DE102015225301A1 - Hydraulic actuation of a coupling - Google Patents
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Abstract
Pumpenanordnung (120) zur Bereitstellung eines Volumenstroms für eine hydraulische Betätigungseinrichtung (130) einer Kupplungseinrichtung (115) umfasst einen Druckanschluss (155) zur Verbindung mit der Betätigungseinrichtung (130); eine erste Pumpe (140) zur Bereitstellung eines ersten Volumenstroms; eine zweite Pumpe (145) zur Bereitstellung eines zweiten Volumenstroms, wobei der erste Volumenstrom an den Druckanschluss (155) geführt ist; ein Ventil (160) mit einer ersten Stellung, in der der zweite Volumenstrom an den Druckanschluss (155) geführt ist, um während einer Betätigung (235) der Kupplungseinrichtung (115) einen größeren Volumenstrom bereitzustellen, und einer zweiten Stellung, in der der zweite Volumenstrom an eine Saugseite der zweiten Pumpe (145) zurückgeführt ist, um während eines Aufrechterhaltens (205) der Betätigung einen kleineren Volumenstrom bereitzustellen.Pump arrangement (120) for providing a volume flow for a hydraulic actuator (130) of a coupling device (115) comprises a pressure port (155) for connection to the actuating device (130); a first pump (140) for providing a first volume flow; a second pump (145) for providing a second volume flow, wherein the first volume flow is guided to the pressure port (155); a valve (160) having a first position in which the second volume flow is directed to the pressure port (155) to provide a larger volume flow during actuation (235) of the clutch means (115) and a second position in which the second one Volume flow is returned to a suction side of the second pump (145) to provide a smaller volume flow during maintenance (205) of the operation.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kupplung, insbesondere in einem Antriebsstrang, die hydraulisch betätigt werden kann. The invention relates to a clutch, in particular in a drive train, which can be hydraulically actuated.
Ein Antriebsstrang, beispielsweise in einem Nutzfahrzeug, umfasst einen Antriebsmotor, eine Kupplung und ein Getriebe. Das Getriebe umfasst eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite sowie eine hydraulische Betätigungseinrichtung. In einer Ausführungsform ist die Kupplung drucklos geöffnet, das heißt, dass zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite kein Drehmoment übertragen wird, wenn die Betätigungseinrichtung ohne oder mit einem geringen hydraulischen Druck betrieben wird. Mittels eines höheren hydraulischen Drucks kann die Kupplung geschlossen werden, um die Drehmomentübertragung herzustellen. In einer anderen Ausführungsform ist die Kupplung drucklos geschlossen. A powertrain, for example in a commercial vehicle, includes a drive motor, a clutch, and a transmission. The transmission includes an input side and an output side, and a hydraulic actuator. In one embodiment, the clutch is opened without pressure, that is, no torque is transmitted between the input side and the output side, when the actuator is operated without or with a low hydraulic pressure. By means of a higher hydraulic pressure, the clutch can be closed to produce the torque transmission. In another embodiment, the clutch is closed without pressure.
Ein hydraulischer Druck für die Betätigungseinrichtung wird üblicherweise mittels einer Pumpe bereitgestellt. Dabei ist die Übertragung von Medium zwischen der Pumpe und der Betätigungseinrichtung üblicherweise nicht vollständig leckagefrei, sodass die Pumpe während der gesamten Zeit, über die die Kupplung betätigt bleiben soll, betrieben werden muss. Die Pumpe ist üblicherweise so dimensioniert, dass sie einen ausreichenden Volumenstrom bereitstellen kann, um die Betätigungseinrichtung in einer vorbestimmten Zeit von einer unbetätigten in eine betätigte Stellung zu überführen. Eine konventionelle Pumpe ist einfach aufgebaut, hat aber oft einen schlechten Wirkungsgrad. Die Pumpe kann während einer Betätigungsphase der Kupplung unnötig viel Energie aufnehmen. A hydraulic pressure for the actuator is usually provided by means of a pump. In this case, the transmission of medium between the pump and the actuating device is usually not completely free of leakage, so that the pump must be operated during the entire time over which the clutch is to be actuated. The pump is typically sized to provide sufficient volume flow to transfer the actuator from an unactuated to an actuated position in a predetermined time. A conventional pump is simple, but often has poor efficiency. The pump can take up a lot of energy during an activation phase of the clutch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Technik zur hydraulischen Betätigung einer Kupplung anzugeben, die eine verbesserte Effizienz aufweist. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder. The invention has for its object to provide a technique for the hydraulic actuation of a clutch, which has an improved efficiency. The invention solves this problem by means of the subject matters of the independent claims. Subclaims give preferred embodiments again.
Eine Pumpenanordnung zur Bereitstellung eines Volumenstroms für eine hydraulische Betätigungseinrichtung einer Kupplungseinrichtung umfasst einen Druckanschluss zur Verbindung mit der Betätigungseinrichtung, eine erste Pumpe zur Bereitstellung eines ersten Volumenstroms und eine zweite Pumpe zur Bereitstellung eines zweiten Volumenstroms, wobei der erste Volumenstrom an den Druckanschluss geführt ist. Ferner vorgesehen ist ein Ventil mit einer ersten Stellung, in der der zweite Volumenstrom an den Druckanschluss geführt ist, um während einer Betätigung der Kupplungseinrichtung einen größeren Volumenstrom bereitzustellen, und einer zweiten Stellung, in der der zweite Volumenstrom an eine Saugseite der zweiten Pumpe zurückgeführt ist, um während eines Aufrechterhaltens der Betätigung einen kleineren Volumenstrom bereitzustellen. A pump arrangement for providing a volume flow for a hydraulic actuating device of a coupling device comprises a pressure port for connection to the actuating device, a first pump for providing a first volume flow and a second pump for providing a second volume flow, wherein the first volume flow is guided to the pressure port. Also provided is a valve with a first position, in which the second volume flow is guided to the pressure port to provide a larger volume flow during actuation of the clutch device, and a second position, in which the second volume flow is returned to a suction side of the second pump to provide a smaller volume flow while maintaining actuation.
Zum Betätigen der Betätigungseinrichtung stehen die zusammengeführten Volumenströme beider Pumpen zur Verfügung, sodass die Betätigung rasch durchgeführt werden kann. Muss eine Betätigung jedoch nur aufrechterhalten werden, so genügt hierfür der erste Volumenstrom, der durch die erste Pumpe bereitgestellt wird. Die zweite Pumpe kann mittels des Ventils praktisch fluid überbrückt werden, sodass ihr Widerstand sehr gering sein kann. Die durch die zweite Pumpe aufgenommene Energie, die für die Betätigung bzw. Aufrechterhaltung der Betätigung der Betätigungseinrichtung nicht erforderlich ist, kann dadurch verringert sein. To operate the actuator, the combined flow rates of both pumps are available, so that the operation can be performed quickly. If, however, an actuation only needs to be maintained, then the first volume flow provided by the first pump is sufficient for this purpose. The second pump can be bridged by the valve practically fluid, so that their resistance can be very low. The energy absorbed by the second pump, which is not required for the actuation of the actuator, can thereby be reduced.
Es ist besonders bevorzugt, dass der erste Volumenstrom geringer als der zweite Volumenstrom ist. Der erste Volumenstrom muss nur ausreichend groß sein, um Leckageverluste im Bereich einer hydraulischen Verbindung zwischen der Pumpe und der Betätigungseinrichtung oder im Bereich der Betätigungseinrichtung selbst zu kompensieren. Eine solche Leckage kann beispielsweise durch einen Drehübertrager bedingt sein, der den Volumenstrom der Pumpe an die sich mit der Kupplung drehende Betätigungseinrichtung überträgt. In einer anderen Ausführungsform kann auch beispielsweise ein hydraulischer Kolben der Betätigungseinrichtung drehbar gegenüber seinem Zylinder ausgeführt sein, wodurch ebenfalls ein Leckageverlust entstehen kann. Im Vergleich zu dem Volumenstrom, der erforderlich ist, um die Betätigungseinrichtung zu betätigen, kann der Leckageverlust jedoch sehr gering sein. Dementsprechend können die Einsparungen durch das faktische Stilllegen der zweiten Pumpe mittels des Ventils maximiert werden, indem der zweite Volumenstrom möglichst groß und der erste möglichst klein gewählt werden. It is particularly preferred that the first volume flow is less than the second volume flow. The first volume flow need only be sufficiently large to compensate for leakage losses in the area of a hydraulic connection between the pump and the actuating device or in the region of the actuating device itself. Such leakage may be caused for example by a rotary transformer, which transmits the flow of the pump to the rotating with the clutch actuator. In another embodiment, for example, a hydraulic piston of the actuator can be designed to be rotatable relative to its cylinder, which can also cause a loss of leakage. However, compared to the volume flow required to actuate the actuator, the leakage loss can be very small. Accordingly, the savings can be maximized by the virtual shutdown of the second pump by means of the valve by the second volume flow as large as possible and the first as small as possible.
Es ist besonders bevorzugt, dass die erste und die zweite Pumpe mittels einer gemeinsamen Einrichtung rotatorisch antreibbar sind. Beispielsweise können die beiden Pumpen in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und in einer weiteren Ausführungsform mittels einer gemeinsamen Antriebswelle antreibbar sein. Die Pumpen sind üblicherweise als Verdrängerpumpen, beispielsweise als Drehschieberpumpe, insbesondere Flügelzellenpumpe, ausgeführt. Durch den gemeinsamen Aufbau kann Komplexität eingespart werden. Außerdem kann eine separat handhabbare Einheit verwendet werden, deren Anbringung im Bereich der Kupplung vereinfacht sein kann. It is particularly preferred that the first and the second pump are rotationally drivable by means of a common device. For example, the two pumps can be arranged in a common housing and be drivable in a further embodiment by means of a common drive shaft. The pumps are usually designed as displacement pumps, for example as a rotary vane pump, in particular vane pump. By the common structure complexity can be saved. In addition, a separately manageable unit used be whose attachment can be simplified in the coupling.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Ventil eine dritte Stellung, in der der zweite Volumenstrom in ein Schmier- oder Kühlsystem eingeleitet wird. Das Schmier- oder Kühlsystem kann insbesondere die Kupplung oder eine mit ihr verbundene Einrichtung wie ein Getriebe betreffen. Dadurch kann der zweite Volumenstrom einem zweiten Nutzen zugeführt werden. In a further embodiment, the valve comprises a third position, in which the second volume flow is introduced into a lubrication or cooling system. The lubrication or cooling system may in particular relate to the clutch or a device connected to it, such as a transmission. As a result, the second volume flow can be supplied to a second benefit.
Ein Kupplungssystem umfasst die beschriebene Pumpenanordnung, eine Kupplungseinrichtung mit einer hydraulischen Betätigungseinrichtung, ein zweites Ventil zur steuerbaren Verbindung des Druckanschlusses mit der Betätigungseinrichtung und eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, das erste Ventil vorübergehend in die erste Stellung zu verbringen, wenn das zweite Ventil geschlossen wird. Das Kupplungssystem kann insbesondere an einem Antriebsstrang, beispielsweise eines Personenkraftwagens oder eines Nutzfahrzeugs, vorteilhaft eingesetzt werden. Durch die Integration der Steuereinrichtung kann sich das Kupplungssystem nach außen wie ein konventionelles Kupplungssystem verhalten, das beispielsweise mittels einer dedizierten Steuerung oder im Rahmen einer Getriebesteuerung durch eine weitere Steuereinrichtung gesteuert werden kann. Das Aktivieren bzw. Deaktivieren des zweiten Volumenstroms für die Betätigungseinrichtung erfolgt dabei transparent. A clutch system comprises the described pump assembly, a clutch device with a hydraulic actuator, a second valve for controllably connecting the pressure port to the actuator and a controller adapted to temporarily transfer the first valve to the first position when the second valve is closed becomes. The clutch system can be advantageously used in particular on a drive train, for example a passenger car or a commercial vehicle. As a result of the integration of the control device, the clutch system can behave outwardly like a conventional clutch system, which can be controlled by a further control device, for example by means of a dedicated control or as part of a transmission control. The activation or deactivation of the second volume flow for the actuating device takes place in a transparent manner.
Die Kupplungseinrichtung kann eine Eingangsseite zur Verbindung mit einem Antriebsmotor und eine Ausgangsseite zur Verbindung mit einem Getriebe aufweisen, wobei die Ausgangsseite auf die Einrichtung zum Antreiben der Pumpen wirkt und die Betätigungseinrichtung die Kupplungseinrichtung drucklos geschlossen hält. The coupling device may have an input side for connection to a drive motor and an output side for connection to a transmission, the output side acting on the device for driving the pumps and the actuating device holding the clutch device closed without pressure.
Die Betätigungseinrichtung betätigt die Kupplung stets dann, wenn sie mit einem hohen hydraulischen Druck bzw. einem großen Volumenstrom beaufschlagt wird und baut die Betätigung wieder ab, wenn der Druck bzw. der Volumenstrom unterbrochen wird. Das Betätigen kann in unterschiedlichen Ausführungsformen ein Öffnen oder ein Schließen der Kupplung umfassen. Durch das Verwenden einer drucklos geschlossenen Kupplung können die Pumpen beispielsweise nach einem Start eines Antriebsmotors der Kupplung anlaufen, um den erforderlichen Betätigungsdruck bzw. Volumenstrom bereitzustellen. The actuator always operates the clutch when it is subjected to a high hydraulic pressure or a large volume flow and reduces the operation again when the pressure or the flow is interrupted. Actuation may include opening or closing the clutch in various embodiments. By using a non-pressurized clutch, the pumps can start, for example after a start of a drive motor of the clutch to provide the required actuation pressure or volume flow.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kupplungseinrichtung eine Doppelkupplung mit zwei eingangsseitig verbundenen Kupplungen. Dabei kann insbesondere eine der Kupplungen drucklos geöffnet und die andere drucklos geschlossen sein. Der Antrieb der Pumpen kann über eine Ausgangsseite einer der Kupplungen oder einer Einrichtung erfolgen, die mit den Ausgangsseiten der Kupplungen verbunden ist, beispielsweise einem Getriebe. In a particularly preferred embodiment, the coupling device comprises a double clutch with two couplings connected on the input side. In particular, one of the clutches can be opened without pressure and the other closed without pressure. The drive of the pumps may be via an output side of one of the clutches or means connected to the output sides of the clutches, for example a transmission.
Ein Getriebesystem umfasst das beschriebene Kupplungssystem, ein Getriebe mit einer Eingangswelle, die mit der Ausgangsseite der Kupplungseinrichtung verbunden ist, wobei die Einrichtung zum Antrieb der Pumpen mit einer Welle des Getriebes verbunden ist, wobei das Getriebe eine nicht lastschaltbare Gangstufe aufweist, sowie ein drittes steuerbares Ventil zum Leiten des zweiten Volumenstroms durch einen vorbestimmten Strömungswiderstand, um die Welle des Getriebes während eines Schaltvorgangs der nicht lastschaltbaren Gangstufe abzubremsen. A transmission system comprises the described clutch system, a transmission having an input shaft connected to the output side of the clutch device, the means for driving the pumps being connected to a shaft of the transmission, the transmission having a non-powershifted gear and a third controllable one A valve for directing the second volume flow through a predetermined flow resistance to decelerate the shaft of the transmission during a shift operation of the non-powershifting gear.
Das Getriebesystem kann insbesondere als Doppelkupplung in Verbindung mit der oben erwähnten Doppelkupplung aufgebaut sein. Die Welle des Getriebes, die mit der Einrichtung zum Antrieb der Pumpen verbunden ist, kann eine Ausgangswelle oder eine Zwischenwelle, beispielsweise eine Vorgelegewelle, umfassen. Dadurch kann einerseits der Antrieb der Pumpen sichergestellt sein, andererseits kann die zweite Pumpe als steuerbarer mechanischer Widerstand für die Welle des Getriebes verwendet werden. Die Welle kann so abgebremst werden, um die Welle auf eine Zieldrehzahl zu bringen, sodass die Gangstufe erleichtert eingelegt werden kann. In einer Ausführungsform umfasst das Getriebe eine klauengeschaltete Gangstufe, in einer anderen Ausführungsform ist eine Bereichsgruppe vorgesehen, die dem Getriebe nachgeschaltet sein kann, die nicht lastschaltbar ausgeführt ist. Das dritte Ventil kann mittels der oben beschriebenen Steuereinrichtung oder einer anderen Steuereinrichtung angesteuert werden. Die Ansteuerung kann insbesondere in Abhängigkeit von einer Drehzahl der die Pumpe antreibenden Welle und/oder einer weiteren Welle erfolgen. The transmission system can be constructed in particular as a double clutch in conjunction with the above-mentioned double clutch. The shaft of the transmission connected to the means for driving the pumps may comprise an output shaft or an intermediate shaft, for example a countershaft. As a result, on the one hand the drive of the pumps can be ensured, on the other hand, the second pump can be used as a controllable mechanical resistance for the shaft of the transmission. The shaft can be braked so as to bring the shaft to a target speed, so that the gear stage can be inserted easily. In one embodiment, the transmission comprises a claw-connected gear, in another embodiment, a range group is provided, which may be connected downstream of the transmission, which is not performed power-shiftable. The third valve can be controlled by means of the above-described control device or another control device. The control can be effected in particular in dependence on a rotational speed of the shaft driving the pump and / or a further shaft.
Ein Verfahren zum Steuern einer Kupplung der oben beschriebenen Kupplungseinrichtung umfasst Schritte des Erfassens einer Anforderung, die Kupplung zu betätigen, des Verbringens des Ventils in die erste Stellung und des Verbringens des Ventils in die zweite Stellung. Einzelne Verfahrensschritte können mittels Elementen der Pumpenanordnung ausgeführt werden. Das Verfahren kann vorteilhafterweise auf der oben beschriebenen Steuereinrichtung ablaufen. Dabei kann insbesondere das Verbringen des Ventils in die zweite Stellung von einem Zustand der Kupplung oder der Betätigungseinrichtung abhängig gemacht sein. Beispielsweise kann das Ventil erst dann zurück in die zweite Stellung verbracht werden, wenn die Kupplung vollständig betätigt ist. Dies kann beispielsweise anhand einer verstrichenen Zeit, eines hydraulischen Drucks an der Betätigungseinrichtung oder einer abgetasteten Öffnungs- oder Schließstellung der Kupplung erfolgen. A method of controlling a clutch of the above-described clutch device comprises steps of detecting a request to actuate the clutch, shifting the valve to the first position, and shifting the valve to the second position. Individual process steps can be carried out by means of elements of the pump arrangement. The method can advantageously proceed on the control device described above. In particular, the movement of the valve into the second position can be made dependent on a state of the coupling or the actuating device. For example, the valve can only be returned to the second position when the clutch is fully actuated. This can for example be based on an elapsed Time, a hydraulic pressure on the actuator or a scanned open or closed position of the clutch.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen: The invention will now be described in more detail with reference to the attached figures, in which:
Die dargestellte Doppelkupplung
Das dargestellte Hauptgetriebe
Bei einem synchronisierten Getriebe können die Gangstufen erleichtert ein- und ausgelegt werden. Ist jedoch eine der Gangstufen nicht synchronisiert oder wird eine Bereichsgruppe
Die Pumpenanordnung
Die Pumpenanordnung
Das erste Ventil
Der Druckanschluss
Öffnet das zweite Ventil
Zwischen dem zweiten Ventil
Um eine Betätigungseinrichtung
Optional ist eine dritte Pumpe
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das erste Ventil
Insbesondere dann, wenn die zweite Pumpe
Die Ventile
In einem ersten Schritt
In einem Schritt
In einem nachfolgenden Schritt
Anschließend kann in einem Schritt
In einem optionalen Schritt
Danach kann in einem Schritt
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100 100
- Getriebesystem transmission system
- 105 105
- Hauptgetriebe main gearbox
- 110 110
- Bereichsgruppe area group
- 115 115
- Doppelkupplung Double coupling
- 120 120
- Pumpenanordnung pump assembly
- 125 125
- Kupplung clutch
- 130 130
- Betätigungseinrichtung actuator
- 140 140
- erste Pumpe first pump
- 145 145
- zweite Pumpe second pump
- 150 150
- Reservoir reservoir
- 155 155
- Druckanschluss pressure connection
- 160 160
- erstes Ventil first valve
- 165 165
- zweites Ventil second valve
- 170 170
- Drehübertrager Rotary joint
- 175 175
- dritte Pumpe third pump
- 180 180
- Schmiersystem lubrication system
- 185 185
- Vorgelegewelle Countershaft
- 190 190
- drittes Ventil third valve
- 195 195
- Strömungswiderstand flow resistance
- 198 198
- Steuereinrichtung control device
- 200 200
- Verfahren method
- 205 205
- Kupplung geschlossen, Ventil 1 in zweiter Stellung Clutch closed, valve 1 in second position
- 210 210
- Anforderung: Gangstufenwechsel Requirement: gear change
- 215 215
- zweites Ventil schließen (Volumenstrom in Betätigungseinrichtung) close second valve (volume flow in actuator)
- 220 220
- Gangstufe auslegen Lay out the gear ratio
- 225 225
- drittes Ventil in zweite Stellung third valve in second position
- 230 230
- Gang einlegen Engage gear
- 235 235
- zweites Ventil öffnen (Druck aus Betätigungseinrichtung ablassen) open second valve (release pressure from actuator)
- 240 240
- erstes Ventil in erste Stellung first valve in the first position
- 245 245
- Kupplung vollständig geschlossen? Clutch completely closed?
- 250 250
- erstes Ventil in zweite Stellung first valve in second position
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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