DE102011015272A1

DE102011015272A1 - Kraftfahrzeug-Hydrauliksystem

Info

Publication number: DE102011015272A1
Application number: DE201110015272
Authority: DE
Inventors: Reinhard Stehr
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2012-10-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug-Hydrauliksystem mit einem Druckzylinder, der unter Zwischenschaltung einer Ventileinrichtung von einer Hydraulikdruckquelle mit Hydraulikdruck versorgt wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine hydraulische Verdrängereinheit, die dazu dient, einen mit Hilfe der Ventileinrichtung eingestellten Druck in dem Druckzylinder mit einer Druckpulsation zu überlagern, zwischen die Ventileinrichtung und den Druckzylinder geschaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug-Hydrauliksystem mit einem Druckzylinder, der unter Zwischenschaltung einer Ventileinrichtung von einer Hydraulikdruckquelle mit Hydraulikdruck versorgt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug-Hydrauliksystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, das einen guten Wirkungsgrad aufweist und kostengünstig herstellbar ist.
Die Aufgabe ist bei einem Kraftfahrzeug-Hydrauliksystem mit einem Druckzylinder, der unter Zwischenschaltung einer Ventileinrichtung von einer Hydraulikdruckquelle mit Hydraulikdruck versorgt wird, dadurch gelöst, dass eine hydraulische Verdrängereinheit, die dazu dient, einen mit Hilfe der Ventileinrichtung eingestellten Druck in dem Druckzylinder mit einer Druckpulsation zu überlagern, zwischen die Ventileinrichtung und den Druckzylinder geschaltet ist. Durch die Druckpulsation wird der Druck in dem Druckzylinder um seinen Momentanwert moduliert. Zum Erzeugen der Druckpulsation wird keine oder nur unwesentlich hydraulische Wirkleistung aus dem Hydrauliksystem aufgenommen. Durch die hydraulische Verdrängereinheit werden die statischen und dynamischen Anteile des mit der Druckpulsation überlagerten Drucks in dem Druckzylinder getrennt. Durch die Ventileinrichtung wird ein stationärer Druck bereitgestellt. Dabei wird keine oder nur eine vernachlässigbare Menge Hydraulikmedium in einen Tank abgelassen. Bei der Hydraulikdruckquelle handelt es sich zum Beispiel um eine Hydraulikpumpe.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeug-Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein hydraulischer Tiefpass zwischen die Ventileinrichtung und den Druckzylinder geschaltet ist. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Hydrauliksystem kann theoretisch wie ein Schwingkreis betrieben werden, in welchem Schwingungsenergie hin und her pendelt. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung muss nur die Verlustleistung zur Aufrechterhaltung der Schwingung, die der Druckpulsation entspricht, zugeführt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeug-Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Tiefpass eine hydraulische Kapazität und einen hydraulischen Widerstand/eine hydraulische Induktivität umfasst. Bei der hydraulischen Kapazität handelt es sich zum Beispiel um einen Druckspeicher. Bei dem hydraulischen Widerstand handelt es sich zum Beispiel um eine Drossel.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeug-Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Verdrängereinheit parallel zu dem hydraulischen Widerstand/der hydraulischen Induktivität geschaltet ist. Die hydraulische Verdrängereinheit umfasst vorzugsweise einen Hydraulikzylinder, in welchem ein doppelt wirkender Kolben hin und her bewegbar ist. Eine Seite des Hydraulikzylinders ist vorzugsweise mit der hydraulischen Kapazität verbunden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeug-Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückseite der hydraulischen Verdrängereinheit mit einem stationären Druck des Tiefpasses verbunden ist. Der im Wesentlichen stationäre Druck wird über die Ventileinrichtung von der Hydraulikdruckquelle bereitgestellt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeug-Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzlicher Tiefpass zwischen die hydraulische Verdrängereinheit und den Druckzylinder geschaltet ist. Durch den zusätzlichen Tiefpass kann die hydraulische Verdrängereinheit, welche die Druckpulsation erzeugt, noch besser von der Ventileinrichtung abgekoppelt werden. Dadurch kann das Ansprechverhalten des Druckzylinders weiter verbessert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeug-Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Verdrängereinheit einen doppelt wirkenden Kolben umfasst. Der doppelt wirkende Kolben ist in einem Hydraulikzylinder hin und her bewegbar, um die Druckpulsation zu erzeugen. Anstelle des doppelt wirkenden Kolbens kann auch ein einfach wirkender Kolben verwendet werden, allerdings benötigt der einfach wirkende Kolben eine größere Aktorkraft.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeug-Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Verdrängereinheit durch einen Elektroaktor betätigt wird. Über den Elektroaktor wird der Kolben in dem Hydraulikzylinder in Bewegung versetzt, um die Druckpulsation zu erzeugen. Der Kolben kann auf einer Seite oder auf beiden Seiten mit einer Federkraft beaufschlagt sein. Bei dem Elektroaktor handelt es sich zum Beispiel um einen Elektromagneten, einen Piezoaktor oder um eine Tauchspule. Bei der Ventileinrichtung handelt es sich vorzugsweise um ein Druckregelventil, insbesondere ein Druckminderventil oder ein Druckbegrenzungsventil. Die Ventileinrichtung ist vorteilhaft als Proportionalventil ausgeführt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeug-Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druckzylinder ein Anpresszylinder eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes ist. Das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe umfasst zwei Kegelscheibensätze, deren Anpressung und/oder Verstellung über ein vorab beschriebenes Kraftfahrzeug-Hydrauliksystem gesteuert wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug-Hydrauliksystem mit einem Tiefpassfilter in Form eines Hydraulikschaltplans und
2 ein ähnliches Kraftfahrzeug-Hydrauliksystem wie in 1 mit zwei Tiefpassfiltern.
In den 1 und 2 ist jeweils ein Kraftfahrzeug-Hydrauliksystem 1; 51 mit einer Hydraulikdruckquelle 4 und einem Druckzylinder 5 dargestellt. Bei der Hydraulikdruckquelle 4 handelt es sich um eine Hydraulikpumpe, die Hydraulikmedium aus einem Hydraulikmediumreservoir ansaugt und mit Hydraulikdruck beaufschlagt.
Bei dem Druckzylinder 5 handelt es sich um einen Anpressdruckzylinder eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes. In dem Druckzylinder 5 ist ein Kolben 6 gegen die Vorspannkraft einer Feder 8 mit Hydraulikdruck beaufschlagt. Über eine Kolbenstange 9 ist der Kolben 6 mit einer (nicht dargestellten) axial verschiebbaren Kegelscheibe des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes gekoppelt.
Der Hydraulikdruck, der von der Hydraulikdruckquelle 4 bereitgestellt wird, wird mit einer Ventileinrichtung 10 geregelt. Die Ventileinrichtung 10 ist als Proportionalventil mit drei Anschlüssen und zwei Schaltstellungen ausgeführt. An einen ersten Anschluss der Ventileinrichtung 10 ist ein Tank 12 für Hydraulikmedium angeschlossen. An einen zweiten Anschluss der Ventileinrichtung 10 ist die Hydraulikdruckquelle 4 angeschlossen. An einen dritten Anschluss der Ventileinrichtung 10 ist eine Verbindungsleitung 14 angeschlossen, welche die Ventileinrichtung 10 mit dem Druckzylinder 5 verbindet.
Die Ventileinrichtung 10 ist als Schieberventil mit einem symbolisch angedeuteten Ventilschieber ausgeführt, der an seinem in 1 unteren Ende über eine Druckrückführung 15 mit dem Hydraulikdruck aus der Verbindungsleitung 14 beaufschlagt ist. An seinem in 1 oberen Ende des Ventilschiebers der Ventileinrichtung 10 ist durch ein Symbol 16 angedeutet, dass das Proportionalventil elektromagnetisch angesteuert wird.
Durch ein kartesisches Koordinatendiagramm 18, in welchem der Druck über der Zeit aufgetragen ist, wird veranschaulicht, dass mit der Ventileinrichtung 10 ein statischer oder stationärer Druck bereitgestellt wird. Das hat den Vorteil, dass die Ventileinrichtung 10 praktisch keine hydraulische Leistung aufnehmen muss.
In der Verbindungsleitung 14 sind drei Verzweigungen 21, 22, 23 vorgesehen. An der Verzweigung 21 ist die Druckrückführung 15 abgezeigt. Über die Verzweigung 22 ist in 1 eine hydraulische Kapazität 25 in Form eines Druckspeichers mit einer Rückseite 26 einer hydraulischen Verdrängereinheit 30 verbunden. Über die Verzweigung 23 ist in 1 die Verbindungsleitung 14 mit einer Vorderseite 27 der hydraulischen Verdrängereinheit 30 verbunden.
Die hydraulische Verdrängereinheit 30 umfasst einen Hydraulikzylinder, in dem ein doppelt wirkender Kolben 32 hin und her bewegbar aufgenommen ist. Der doppelt wirkende Kolben 32 ist durch einen Elektroaktor 34 betätigbar, um eine Druckpulsation zu erzeugen, die in einem kartesischen Koordinatendiagramm 35 angedeutet ist. Die Druckpulsation wird über die Vorderseite 27 der hydraulischen Verdrängereinheit 30 und die Verzweigung 23 dem statischen Druck überlagert, der über die Ventileinrichtung 10 von der Hydraulikdruckquelle 4 bereitgestellt wird.
Zwischen den Verzweigungen 22 und 23 ist ein hydraulischer Widerstand 38 in Form einer Drossel angeordnet. Der hydraulische Widerstand 38 ist in 1 parallel zu der hydraulischen Verdrängereinheit 30 geschaltet und stellt mit der hydraulischen Kapazität 25 einen hydraulischen Tiefpass 41 dar. Die Rückseite 26 der hydraulischen Verdrängereinheit 30 ist in
1 mit dem stationären Druck des Tiefpasses 41 verbunden. Das hat den Vorteil, dass der Elektroaktor 34 zum Erzeugen der Druckpulsation nur die Amplituden, nicht aber den stationären Druck als Aktorkraft aufbringen muss.
In 2 ist zusätzlich zu dem Tiefpass 41 ein Tiefpass 42 vorgesehen, der eine hydraulische Kapazität 55 in Form eines Druckspeichers und einen hydraulischen Widerstand 60 in Form einer Drossel umfasst. Die hydraulische Kapazität 55 ist über eine Leitung 50 mit der Rückseite 26 der hydraulischen Verdrängereinheit 30 verbunden.
In der Leitung 50 ist eine Verzweigung 58 vorgesehen, von der eine Leitung 59 zu der Verzweigung 23 abgezweigt ist. In der Leitung 59 ist der hydraulische Widerstand 60 angeordnet. Die Vorderseite 27 der hydraulischen Verdrängereinheit 30 ist über eine Leitung 53 mit einer Verzweigung 44 verbunden, die in 2 zusätzlich zu den Verzweigungen 21, 22 und 23 in der Verbindungsleitung 14 vorgesehen ist.
Die Verzweigung 44 ist zwischen der Verzweigung 23 und dem Druckzylinder 5 angeordnet. Der Tiefpass 41 ist der Ventileinrichtung 10 zugeordnet. Der Tiefpass 42 ist dem Elektroaktor 34 zugeordnet.
Die getrennten Tiefpässe 41 und 42 liefern den Vorteil, dass die Tiefpasselemente 25, 38 und 55, 50 jeweils an eine gewünschte Frequenzcharakteristik angepasst werden können. Außerdem können durch die getrennten Tiefpässe 41 und 42 Aktorpulsationen noch besser von der Ventileinrichtung 10 abgekoppelt werden.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug-Hydrauliksystem
4: Hydraulikdruckquelle
5: Druckzylinder
6: Kolben
8: Feder
9: Kolbenstange
10: Ventileinrichtung
12: Tank
14: Verbindungsleitung
15: Druckrückführung
16: Symbol
18: kartesisches Koordinatendiagramm
21: Verzweigung
22: Verzweigung
23: Verzweigung
25: hydraulische Kapazität
26: Rückseite
27: Vorderseite
30: hydraulische Verdrängereinheit
32: doppelt wirkender Kolben
34: Elektroaktor
35: kartesisches Koordinatendiagramm
38: hydraulischer Widerstand
41: Tiefpass
42: Tiefpass
44: Verzweigung
50: Leitung
51: Kraftfahrzeug-Hydrauliksystem
53: Leitung
55: hydraulische Kapazität
58: Verzweigung
59: Leitung
60: hydraulischer Widerstand

Claims

Kraftfahrzeug-Hydrauliksystem mit einem Druckzylinder (5), der unter Zwischenschaltung einer Ventileinrichtung (10) von einer Hydraulikdruckquelle (4) mit Hydraulikdruck versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine hydraulische Verdrängereinheit (30), die dazu dient, einen mit Hilfe der Ventileinrichtung (10) eingestellten Druck in dem Druckzylinder (5) mit einer Druckpulsation zu überlagern, zwischen die Ventileinrichtung (10) und den Druckzylinder (5) geschaltet ist.
Kraftfahrzeug-Hydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein hydraulischer Tiefpass (41, 42) zwischen die Ventileinrichtung (10) und den Druckzylinder (5) geschaltet ist.
Kraftfahrzeug-Hydrauliksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Tiefpass (41, 42) eine hydraulische Kapazität (25, 55) und einen hydraulischen Widerstand (38; 60)/eine hydraulische Induktivität umfasst.
Kraftfahrzeug-Hydrauliksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Kapazität 825, 55) als Druckspeicher ausgeführt ist, und/oder dass der hydraulische Widerstand (38, 60) als Drossel ausgeführt ist.
Kraftfahrzeug-Hydrauliksystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Verdrängereinheit (30) parallel zu dem hydraulischen Widerstand (38; 60)/der hydraulischen Induktivität geschaltet ist.
Kraftfahrzeug-Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückseite (26) der hydraulischen Verdrängereinheit (30) mit einem stationären Druck des Tiefpasses (41, 42) verbunden ist.
Kraftfahrzeug-Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzlicher Tiefpass (42) zwischen die hydraulische Verdrängereinheit (30) und den Druckzylinder (5) geschaltet ist.
Kraftfahrzeug-Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Verdrängereinheit (30) einen doppelt wirkenden Kolben (32) umfasst.
Kraftfahrzeug-Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Verdrängereinheit (30) durch einen Elektroaktor (34) betätigt wird.
Kraftfahrzeug-Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckzylinder (5) ein Anpresszylinder eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes ist.