DE102011053157B4

DE102011053157B4 - Hydrauliksystem zum Betätigen einer Kupplung

Info

Publication number: DE102011053157B4
Application number: DE201110053157
Authority: DE
Inventors: Masayuki Sayama
Original assignee: GKN Driveline Japan Ltd
Current assignee: GKN Driveline Japan Ltd
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2014-01-23
Anticipated expiration: 2031-09-01
Also published as: JP2012052647A; DE102011053157A1; US8820504B2; CN102407774A; CN102407774B; US20120055753A1; JP5728181B2

Abstract

Hydrauliksystem (1) benutzt in Kombination mit einem Elektromotor und einer Kupplung (3), aufweisend: – eine Pumpe (9), die mit dem Elektromotor verbunden ist, um ein Fluid unter Druck zu setzen, – einen Druck-Fluidpfad (Rp), der mit der Pumpe (9) verbunden ist, um das unter Druck gesetzte Fluid zu leiten, – einen Betätigungs-Fluidpfad (Rc), der den Druck-Fluidpfad (Rp) mit der Kupplung (3) verbindet, um die Kupplung (3) zu betätigen, – einen Druckreduzierten-Fluidpfad (Ra), um druckreduziertes Fluid zu leiten, und – ein Ein/Aus-Ventil (17), das im Zusammenspiel mit der Kupplung (3) betrieben wird, um wahlweise eine Fluid-Verbindung des Druck-Fluidpfades (Rp) mit dem Druckreduzierten-Fluidpfad (Ra) zu erlauben, um so den Druck in dem Druck-Fluidpfad (Rp) abzulassen, gekennzeichnet durch – einen Druckregler (21), der eingerichtet ist, so dass er den Druck in dem Druck-Fluidpfad (Rp) auf einen konstanten Wert regelt, – wobei der Druckregler (21) einen Ausgang aufweist, der mit dem Ein/Aus-Ventil (17) in Fluid-Verbindung ist, und – wobei als das Ein/Aus-Ventil (17) ein normalerweise offenes Ventil oder ein normalerweise geschlossenes Ventil benutzt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem, vorzugsweise benutzt zum Betätigen einer Kupplung in einem Hybridfahrzeug.
Ein Hybridfahrzeug weist auf einen Elektromotor, der von einer Batterie angetrieben wird, und einen Verbrennungsmotor zum Laden der Batterie. Während der Elektromotor ständig mit einem Hauptantriebsstrang verbunden ist, um das Fahrzeug anzutreiben, ist der Verbrennungsmotor in einer typischen Anordnung nicht ständig mit dem Hauptantriebsstrang verbunden. Um den Verbrennungsmotor wahlweise mit dem Hauptantriebsstrang zu verbinden, werden im Allgemeinen eine hydraulisch-betreibbare Kupplung und eine Ölpumpe, um die Kupplung anzutreiben, bereitgestellt. Die JP 07-315059 A offenbart bezogene Technik.
Die EP 2 020 521 A1 , DE 101 08 668 A1 und US 2004/0159520 A1 beschreiben jeweils ein Hydrauliksystem zum Betätigen einer Kupplung, aufweisend eine Pumpe, die mit einem Elektromotor verbunden ist, einen Druck-Fluidpfad, der mit der Pumpe verbunden ist, einen Betätigungs-Fluidpfad, der den Druck-Fluidpfad mit der Kupplung verbindet, einen Druckreduzierten-Fluidpfad, und ein Ein/Aus-Ventil, das im Zusammenspiel mit der Kupplung betrieben wird, um wahlweise eine Fluid-Verbindung des Druck-Fluidpfades mit dem Druckreduzierten-Fluidpfad zu erlauben.
Im Stand der Technik ist ein Hydrauliksystem im Allgemeinen so aufgebaut, dass eine Ölpumpe ständig Öl in seinem Ölkreislauf (d. h. im Ölkreislauf des Hydrauliksystems) unter Druck setzt (d. h. ständig Öldruck erzeugt), auch wenn das System keine Hydraulikkraft auf die Kupplung ausüben muss. Da der Elektro- und/oder der Verbrennungsmotor Widerstand durch das unter- druckgesetzte Öl überwinden muss, verursacht dies einen nicht zu vernachlässigenden Energieverlust. Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das obenstehende Problem gemacht.
Gemäß der Erfindung wird das obenstehende Problem durch ein Hydrauliksystem nach den Merkmalen aus dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
1 zeigt ein Block-Diagramm eines Fahrzeugs, in dem ein Hydrauliksystem Anwendung findet.
2 zeigt eine schematische Ansicht eines Hydrauliksystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine schematische Ansicht eines Hydrauliksystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen erklärt.
Mit Bezug auf 1 findet ein Hydrauliksystem 1 Anwendung in einem Fahrzeug, das üblicherweise aufweist ein Hauptantriebssystem 205, das einen elektrischen Motor/Generator 201 und ein Getriebe 209 aufweist, ein Nebenantriebssystem 207, das einen Motor wie zum Beispiel einen Verbrennungsmotor 203 und einen Generator 219, der damit verbunden ist, aufweist, ein Differential 211 (z. B. Differentialgetriebe) und ein linkes und ein rechtes Rad 213, 215. Der Generator 219 ist elektrisch mit einer Batterie 217 verbunden, um die Batterie 217 aufzuladen, welche wiederum elektrisch mit dem elektrischen Motor/Generator 201 verbunden ist, um das Hauptantriebssystem 205 anzutreiben.
Während das Hauptantriebssystem 205 ununterbrochen (z. B. stets) mit dem Differential 211 verbunden ist, um das linke und das rechte Rad 213, 215 anzutreiben, ist es das Nebenantriebssystem 203 nicht (d. h. es ist nicht stets verbunden). Eine Kupplung 3 stellt steuerbar (z. B. gemäß einem Steuersignal) eine Verbindung des Nebenantriebsystems 203 mit dem Hauptantriebssystem 205 her. Das Hydrauliksystem 1 wird zum Betätigen (z. B. Betreiben) der Kupplung 3 benutzt. Das Hydrauliksystem 1 kann alternativ oder zusätzlich benutzt werden, um irgendein anderes Bauelement zu betätigen (z. B. betreiben).
Das Hydrauliksystem 1 weist auf einen (Fluid-)Behälter (z. B. mit Sieb) 7, eine Pumpe 9 und einen Hydraulikkreislauf 11, der mit der Kupplung 3 verbunden ist. Der Hydraulikkreislauf 11 kann weiterhin mit dem Getriebe 209 verbunden sein. Die Pumpe 9 ist antreibbar (z. B. antreibend) mit dem Getriebe 209 verbunden, um Drehmoment vom Motor (z. B. von einem Motor) des elektrischen Motor/Generators 201 und/oder vom Verbrennungsmotor 203 zu erhalten, um so Druck zu erzeugen und Fluid aus dem Behälter 7 zu dem Hydraulikkreislauf 11 zu übertragen. Eine zweckmäßige Hydraulikflüssigkeit wie zum Beispiel Mineralöl ist in den Hydraulikkreislauf 11 gefüllt, um die Kupplung 3 hydraulisch zu betätigen.
Mit Bezug auf 2 weist der Hydraulikkreislauf auf einen Druck-Fluidpfad Rp, der mit der Pumpe 9 verbunden ist, um das unter Druck befindliche Fluid zu leiten, einen Betätigungs-Fluidpfad Rc, der den Druck-Fluidpfad Rp mit der Kupplung 3 verbindet, und einen Druckreduzierten-Fluidpfad Ra, um das druckreduzierte Fluid zu leiten. Um eine wahlweise Fluid-Verbindung (z. B. eine Fluid-Fließverbindung) des Druck-Fluidpfades Rp mit dem Druckreduzierten-Fluidpfad Ra zu erlauben, wird eine Druckreduzierungsvorrichtung (z. B. eine Druckminderungsvorrichtung) 13 bereitgestellt.
Während (z. B. Obwohl) innerhalb des Druck-Fluidpfades Rp das Fluid unter Druck steht, ist das Fluid innerhalb des Druckreduzierter-Fluidpfades Ra in einem Zustand mit verringertem Druck, typischerweise hat es einen Druck, der dem Atmosphärendruck (z. B. dem Außendruck) entspricht. Der Behälter 7 ist ein Teil des Druckreduzierten-Fluidpfades Ra.
Zwischen dem Druck-Fluidpfad Rp und dem Betätigungs-Fluidpfad Rc ist ein Solenoidventil 23 bereitgestellt. Jede andere Aktuatorvorrichtung kann anstelle des Solenoids benutzt werden. Durch das Betätigen des Solenoids oder der Aktuatorvorrichtung in dem Ventil 23 kann die Fluid-Verbindung zwischen diesen (d. h. zwischen dem Druck-Fluidpfad Rp und dem Betätigungs-Fluidpfad Rc) aktiv gesteuert werden. Der Betätigungs-Fluidpfad Rc übt eine hydraulische Kraft auf die Kupplung 3 aus, wenn er sich in Fluid-Verbindung mit dem Druck-Fluidpfad Rp befindet, und schaltet so das Einkuppeln/Auskuppeln (bzw. den Ausgekuppelt/Eingekuppelt-Zustand) der Kupplung 3. Ein Ablass des Solenoidventils 23 ist in Fluid-Verbindung mit dem Druckreduzierten-Fluidpfad Ra, um das Fluid in dem (z. B. in den) Hydraulikkreislauf 11 zu zirkulieren.
Im oder am Betätigungs-Fluidpfad Rc ist ein Drucksensor 25 vorzugsweise bereitgestellt, der zur Überprüfung des normalen Betriebes oder für Rückführungs-Regelung der Druckregelung benutzt werden kann.
Der Hydraulikkreislauf 11 weist ferner auf einen Druckregler 21, der sich in Fluid-Verbindung mit dem Druck-Fluidpfad Rp befindet, um den Druck darin auf einen konstanten Wert zu regulieren. Jede Grundkonstruktion (z. B. allgemeine Konstruktion) wie ein Sitzventil, das kontrollierbar durch eine Feder oder ähnliches vorgespannt ist, kann als Druckregler 21 verwendet werden (kann z. B. auf den Druckregler angewandt werden). Ein Ablauf des Druckreglers 21 ist in Fluid-Verbindung mit dem Druckreduzierten-Fluidpfad Ra, um das ausgelassene Fluid in den (z. B. in dem) Hydraulikkreislauf 11 zu zirkulieren.
Der Hydraulikkreislauf 11 kann ein Ablassventil 19 (z. B. ein Überdruckventil 19) aufweisen, um übermäßigen Druck (z. B. Überdruck) in dem Druck-Fluidpfad Rp abzulassen. Ein Ausgang (auch z. B. Ablass) des Ablassventils 19 ist auch in Fluidverbindung mit dem Druckreduzierten-Fluidpfad Ra.
Die Druckreduzierungsvorrichtung 13 weist einen Verbindungspfad 15 und ein Ein/Aus-Ventil 17 auf. Der Verbindungspfad 15 verbindet eine (z. B. irgendeine) Stelle im Druck-Fluidpfad Rp mit einer (z. B. irgendeiner) Stelle im Druckreduzierten-Fluidpfad Ra und erlaubt es so, Druck abzulassen (z. B. zu verringern), wenn das Ventil 17 geöffnet ist.
Die Stelle, an der der Verbindungspfad 15 mit dem Druckreduzierten-Fluidpfad Ra verbunden ist, ist in dem Ausführungsbeispiel, das in 2 gezeigt ist, der Behälter 7. Dieses Ausführungsbeispiel ist vorteilhaft im Bezug auf die Einfachheit des Systems, da das Fluid in dem Druck-Fluidpfad Rp ohne weiteres zu dem Behälter 7 zurückkehrt, ohne jedwede zusätzliche Vorrichtung wie ein Ein-Weg-Ventil. Verschiedene (andere) Stellen können natürlich trotzdem möglich sein. Ähnliches gilt auch für die Stelle, an der der Verbindungspfad 15 mit dem Druck-Fluidpfad Rp verbunden ist (d. h. es können z. B. auch andere Verbindungsstellen möglich sein).
Als das Ein/Aus-Ventil 17 kann ein normalerweise offenes Ventil (d. h. z. B. ein Ventil das ohne externe Beeinflussung geöffnet ist) benutzt werden, aber alternativ kann auch ein normalerweise geschlossenes Ventil (d. h. z. B. ein Ventil, das ohne externe Beeinflussung geschlossen ist) benutzt werden. Das Ein/Aus-Ventil 17 kann für seine eigene Betätigung ein Solenoid aufweisen, aber auch jede andere Betätigungsvorrichtung kann benutzt werden.
Das Ein/Aus-Ventil 17 wird im Zusammenspiel (z. B. zusammen) mit der Kupplung 3 betrieben (z. B. betätigt). Dieses Zusammenspiel kann auf verschiedene Arten ermöglicht werden. In einem Ausführungsbeispiel wird das Solenoid zum Betätigen des Ventils 17 zum Beispiel durch einen elektronischen Schalter, der mit einem elektronischen Schalter zum Betätigen der Kupplung 3 ineinandergreift, betätigt. Alternativ kann eine mechanische Verbindung zwischen der Kupplung 3 und dem Ventil 17 hergestellt sein, um das Zusammenspiel zu ermöglichen (z. B. können die beiden elektronischen Schalter mechanisch und/oder elektronisch verbunden sein und/oder die Kupplung und das Ventil können direkt mechanisch miteinander verbunden sein, um gleichzeitig zu schalten).
Wenn das Fahrzeug betrieben wird, um die Kupplung 3 einzukuppeln, liefert die Pumpe 9, die vom Hautantriebssystem 205 angetrieben wird, ständig Druck an den Druck-Fluidpfad Rp, welcher benutzt wird, um die Kupplung im eingekuppelten Zustand zu halten. Wenn das Fahrzeug betrieben wird, um die Kupplung 3 auszukuppeln, wird als Reaktion darauf das Ein/Aus-Ventil 17 geöffnet, um den Druck in dem Druck-Fluidpfad Rp abzulassen. Dadurch ist das Hauptantriebssystem 205 von der Last durch den Hydraulikdruck (z. B. von der Last durch die Erzeugung des Hydraulikdrucks) befreit. Dies führt trotz seines so einfachen Aufbaus zu einem energiesparenden Betrieb des Hydrauliksystems.
Die 3 zeigt eine Variation des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels. In einem Hydrauliksystem 101 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist eine Druckreduzierungsvorrichtung 103 zwischen dem Ablass des Druckregulators 21 und dem Druckreduzierten-Fluidpfad Ra angeordnet. Ein Ein/Aus-Ventil 105 der Druckminderungsvorrichtung 103, das im Zusammenspiel (z. B. zusammen) mit der Kupplung 3 betätigt wird, erlaubt den Druckablass in dem Druckregulator 21, wenn es geöffnet ist. Als das Ein/Aus-Ventil 105 wird vorzugsweise ein normalerweise geschlossenes Ventil (ein Ventil das unbetätigt geschlossen ist) verwendet (z. B. angewendet), da der aufgebrachte Druck relativ niedrig ist. Natürlich kann anstatt dessen auch ein normalerweise geöffnetes Ventil (ein Ventil das unbetätigt geöffnet ist) als das Ein/Aus-Ventil 105 benutzt werden.
Ein Ein-Weg-Ventil 107 kann bereitgestellt sein, um die in Flussrichtung abwärts liegende (z. B. Stromabwärts-; z. B. Hochdruck-)Seite der Pumpe 9 mit der in Flussrichtung aufwärts liegenden (z. B. Stromaufwärts-, z. B. Niederdruck-)Seite zu verbinden. Wenn die Stromabwärts-Seite ausreichend unter Druck steht, unterbricht das Ein-Weg-Ventil 107 die Fluid-Verbindung zwischen der Stromabwärts-Seite und der Stromaufwärts-Seite. Wenn der Druckunterschied zwischen diesen relativ gering ist, kommt die Stromabwärts-Seite in Fluid-Verbindung mit der Stromaufwärts-Seite (d. h. das Ein-Weg-Ventil 107 unterbricht die Fluid-Verbindung nicht).
Wie in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel lässt das Hydrauliksystem 101 den Druck in dem Druck-Fluidpfad Rp ab, wenn die Kupplung 3 ausgekuppelt wird, wodurch die Last auf dem Hauptantriebssystem 205 verringert wird und der Energieverlust verhindert wird.

Claims

Hydrauliksystem (1) benutzt in Kombination mit einem Elektromotor und einer Kupplung (3), aufweisend: – eine Pumpe (9), die mit dem Elektromotor verbunden ist, um ein Fluid unter Druck zu setzen, – einen Druck-Fluidpfad (Rp), der mit der Pumpe (9) verbunden ist, um das unter Druck gesetzte Fluid zu leiten, – einen Betätigungs-Fluidpfad (Rc), der den Druck-Fluidpfad (Rp) mit der Kupplung (3) verbindet, um die Kupplung (3) zu betätigen, – einen Druckreduzierten-Fluidpfad (Ra), um druckreduziertes Fluid zu leiten, und – ein Ein/Aus-Ventil (17), das im Zusammenspiel mit der Kupplung (3) betrieben wird, um wahlweise eine Fluid-Verbindung des Druck-Fluidpfades (Rp) mit dem Druckreduzierten-Fluidpfad (Ra) zu erlauben, um so den Druck in dem Druck-Fluidpfad (Rp) abzulassen, gekennzeichnet durch – einen Druckregler (21), der eingerichtet ist, so dass er den Druck in dem Druck-Fluidpfad (Rp) auf einen konstanten Wert regelt, – wobei der Druckregler (21) einen Ausgang aufweist, der mit dem Ein/Aus-Ventil (17) in Fluid-Verbindung ist, und – wobei als das Ein/Aus-Ventil (17) ein normalerweise offenes Ventil oder ein normalerweise geschlossenes Ventil benutzt wird.
Hydrauliksystem (1) gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend einen Behälter (7), der für die Pumpe als eine Quelle des Fluids dient und in Fluid-Verbindung mit dem Ein/Aus-Ventil (17) ist.
Hydrauliksystem (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, zusätzlich aufweisend ein Ventil (23), das eingerichtet ist, so dass es wahlweise eine Fluid-Verbindung zwischen dem Druck-Fluidpfad (Rp) und dem Betätigen-Fluidpfad (Rc) erlaubt, so dass das Betätigen der Kupplung (3) ermöglicht ist.