpengehäuse für die Hydraulikpumpen (15, 16) darstellen.
Hydrauliksteuerung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hydraulikpumpen (15, 16) als Zahnradpumpen, insbesondere Außenzahnradpumpen, ausgeführt sind.
Hydrauliksteuerung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hydraulikpumpen (15, 16) durch eine gemeinsame Pumpenwelle (20) angetrieben sind.
Hydrauliksteuerung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Steuerplatten (11, 12) ein Zwischenblech (13) angeordnet ist, durch das sich ein Stehlager (34) von der ersten (11) in die zweite (12) Steuerplatte erstreckt.