DE102015219528A1

DE102015219528A1 - Saugkanalsystem für ein Getriebe

Info

Publication number: DE102015219528A1
Application number: DE102015219528.7A
Authority: DE
Inventors: Stephan Brussa
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2015-10-08
Publication date: 2017-04-13

Abstract

Ein Saugkanalsystem (100) zum saugseitigen Anschluss an mehrere Pumpen (10, 20) umfasst mehrere Saugkanäle (41, 42) und einen Sammelraum (31), wobei jeweils ein Ende eines Saugkanals (41, 42) in den Sammelraum (31) mündet und ein anderes Ende des Saugkanals (41, 42) mit einem Sauganschluss (12, 22) einer dem jeweiligen Saugkanal (41, 42) zugeordneten Pumpe (10, 20) verbunden ist. Hierbei ist in mindestens einem ersten Saugkanal (41) eine Ventileinrichtung (110) angeordnet ist, mittels welcher der erste Saugkanal (41) verschließbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Saugkanalsystem zum saugseitigen Anschluss an mehrere Pumpen, ein Hydrauliksystem mit diesem Saugkanalsystem, ein Automatikgetriebe mit diesem Hydrauliksystem sowie ein Verfahren zum Betreiben dieses Hydrauliksystems.
Aus der DE112013000806T5 ist ein Automatikgetriebe bekannt, welches neben einer mechanisch angetriebenen Getriebepumpe eine elektrisch angetriebene Zusatzpumpe aufweist. Dies ist erforderlich, um beispielsweise auch in Betriebszuständen mit abgestelltem Verbrennungsmotor die Schaltelemente des Automatikgetriebes betätigen oder zumindest auf eine Betätigung vorbereiten zu können, da die Getriebepumpe bei abgestelltem Verbrennungsmotor nicht in Betrieb ist. Solche Betriebszustände sind beispielsweise der Start-Stopp-Betrieb oder der Segelbetrieb. Auch in Hybridgetrieben sind Fahrzustände möglich, in welchen der Verbrennungsmotor abgestellt ist und der Antrieb des Fahrzeugs elektrisch erfolgt. Neben diesen Anwendungen ist es möglich, eine zusätzliche Pumpe zur Kühlölversorgung in kritischen Zuständen vorzusehen oder eine mechanische Sekundärpumpe im Getriebe anzuordnen, welche von der Abtriebsseite her angetrieben wird. Beide Pumpen saugen hierbei als Betriebsmedium eine Hydraulikflüssigkeit, üblicherweise Getriebeöl, aus einem gemeinsamen Filtergehäuse ohne eine Trennung der Saugbereiche an, wodurch es zu einer gegenseitigen Beeinflussung der Pumpen kommen kann. Insbesondere wenn eine der beiden Pumpen steht, kann das Getriebeöl von der fördernden Pumpe auch aus der stehenden Pumpe gesaugt werden, so dass deren Sauganschluss und zumindest ein Teil der Arbeitsräume der stehenden Pumpe entleert werden. Da sich in den Arbeitsräumen die Förderung, d.h. das Ansaugen und Verdrängen des Getriebeöls vollzieht, kann es durch die zumindest teilweise Entleerung nachteiliger weise beim Wiedereinschalten dieser Pumpe zu Verzögerungen im Fördervorgang bzw. im Druckaufbau kommen bis hin zu einem Zustand, in dem die Pumpe nicht mehr selbst ansaugen kann. Besonders ausgeprägt und daher problematischer als beispielsweise bei Zahnradpumpen sind die negativen Folgen einer solchen Entleerung bei einer Flügelzellenpumpe. Ein Grund hierfür ist die mögliche Abnahme eines Hinterflügeldrucks sowie ein Einfallen der Flügel in deren Führungsschlitze, wodurch ein Kurzschluss zwischen Saugseite und Druckseite der Flügelzellenpumpe entsteht. Das Getriebeöl wird dann nicht nur aus dem der Flügelzellenpumpe zugeordnetem Saugkanal abgesaugt, sondern auch von der Druckseite.
Die DE102006005553B4 zeigt eine Filteranordnung eines Getriebes mit zwei Pumpen. Hierbei umfasst die Filteranordnung ein Filtergehäuse, in dem ein primärer und ein zusätzlicher Filter angeordnet sind, wodurch ein kompaktes, bauraumsparendes Filtergehäuse für zwei Pumpen geschaffen wurde. Dadurch, dass der Filter als Doppel-Filter in zwei saugseitig getrennte Bereiche aufgeteilt ist, sind jedoch die jeweiligen Filterflächen entsprechend klein sind, was beispielsweise beim Ansaugen eines kalten Getriebeöls durch dessen bei niedrigen Temperaturen erhöhte Viskosität zu einem hohen Strömungswiderstand und damit zu einem schlechten Ansaugverhalten führt.
Da bei einem Hydrauliksystem, welches eine Getriebepumpe und eine Zusatzpumpe umfasst, diese überwiegend abwechselnd betrieben werden, könnte vorteilhafter Weise eine gemeinsame, große Fläche eines Filtermaterials genutzt werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist die Schaffung eines Saugkanalsystems für ein Hydrauliksystem mit mehreren, zumindest zeitweise abwechselnd betriebenen Pumpen, bei welchem ein zumindest teilweises Leersaugen einer stillstehenden Pumpe verhindert wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Demnach umfasst ein Saugkanalsystem zum saugseitigen Anschluss an mehrere Pumpen mehrere der Anzahl der Pumpen entsprechende Saugkanäle und einen Sammelraum zur Aufnahme eines Betriebsmediums. Jeder Pumpe ist jeweils ein Saugkanal zugeordnet. Jeweils ein erstes Ende eines Saugkanals mündet in den Sammelraum und ein anderes Ende des Saugkanals ist mit einem Sauganschluss einer dem jeweiligen Saugkanal zugeordneten ersten Pumpe verbunden. Erfindungsgemäß ist in mindestens einem ersten Saugkanal eine Ventileinrichtung angeordnet, mittels welcher der erste Saugkanal verschließbar ist.
Hiermit ist es möglich, zumindest zeitweise die erste Pumpe vom übrigen Saugkanalsystem abzutrennen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Ventileinrichtung in dem ersten Saugkanal als ein Rückschlagventil ausgebildet ist, welches so angeordnet ist, dass dieses nur eine Durchströmung des Saugkanals vom Sammelraum zur Pumpe zulässt und den Saugkanal gegen eine Durchströmung in entgegengesetzter Richtung verschließt. Die Ausbildung als Rückschlagventil hat den Vorteil, dass dieses je nach Richtung der auf das Rückschlagventil wirkenden Strömung selbsttätig die Durchströmung des ersten Saugkanals nur in einer Richtung zuzulassen und in der Gegenrichtung zu sperren. Eine Sensorik oder eine Steuereinheit ist nicht erforderlich.
In einer ersten Ausgestaltung ist es möglich, dass das Rückschlagventil als Rückschlagklappenventil ausgebildet ist. Dieses umfasst eine Rückschlagklappe, welche um eine Schwenkachse schwenkbar ist und einen Ventilsitz, an welchem die Rückschlagklappe in einer Stellung in welcher diese den ersten Saugkanal verschließt, anliegt. Die Rückschlagklappe ist hierbei derart angeordnet, dass diese von einer Strömung vom Sammelraum zur Pumpe in eine offene Stellung bewegbar ist und von einer Strömung von der Pumpe zum Sammelraum in eine geschlossene Stellung bewegbar ist, so dass in dieser Richtung der erste Saugkanal nicht durchströmbar ist. Der Ventilsitz dient hier gleichzeitig als Anschlag für die Rückschlagklappe.
Eine Alternative hierzu sieht vor, dass das Rückschlagventil als Kugelrückschlagventil ausgebildet ist. Es umfasst eine Kugel und einen Ventilsitz, welcher einen Durchlass aufweist, der mittels der Kugel verschließbar ist. Die Kugel ist derart angeordnet, dass diese von einer Strömung vom Sammelraum zur Pumpe in eine offene Stellung bewegt wird und von einer Strömung von der Pumpe zum Sammelraum in eine geschlossene Stellung bewegt wird, so dass in dieser Richtung der erste Saugkanal nicht durchströmbar ist.
Der Ventilsitz des Kugelrückschlagventil kann in alternativen Ausgestaltungen kegelig oder flach mit linienförmiger Dichtkante ausgeführt sein.
Optional ist es möglich, eine auf die Kugel Feder so anzuordnen, dass die Kugel zuverlässig gegen den Dichtsitz gedrückt wird, wenn keine Strömung aus dem Sammelraum in Richtung der Pumpe anliegt.
Beide Alternativen weisen vorteilhafterweise einen einfachen und robusten Aufbau auf.
In einer dritten alternativen Ausgestaltung der Ventileinrichtung ist vorgesehen, dass die Ventileinrichtung in dem Saugkanal ein Absperrventil ist, welches als ein in mindestens zwei Schaltstellungen schaltbares Wegeventil ausgebildet ist. Hierbei ist in einer ersten Schaltstellung der erste Saugkanal verschlossen und in einer zweiten Schaltstellung durchströmbar.
In einer weiteren Ausgestaltung dieser dritten Alternative ist es möglich, dass das Absperrventil einen Aktor und einen mittels des Aktors in mindestens zwei Stellungen verschiebbaren Absperrschieber aufweist, wobei der Absperrschieber in der ersten Schaltstellung des Absperrventils in einer ersten Stellung den Saugkanal verschließt und in der zweiten Schaltstellung des Absperrventils eine zweite Stellung einnimmt, in welcher der Saugkanal durchströmbar ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Aktor elektrisch betätigbar ist. Dies hat den Vorteil, dass dieser elektronisch ansteuerbar ist, so dass das Absperrventil bereits geschlossen werden kann, bevor eine zweite Pumpe ihren Betrieb aufnimmt und bis zur Reaktion eines Rückschlagventils anfängt, das Betriebsmedium aus der ersten Pumpe zu saugen.
In einer alternativen Ausgestaltung hierzu ist es möglich, dass der Aktor hydraulisch betätigbar ist. Der Vorteil einer solchen Art der Betätigung liegt in der Einfachheit des Aufbaus. Die Betätigung des Aktors könnte hierbei durch den absinkenden Saugdruck am Sauganschluss der zweiten Pumpe, wenn diese in Betrieb genommen wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Sammelraum von einem Filtergehäuse umschlossen, wobei innerhalb des Filtergehäuses ein Filtermaterial zwischen einer im Filtergehäuse ausgebildeten Zuflussöffnung und den Saugkanälen angeordnet ist.
Der Sammelraum kann in einer weiteren Ausgestaltung auch ein beliebiges Gehäuse oder ein Raum eines Getriebes sein, in welchem sich die Hydraulikflüssigkeit sammelt und aus welchem diese durch die Saugkanäle ansaugbar ist.
Hierbei ist es möglich, dass die Saugkanäle und das Filtergehäuse einstückig ausgebildet, beispielsweise aus Kunststoff, was Vorteile hinsichtlich Gewicht und in der Herstellung sowie auch bezüglich der Kosten bringt.
Es ist möglich, dass das Saugkanalsystem als Saugfilter ausgebildet ist.
Ein Hydrauliksystem mit einem Saugkanalsystem, welches ein Rückschlagventil aufweist, umfasst mehrere Pumpen, wobei mindestens eine erste Pumpe mit einem ersten Saugkanal verbunden ist, welcher mittels des Rückschlagventils verschließbar ist.
Es ist möglich, dass die Pumpen in gleichen oder unterschiedlichen Pumpenbauarten ausgeführt sind.
Die Pumpen können hierbei als Verdrängerpumpen ausgestaltet sein.
Ein Hydrauliksystem, welches als Ventileinrichtung ein als Wegeventil ausgestaltetes Absperrventil aufweist, umfasst mehrere Pumpen, mindestens einen Sensor und eine Steuereinheit, wobei mindestens eine erste Pumpe mit einem ersten Saugkanal verbunden ist, welcher mittels des Absperrventils verschließbar ist. Mittels eines Signals des Sensors ist erkennbar, ob die erste Pumpe in Betrieb ist oder abgestellt ist.
Eine Ausgestaltung dieses Hydrauliksystems sieht vor, dass der mindestens eine Sensor als Drehzahlsensor zur Erfassung der Drehzahl der ersten Pumpe ausgebildet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung des Hydrauliksystems ist es möglich, dass mindestens die erste Pumpe eine Flügelzellenpumpe ist.
In einer weiteren praxisrelevanten Ausgestaltung ist es möglich, dass das Hydrauliksystem zwei Pumpen umfasst, welche jeweils durch einen Saugkanal mit dem Sammelraum verbunden sind, wobei die erste Pumpe mittels einer Verbrennungskraftmaschine und die zweite Pumpe mittels eines Elektromotors antreibbar ist, und dass zumindest im ersten Saugkanal der ersten Pumpe eine Ventileinrichtung angeordnet ist, mittels welcher der Saugkanal verschließbar ist.
Grundsätzlich ist es denkbar, in beiden Saugkanälen, bzw. bei mehr als zwei Pumpen in allen Saugkanälen Ventileinrichtungen vorzusehen, falls diese Pumpen abwechselnd betrieben werden. So kann jede abgestellte Pumpe in ihrer Stillstandsphase vor einer Entleerung durch laufende Pumpen geschützt werden.
Ein Automatikgetriebe weist ein vorbeschriebenes Hydrauliksystem auf. Hierdurch wird die Funktionssicherheit des Automatikgetriebes erhöht, da Ausfälle von Funktionen durch eine nach dem Stillstand wieder in Betrieb genommene Pumpe, die nicht spontan genug Druck erzeugen kann, vermieden werden.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Hydrauliksystems mit einem von einem elektromechanisch wirkenden Aktor sieht vor, dass das das Absperrventil geschlossen wird, wenn festgestellt wird, dass die erste Pumpe nicht in Betrieb ist und mindestens eine weitere Pumpe in Betrieb ist.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Saugkanalsystems werden anhand von Zeichnungen dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
1 ein Hydrauliksystem mit einer ersten Ausgestaltung eines Saugkanalsystems;
2 ein Hydrauliksystem mit einer zweiten Ausgestaltung eines Saugkanalsystems und
3 ein Hydrauliksystem mit einer dritten Ausgestaltung eines Saugkanalsystems.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Hydrauliksystems eines Getriebes, insbesondere eines Automatikgetriebes, mit einem Saugkanalsystem 100. Das Hydrauliksystem umfasst darüber hinaus zwei Pumpen 10 und 20 und einen Getriebesumpf 53. Das Saugkanalsystem 100 ist zumindest teilweise in ein Betriebsmedium eingetaucht, wie die Lage eines Flüssigkeitsspiegels 51, welcher die Höhe der Oberfläche des Betriebsmediums anzeigt. Das Betriebsmedium ist eine Hydraulikflüssigkeit, üblicherweise im Falle eines Automatikgetriebes Getriebeöl.
Die Pumpen 10 und 20 werden von unterschiedlichen, nicht dargestellten Antriebsmaschinen unabhängig voneinander angetrieben. So kann beispielsweise die Pumpe 20 von einem Elektromotor und die Pumpe 10 von einer Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden, wobei die Pumpe 20 als elektrisch angetriebene Zusatzpumpe nur zeitweise und bedarfsabhängig betrieben wird, wenn beispielsweise die Pumpe 10 im Start-Stopp-Betrieb durch das Abschalten der Verbrennungskraftmaschine steht. Ein gleichzeitiger Betrieb beider Pumpen ist jedoch grundsätzlich nicht ausgeschlossen, wie beispielsweise für den Fall, dass bei niedrigen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine der Förderstrom der Pumpe 10 zu gering ist und den Bedarf des Automatikgetriebes zu decken.
Die Pumpen 10 und 20 können gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein, was Verdrängungsvolumen als auch Bauart angeht. So ist im vorliegenden Beispiel die Pumpe 10 als Flügelzellenpumpe und die Pumpe 20 Zahnradpumpe ausgebildet, was in der Darstellung jedoch nicht gezeigt wird. Die Pumpe 10 weist einen Druckanschluss 11 und einen Sauganschluss 12, die Pumpe 20 einen Druckanschluss 21 und einen Sauganschluss 22 auf. Die Sauganschlüsse 12 und 22 liegen auf der jeweiligen Saugseite und die Druckanschlüsse 11 und 21 der jeweiligen Druckseite jeder Pumpe.
Das Saugkanalsystem 100 umfasst ein Filtergehäuse 32, ein Filtermaterial 33, zwei Saugkanäle 41 und 42 und eine Ventileinrichtung, welche als ein Rückschlagklappenventil 110 ausgebildet und in dem Saugkanal 41 angeordnet ist. Das Filtergehäuse 32 umschließt einen Sammelraum 31. Innerhalb des Filtergehäuses 32 ist in dem Sammelraum 31 das Filtermaterial 33 angeordnet. Das Filtermaterial 33 ist für die Hydraulikflüssigkeit durchlässig und hat die Aufgabe Schmutzpartikel zurückzuhalten, wenn die Hydraulikflüssigkeit durch das Filtermaterial 33 fließt. Das Filtermaterial 33 kann beispielsweise als Sieb oder als Filtervlies ausgebildet sein. Die schematische Darstellung zeigt das Filtergehäuse 32 in Einbaulage. Wie auch in der Einbaulage weist das Filtergehäuse 32 eine nach unten gerichtete Zulauföffnung 34 auf, durch welche die Hydraulikflüssigkeit aus dem Getriebesumpf 53 in einer Durchflussrichtung D fließend in den Sammelraum 31 gelangen kann. Grundsätzlich kann die Zulauföffnung auch seitlich im Filtergehäuse 32 ausgebildet sein, falls sichergestellt ist, dass das Filtermaterial 33 zwischen der Zulauföffnung und den Pumpen 10 und 20 angeordnet ist, so dass im Betriebsmedium vorhandene Schmutzpartikel aus dem Getriebesumpf 53 zurückgehalten werden und so nicht in die Pumpen 10 und 20 gelangen können.
Die Saugkanäle 41 und 42 weisen jeweils zwei Enden auf. Ein jeweils erstes Ende mündet in den Sammelraum 31 und an ihren jeweils zweiten Enden schließen sich der Saugkanal 41 an einen Sauganschluss 12 der Pumpe 10 und der Saugkanal 42 an den Sauganschluss 22 der Pumpe 20 an, so dass die Hydraulikflüssigkeit beim Betrieb der Pumpen 10 und 20 aus dem Sammelraum 31 in den gezeigten Durchflussrichtungen D durch die Saugkanäle 41 und 42 angesaugt werden kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Ansaugkanäle 41 und 42 und das Filtergehäuse 32 einstückig ausgebildet. Alternativ können die Saugkanäle auch als Rohre ausgebildet sein, welche mit dem Filtergehäuse verbunden sind, oder die Saugkanäle können in einem Getriebegehäuse ausgebildet sein, mit welchem das Filtergehäuse verbunden ist.
Zwischen den beiden Enden des Saugkanals 41 ist das Rückschlagklappenventil 110 angeordnet bzw. ausgebildet. Das Rückschlagklappenventil 110 ist eine besondere Bauform eines Rückschlagventils und derart ausgebildet und in der Saugleitung 41 angeordnet, dass dieses eine Durchströmung vom Sammelraum 31 in Richtung der Pumpe 10 zulässt, jedoch gegen eine Durchströmung in entgegengesetzter Richtung geschlossen ist. Es umfasst eine um eine Schwenkachse 113 schwenkbare Rückschlagklappe 111, welche in einer Verstellbewegung R1 in mindestens eine offene Stellung a und eine geschlossene Stellung b schwenkbar sind, sowie einen Ventilsitz 112. Die Schwenkachse 113 geht bei der Darstellung senkrecht durch die Zeichenebene. Der Ventilsitz 112 kann als ein separates Bauteil ausgebildet sein, welches in der Saugleitung 41 angeordnet ist, oder als Teil einer Wandung des Saugkanals 41 ausgebildet sein. Die Rückschlagklappe 111 ist in der offenen Stellung a des Rückschlagklappenventils 110 gezeigt, d.h. in dieser Stellung ist das Rückschlagklappenventil 110 durchströmbar und die Pumpe 10 kann das Betriebsmedium aus dem Sammelraum 31 ansaugen und zur Druckseite und damit zu den hydraulischen Verbrauchern fördern. Mit einer unterbrochenen Linie ist dieselbe Rückschlagklappe in der geschlossenen Stellung b gezeigt, in welcher diese am Ventilsitz 112 anliegt, wodurch das Rückschlagklappenventil 110 geschlossen ist. In dem gezeigten Beispiel wird keine Kraft von außerhalb der Saugleitung auf die Rückschlagklappe 111 ausgeübt, so dass diese bei der der Einbaulage entsprechenden Raumlage aufgrund ihres Eigengewichts in die geschlossene Stellung b fallen würde, falls keine Kräfte von innerhalb der Saugleitung 41 auf die Rückschlagklappe 111 wirken. Dies ist der Fall, wenn beide Pumpen 10 und 20 außer Betrieb sind und weder Druck- noch Strömungskräfte auf die Rückschlagklappe 111 wirken.
Wenn die Pumpe 10 in Betrieb ist, herrscht auf deren Saugseite, d.h. am Sauganschluss 12 bzw. im Saugkanal 41 ein Saugdruck pS1. Der Saugdruck pS1 liegt unter einem Umgebungsdruck p0, welcher dem das Automatikgetriebe umgebenden Atmosphärendruck entspricht und unter anderem auf den Flüssigkeitsspiegel 51 wirkt, so dass unter der Wirkung des Umgebungsdrucks p0 die Hydraulikflüssigkeit in die Pumpe 10 gedrückt wird. Durch eine Druckdifferenz ∆p1 zwischen Umgebungsdruck p0 und Saugdruck pS1 wird die Rückschlagklappe 111 um die Schwenkachse 113 aus der geschlossenen Stellung b in die geöffnete Stellung geschwenkt und durch die daraus resultierende Strömung in der Durchflussrichtung D wird die Rückschlagklappe 111 in der geöffneten Stellung gehalten. Somit gelangt die Hydraulikflüssigkeit aus dem Getriebesumpf 53 zur Pumpe 10 und durch diese zum Druckanschluss 11 und damit zur Druckseite der Pumpe 10. Hierbei ist zu beachten, dass das Eigengewicht der Rückschlagklappe 111 so gewählt ist, dass die Druckdifferenz ∆p1 bzw. die Strömungskraft ausreicht um die Rückschlagklappe 111 zu öffnen bzw. offen zu halten. Gleichzeitig ist theoretisch ein Betrieb der Pumpe 20 möglich, auf deren Saugseite, d.h. am Sauganschluss 22 bzw. im Saugrohr 42, dann ein Saugdruck pS2 herrscht.
Wäre in einem bestimmten Betriebszustand, wie beispielsweise beim Stillstand im Start-Stopp-Betrieb, nur die elektrisch angetriebene Pumpe 20 in Betrieb, so würde diese ohne eine Ventileinrichtung, bzw. das Rückschlagklappenventil 110 im Saugkanal 41 auch die Hydraulikflüssigkeit aus dem Saugkanal 41 und durch den Sauganschluss 12 auch aus der Pumpe 10 ansaugen, wie eingangs beschrieben.
Bei einer stehenden Pumpe 10 entspricht der Saugdruck pS1 zumindest annähernd der Höhe des Umgebungsdrucks p0 und es findet keine Durchströmung des Saugkanals 41 statt, wodurch sich die Rückschlagklappe 111 aufgrund ihres Eigengewichtes in der geschlossenen Stellung b befindet, am Dichtsitz 112 anliegt und so den Saugkanal 41 gegen den Sammelraum 31 dicht verschließt. Zwischen der geschlossenen Rückschlagklappe und dem Sauganschluss 12 der Pumpe 10 herrscht damit Umgebungsdruck p0, wohingegen auf der Saugseite der fördernden Pumpe 20 ein Saugdruck p2 herrscht, welcher unter dem Umgebungsdruck p0 liegt und auch in annähernder Höhe im Sammelraum 31 wirksam ist. Hierdurch wirkt ein Druck, welcher zumindest annähernd so groß ist wie der Saugdruck p2 auf die Unterseite der geschlossenen Rückschlagklappe 111 und ein Druck in Höhe des Umgebungsdrucks p0 auf die Oberseite der Rückschlagklappe 111. Somit wird die Rückschlagklappe 111 unter der Wirkung eines Differenzdrucks ∆p2 = p0 – pS2 geschlossen gehalten, wodurch die Pumpe 10 zum einen nicht in den Getriebeölsumpf 53 leerlaufen kann und auch nicht von der Pumpe 20 zumindest teilweise leer gesaugt werden kann.
Grundsätzlich kann auch in dem Saugkanal 42 ein Rückschlagventil wie das beschriebene Rückschlagklappenventil oder auch ein in 2 gezeigtes Kugelrückschlagventil angeordnet sein, welches nur eine Durchströmung von dem Sammelraum 31 zur Pumpe 20 zulässt. Hierdurch wäre auch die Pumpe 20 davor geschützt, von der Pumpe 10 zumindest teilweise leer gesaugt zu werden, wenn die Pumpe 10 betrieben wird und die Pumpe 20 steht.
2 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Hydrauliksystem eines Getriebes mit einem Saugkanalsystem 200 als eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Dieses entspricht mit Ausnahme der Ventileinrichtung im Saugkanal 41 dem Hydrauliksystem in 1. Die Ventileinrichtung im Saugkanal 41 ist als ein Kugelrückschlagventil 210 ausgebildet, welches eine weitere Variante eines Rückschlagventils darstellt. Dieses dient dem gleichen Zweck wie das als Rückschlagklappenventil 110 ausgebildete Rückschlagventil in 1, nämlich ein Leersaugen der Pumpe 10 zu verhindern, wenn diese abgestellt ist und die Pumpe 20 in Betrieb ist.
Das Kugelrückschlagventil 210 ist ebenfalls zwischen den beiden Enden des Saugkanals 41 angeordnet. Es umfasst eine Kugel 211 und einen Ventilsitz 212, wobei die Kugel 211 mit unterschiedlichen Linientypen in einer offenen Stellung a und einer geschlossenen Stellung b dargestellt ist. Der Ventilsitz 212 kann hierbei als ein separates, in den Saugkanal 41 eingesetztes Teil oder als Teil der Innenwand des Saugkanals 41 einstückig mit dieser verbunden ausgebildet sein. Der Ventilsitz 212 weist einen kreisförmigen Durchlass 216 auf, welcher mittels der Kugel 211 verschließbar ist. Die Kugel ist in Einbaulage oberhalb des Ventilsitzes 212 nach oben oder unten gemäß einer Verstellbewegung R2 verschiebbar angeordnet. Wenn die Pumpe 10 steht und somit kein Saugdruck pS1 unterhalb des Umgebungsdrucks p0 erzeugbar ist, liegt die Kugel 211 aufgrund ihres Eigengewichtes unter der Wirkung der Schwerkraft in einer geschlossenen Stellung b am Ventilsitz 212 auf und verschließt diesen. Optional kann oberhalb der Kugel 211 eine Feder angeordnet sein, mittels welcher die Kugel 211 gegen den Dichtsitz gedrückt wird.
Ist die Pumpe 10 in Betrieb und fördert die Hydraulikflüssigkeit vom Sauganschluss 12 zum Druckanschluss 11, wird auf der Saugseite ein Saugdruck pS1 erzeugt. Da der Umgebungsdruck p0 höher ist als der Saugdruck pS1, wirkt zunächst eine Druckdifferenz ∆p1 auf die Kugel 211 und hebt diese nach oben vom Ventilsitz 212 in eine offene Stellung a ab. Nun ist eine Durchströmung des Ventilsitzes 212 von dem Sammelraum 31 durch den Durchlass 216 zur Pumpe 10 möglich, wobei die vom Ventilsitz 212 abgehobene Kugel 211 von der Strömungskraft oben gehalten wird. Während das Kugelrückschlagventil 210 offen ist und die Pumpe 10 die Hydraulikflüssigkeit zu ihrem Druckanschluss 11 und damit auf deren Druckseite fördert, kann die Pumpe 20 ebenfalls betrieben werden oder stehen.
Wird nun wie unter 1 am Beispiel des Motorstillstands im Start-Stopp-Betrieb beschrieben die Pumpe 10 abgestellt, steigt der Saugdruck pS1 wieder auf das Niveau des Umgebungsdrucks p0. Da die Strömung zum Sauganschluss 12 zum Stillstand kommt, sinkt die Kugel 211 auf den Ventilsitz 212 und verschließt diesen. Wird nun die Pumpe 20 in Betrieb genommen, so herrscht im Saugkanal 42 ein Saugdruck pS2 und die Kugel 211 wird zusätzlich durch eine Druckdifferenz ∆p2 = p0 – pS2 gegen den Ventilsitz 212 gedrückt, wodurch die Dichtwirkung verstärkt wird. Der Sauganschluss 12 der Pumpe 10 ist nun abgetrennt von der Pumpe 20, wodurch die Hydraulikflüssigkeit nicht von dieser aus der Pumpe 10 gesaugt werden kann.
Als dritte Ausgestaltung der Erfindung zeigt 3 ein Saugkanalsystem 300 in einem Hydrauliksystem, wie es bereits unter 1 beschrieben wurde. Die Ventileinrichtung im Saugkanal 41 ist im Unterschied zu den unter 1 und 2 beschriebenen Ausgestaltungen kein Rückschlagventil, sondern ein Absperrventil 310. Dieses ist wie die vorbeschriebenen Rückschlagventile auch im Saugkanal 41 zwischen dem Sammelraum 31 und dem Sauganschluss 12 der Pumpe 10 angeordnet.
Das Absperrventil 310 ist als 2/2-Wegeventil ausgebildet, da es zwei Anschlüsse, nämlich einen zum Sammelraum 31 und einen zur Pumpe 10 hin aufweist und in zwei Schaltstellungen, nämlich der offenen Schaltstellung a und der geschlossenen Schaltstellung b schaltbar ist. Es umfasst einen Ventilschieber 311 mittels welchem der Saugkanal 41 verschließbar ist, und einen Aktor 315, mittels welchem der Ventilschieber 311 entsprechend einer Verstellbewegung R3 mindestens in die offene Stellung a und die geschlossene Stellung b, in welcher der Ventilschieber 311 in einer unterbrochenen Linie dargestellt ist, verschiebbar ist. Der Aktor 315 kann beispielsweise hydraulisch oder elektrisch betätigt werden. Im letzteren Falle wäre das Absperrventil 310 beispielsweise als Magnetventil ausgebildet. Im Gegensatz zu den Rückschlagventilen in 1 und 2 ist das Absperrventil 310 nicht selbsttätig in einer Durchflussrichtung sperrend wirksam, sondern muss mittels des Aktors 315 betätigt werden.
So lange die Pumpe 10 in Betrieb ist, befindet sich der Ventilschieber 311 in der offenen Stellung a, so dass eine Durchströmung des Saugkanals 41 möglich ist. Wird nun der Antrieb der Pumpe 10 abgestellt und die Pumpe 10 kommt zum Stillstand, wird der Ventilschieber 311 in die geschlossene Stellung b geschaltet. Dies muss insbesondere spätestens dann erfolgen, wenn nach dem Abstellen der Pumpe 10 die Pumpe 20 eingeschaltet wird. Befindet sich der Ventilschieber 311 dann in der geschlossenen Stellung a, so ist die Pumpe 10 gegen ein Leersaugen geschützt. Wird beispielsweise nach dem Ende einer Start-Stopp-Phase oder nach dem Ende des Segelbetriebs die Pumpe 10 wieder angetrieben, so wird der Ventilschieber 311 mittels des Aktors 315 wieder in die offene Stellung a bewegt.
In 3 ist beispielhaft ein elektromechanischer Aktor 315 dargestellt, welcher von einer elektronischen Getriebesteuerung 320 angesteuert wird. Über zwei Drehzahlsensoren 321 und 322, deren Signal Aufschluss darüber geben soll, welche der beiden Pumpen in Betrieb ist, wird beispielsweise festgestellt, ob sich eine Pumpe dreht oder im Stillstand befindlich ist. Ebenso wäre in einer aufwändigeren Ausgestaltung möglich die Antriebsdrehzahlen der Pumpen 10 und 20 zu messen. Die Signale der Drehzahlsensoren 10 und 20 werden in der elektronischen Getriebesteuerung 320 erfasst und je nach festgestelltem Betriebszustand wird das Absperrventil 310 bzw. dessen Ventilschieber 311 in die geschlossen oder offen Stellung bewegt.
Alternativ, in Kombination oder redundant ergänzend hierzu wäre es möglich mit einem Drucksensor den Saugdruck pS2 zu erfassen und diesen mit dem Umgebungsdruck p0 zu vergleichen. Sollten sich der Saugdruck pS2 und der Umgebungsdruck p0 unterscheiden, bzw. sollte der Saugdruck pS2 von seinem absoluten Wert geringer sein als der Umgebungsdruck p0, ist das Drucksignal ein sicherer Indikator, dass die Pumpe 20 in Betrieb ist. Der Betriebszustand der Pumpe 10 könnte dann entweder mit dem Drehzahlsensor 321 oder einem weiteren Drucksensor erfasst werden.
Bezugszeichenliste

10: Pumpe
11: Druckanschluss
12: Sauganschluss
20: Pumpe
21: Druckanschluss
22: Sauganschluss
31: Sammelraum
32: Filtergehäuse
33: Filtermaterial
34: Zuflussöffnung
41: Saugkanal
42: Saugkanal
51: Flüssigkeitsspiegel
53: Getriebeölsumpf
100: Saugkanalsystem
110: Ventileinrichtung, Rückschlagklappenventil
111: Rückschlagklappe
112: Ventilsitz
113: Schwenkachse
200: Saugkanalsystem, Saugfilter
210: Ventileinrichtung, Kugelrückschlagventil
211: Kugel
212: Ventilsitz
300: Saugkanalsystem
310: Ventileinrichtung, Wegeventil
311: Dichtkörper, Ventilschieber
315: Aktor
320: elektronische Getriebesteuerung
321: Drehzahlsensor
322: Drehzahlsensor
323: Drucksensor
a: offene Stellung
b: geschlossene Stellung
D: Durchflussrichtung
∆p1: Druckdifferenz (zwischen p0 und pS1)
∆p2: Druckdifferenz (zwischen p0 und pS2)
p0: Umgebungsdruck
pS1: Saugdruck
pS2: Saugdruck
R1: Verstellbewegung
R2: Verstellbewegung
R3: Verstellbewegung

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

DE 112013000806 T5 [0002]
DE 102006005553 B4 [0003]

Claims

Saugkanalsystem (100, 200, 300) zum saugseitigen Anschluss an mehrere Pumpen (10, 20), umfassend mehrere Saugkanäle (41, 42) und einen Sammelraum (31), wobei jeweils ein Ende eines Saugkanals (41, 42) in den Sammelraum (31) mündet und ein anderes Ende des Saugkanals (41, 42) mit einem Sauganschluss (12, 22) einer dem jeweiligen Saugkanal (41, 42) zugeordneten Pumpe (10, 20) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem ersten Saugkanal (41) eine Ventileinrichtung (110, 210, 310) angeordnet ist, mittels welcher der erste Saugkanal (41) verschließbar ist.
Saugkanalsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung in dem ersten Saugkanal als ein Rückschlagventil (110, 210) ausgebildet ist, welches so angeordnet ist, dass dieses nur eine Durchströmung des ersten Saugkanals (41) vom Sammelraum (31) zu einer ersten Pumpe (10) zulässt und den ersten Saugkanal (41) gegen eine Durchströmung in entgegengesetzter Richtung verschließt.
Saugkanalsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil als Rückschlagklappenventil (110) ausgebildet ist, umfassend eine Rückschlagklappe (111), welche um eine Schwenkachse (113) schwenkbar ist und einen Ventilsitz (112), an welchem die Rückschlagklappe (111) in einer geschlossenen Stellung (b), in welcher diese den ersten Saugkanal (41) verschließt, anliegt, wobei die Rückschlagklappe (111) derart angeordnet ist, dass diese von einer Strömung vom Sammelraum (31) zur ersten Pumpe (10) in eine offene Stellung (a) bewegt wird und von einer Strömung von der ersten Pumpe (10) zum Sammelraum (31) in die geschlossene Stellung (b) bewegt wird, so dass in dieser Richtung der erste Saugkanal (41) nicht durchströmbar ist.
Saugkanalsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil als Kugelrückschlagventil (210) ausgebildet ist, umfassend eine Kugel (211) und einen Ventilsitz (212), welcher einen Durchlass (216) aufweist, der mittels der Kugel (211) verschließbar ist, wobei die Kugel (211) derart angeordnet ist, dass diese von einer Strömung vom Sammelraum (31) zur ersten Pumpe (10) in eine offene Stellung (a) bewegt wird und von einer Strömung von der ersten Pumpe (10) zum Sammelraum (31) in eine geschlossene Stellung (b) bewegt wird, so dass in dieser Richtung der erste Saugkanal (41) nicht durchströmbar ist.
Saugkanalsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung in dem ersten Saugkanal (41) ein Absperrventil (310) ist, welches als ein in mindestens zwei Schaltstellungen schaltbares Wegeventil ausgebildet ist, wobei in einer ersten Schaltstellung der erste Saugkanal (41) verschlossen und in einer zweiten Schaltstellung durchströmbar ist.
Saugkanalsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (310) einen Aktor (315) und einen mittels des Aktors (310) in mindestens zwei Stellungen (a, b) verschiebbaren Absperrschieber (311) aufweist, wobei der Absperrschieber (311) in der ersten Schaltstellung des Absperrventils (310) in einer geschlossenen Stellung (b) den ersten Saugkanal (41) verschließt und in der zweiten Schaltstellung des Absperrventils eine offen Stellung (a) einnimmt, in welcher der erste Saugkanal (41) durchströmbar ist.
Saugkanalsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (315) elektrisch betätigbar ist.
Saugkanalsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelraum (31) von einem Filtergehäuse (32) umschlossen ist, wobei innerhalb des Filtergehäuses (32) ein Filtermaterial (33) zwischen einer im Filtergehäuse (32) ausgebildeten Zuflussöffnung (34) und den Saugkanälen (41, 42) angeordnet ist.
Hydrauliksystem mit einem Saugkanalsystem (100, 200) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, umfassend mehrere Pumpen (10, 20), wobei mindestens eine erste Pumpe (10) durch deren Sauganschluss (12) mit dem ersten Saugkanal (41) verbunden ist, welcher mittels des Rückschlagventils (110, 210) verschließbar ist.
Hydrauliksystem mit einem Saugkanalsystem (300) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, das Hydrauliksystem umfassend mehrere Pumpen (10, 20), mindestens einen Sensor (321, 322, 323) und eine Steuereinheit (320), wobei mindestens die erste Pumpe (10) mit einem Saugkanal (41) verbunden ist, welcher mittels des Absperrventils (310) verschließbar ist, und wobei mittels eines Signals des mindestens einen Sensors (321, 322, 323) erkennbar ist, ob die erste Pumpe (10) in Betrieb ist oder abgestellt ist.
Hydrauliksystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor als Drehzahlsensor (321, 322) zur Erfassung der Drehzahl der ersten Pumpe (10) ausgebildet ist.
Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die erste Pumpe (10) eine Flügelzellenpumpe ist.
Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zwei Pumpen (10, 20) umfasst, welche jeweils durch einen Saugkanal (41, 42) mit dem Sammelraum (31) verbunden sind, wobei die erste Pumpe (10) mittels einer Verbrennungskraftmaschine und die zweite Pumpe (20) mittels eines Elektromotors antreibbar ist, und dass zumindest im ersten Saugkanal (41) eine Ventileinrichtung (110, 210, 310) angeordnet ist, mittels welcher der Saugkanal (41) verschließbar ist.
Automatikgetriebe mit einem Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11.
Verfahren zum Betreiben eines Hydrauliksystems nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das das Absperrventil (310) geschlossen wird, wenn festgestellt wird, dass die erste Pumpe (10) nicht in Betrieb ist und mindestens eine weitere Pumpe (20) in Betrieb ist.