-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hydrauliksystems.
-
Insbesondere bei Doppelkupplungsgetrieben, die bei Kraftfahrzeugen Verwendung finden, sind gleichzeitig stark unterschiedliche Anforderungen an die hydraulische Versorgung des Doppelkupplungsgetriebes zu stellen. Zur Betätigung von Kupplungen und Gangstellern des Doppelkupplungsgetriebes sind nur geringe mittlere Volumenströme des Fluids, vorliegend Öl, von ungefähr 0,8 l/min, bei Berücksichtigung kurzfristiger Peaks, allerdings bei hohen Drücken von 4 bis 20 bar erforderlich. Zur Kühlung der Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes hingegen sind hohe Volumenströme von ungefähr 15 l/min erforderlich, bei geringen Drücken von 0,05 bis 2,5 bar.
-
Um diese Anforderung zu erfüllen, ist es bekannt, das Hydrauliksystem derart auszulegen, dass der Konsument mit den höchsten Druckanforderungen den Förderdruck einer Pumpe bestimmt. Der Volumenstrom ist hierbei die Summe der Hoch- und Niederdruckanforderungen. Im Gegensatz zu dieser Ausbildung, bei der eine Ölpumpe für beide Anforderungen eingesetzt wird, ist ferner eine Tandemölpumpe mit Speicher bekanntgeworden. Die Tandemölpumpe weist eine gemeinsame motorisch antreibbare Welle auf. Hierbei ist die Hochdruckpumpe für das kleine Fördervolumen und die Niederdruckpumpe für das große Fördervolumen ausgelegt. Peaks im Volumenstrom des Hochdruckkreises werden über einen Speicher abgefangen. Nachteilig ist, dass zwei Pumpen erforderlich sind.
-
In der
DE 10 2015 204 673 B3 ist eine Hydraulikanordnung für eine hydraulisch betätigbare Reibkupplung beschrieben. Hierbei weist die Hydraulikanordnung einen Druckübersetzer auf, der einen großen Volumenstrom mit geringem Druck in einen kleineren Volumenstrom mit einem höheren Druck übersetzt.
-
In der
DE 101 25 260 A1 ist eine Hydraulikanordnung beschrieben. Diese weist einen Druckübersetzer auf, der mittels einer zusätzlichen Pumpe aus einem Niederdruck-Volumenstrom einen Hochdruck-Volumenstrom erzeugt.
-
In der
DE 10 2013 012 752 A1 ist ein Hydrauliksystem für ein Automatikgetriebe, insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Das Hydrauliksystem weist einen Hydraulikkreislauf auf, in dem zumindest eine Kupplung sowie Aktuatoren und ein Druckspeicher zur hydraulischen Betätigung der Kupplung oder der Aktuatoren geschaltet sind. Der Druckspeicher enthält ein Trennelement, das einen Druckraum in eine Speicherkammer und eine Druckkammer unterteilt. Der in der Druckkammer herrschende Druck wirkt über das verschiebliche Trennelement auf eine in der Speicherkammer befindliche Hydraulikflüssigkeit. Im Abstand von dem Trennelement in der Druckkammer ist ein zur Beeinflussung des wirksamen Druckkammervolumens in seiner Position verstellbarer Stellkolben angeordnet.
-
Aus der
DE 10 2013 207 814 A1 ist ein hydraulisches Steuersystem in einem Getriebe mit einer Drehmomentübertragung in einem Kraftfahrzeug mit einer Kraftmaschine bekannt.
-
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Hydrauliksystems anzugeben, bei dem, bei Verwendung einer Niederdruckpumpe, somit ohne Verwendung einer Hochdruckpumpe, eine Versorgung einer Aktorik mit einem Hochdruckfluid möglich ist.
-
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
-
Das Verfahren dient dem Betreiben eines Hydrauliksystems, bei Verwendung einer Niederdruckpumpe, mehrerer Ventile zum Verändern der Strömung von Fluid im Hydrauliksystem sowie eines ersten Drucktransformationsspeichers und eines zweiten Drucktransformationsspeichers, wobei der jeweilige Drucktransformationsspeicher eine Niederdruckkammer und eine mit dieser zusammenwirkende Hochdruckkammer aufweist.
-
Dieses Verfahren läuft in vier Stufen ab. In einer ersten Stufe wird der erste Drucktransformationsspeicher mit Niederdruck befüllt, in einer zweiten Stufe wird der erste Drucktransformationsspeicher auf Hochdruck geladen, in einer dritten Stufe wird der zweite Drucktransformationsspeicher mit Niederdruck befüllt und in einer vierten Stufe der zweite Drucktransformationsspeicher auf Hochdruck geladen. Hierbei sind zwei Drucktransformationsspeicher notwendig, da die Befüllung und Nutzung durch Aktorik nicht zeitgleich stattfinden können.
-
In der ersten Stufe erfolgt das Versorgen der Aktorik mit Hochdruckfluid aus der Hochdruckkammer des zweiten Drucktransformationsspeichers, das Füllen der Hochdruckkammer des ersten Drucktransformationsspeichers mit Niederdruckfluid mittels der Niederdruckpumpe sowie das Entlassen von Niederdruckfluid aus der Niederdruckkammer des ersten Drucktransformationsspeichers.
-
In der zweiten Stufe erfolgt das Versorgen der Aktorik mit Hochdruckfluid aus der Hochdruckkammer des zweiten Drucktransformationsspeichers, das Beenden der Füllung der Hochdruckkammer des ersten Drucktransformationsspeichers mit Niederdruckfluid mittels der Niederdruckpumpe und das Abschließen der Hochdruckkammer des ersten Drucktransformationsspeichers, das Füllen der Niederdruckkammer des ersten Drucktransformationsspeichers mit Niederdruckfluid mittels der Niederdruckpumpe und das Transformieren des Niederdruckfluids in der Hochdruckkammer des ersten Drucktransformationsspeichers in Hochdruckfluid mittels des ersten Drucktransformationsspeichers.
-
In der dritten Stufe erfolgt das Versorgen der Aktorik mit Hochdruckfluid aus der Hochdruckkammer des ersten Drucktransformationsspeichers, das Füllen der Hochdruckkammer des zweiten Drucktransformationsspeichers mit Niederdruckfluid mittels der Niederdruckpumpe sowie das Entlassen von Niederdruckfluid aus der Niederdruckkammer des zweiten Drucktransformationsspeichers.
-
In der vierten Stufe erfolgt das Versorgen der Aktorik mit Hochdruckfluid aus der Hochdruckkammer des ersten Drucktransformationsspeichers, das Beenden der Füllung der Hochdruckkammer des zweiten Drucktransformationsspeichers mit Niederdruckfluid mittels der Niederdruckpumpe und Abschließen der Hochdruckkammer des zweiten Drucktransformationsspeichers, das Füllen der Niederdruckkammer des zweiten Drucktransformationsspeichers mit Niederdruckfluid mittels der Niederdruckpumpe und Transformieren des Niederdruckfluids in der Hochdruckkammer des zweiten Drucktransformationsspeichers in Hochdruckfluid mittels des zweiten Drucktransformationsspeichers.
-
Vorzugsweise wird bei dem Verfahrensschritt A. das Niederdruckfluid aus der Niederdruckkammer des ersten Drucktransformationsspeichers zum Zweck einer Kühlung entlassen und/oder bei dem Verfahrensschritt C. das Niederdruckfluid aus der Niederdruckkammer des zweiten Drucktransformationsspeichers zum Zweck einer Kühlung entlassen.
-
Es besteht grundsätzlich die Möglichkeit, nach kurzer Speicherbefüllung den Volumenstrom des Fluids auf Kühlung umzulenken.
-
Die Vorteile der Konfiguration mit den beiden Drucktransformationsspeichern ist darin zu sehen, dass nur eine Niederdruckpumpe nötig ist. Dies ist unter Kostengesichtspunkten von Vorteil. Zudem kann das Druckniveau der Drucktransformationsspeicher situationsgerecht angepasst werden, zum Beispiel im Bereich von 10 bis 20 bar. Hierdurch sind geringe Drosselverluste realisierbar. Ferner ist ein nur geringer Energieverbrauch bei den Ventilen, bei denen es sich in aller Regel um elektrische Ventile handelt, zu verzeichnen, da die Ventile die meiste Zeit inaktiv sind (bei Standardanforderungen).
-
Als Fluid im Hydrauliksystem wird bevorzugt Öl verwendet.
-
Die Drucktransformation innerhalb des jeweiligen Drucktransformationsspeichers wird insbesondere dadurch bewerkstelligt, dass das Transformieren des Niederdruckfluids in der Hochdruckkammer des jeweiligen Drucktransformationsspeichers durch Verschieben eines Kolbens mit relativ großer Wirkfläche in der Niederdruckkammer und Verschieben eines Kolbens mit relativ kleiner Wirkfläche in der Hochdruckkammer bei Anordnung eines Federmittels zwischen den beiden Kolben erfolgt.
-
Insbesondere wird die Kraft des Kolbens in der Niederdruckkammer unter Einwirkung des von der Niederdruckpumpe geförderten Niederdruckfluids über eine Druckfeder auf den Kolben in der Hochdruckkammer übertragen. Mittels der Feder wird der Hochdruck erstellt.
-
Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn in einer Sperrstellung eines der Ventile Niederdruckfluid unmittelbar der Kühlung zugeführt wird. In diesem Fall ist es somit nicht erforderlich, dass Niederdruckfluid die Drucktransformationsspeicher durchströmt. Dieses Ventil ist vorzugsweise in zwei weitere Stellungen überführbar. Diese beiden Stellungen stellen Nichtsperrstellungen des Ventils dar. In der einen Nichtsperrstellung wird das Niederdruckfluid dem ersten Drucktransformationsspeicher zugefördert, in der anderen Nichtsperrstellung das Niederdruckfluid dem zweiten Drucktransformationsspeicher zugefördert.
-
Das Hydrauliksystem findet insbesondere bei einem Doppelkupplungsgetriebe Verwendung. Insbesondere wird die Gangsteller und/oder Kupplungsbetätiger des Doppelkupplungsgetriebes aufweisende Aktorik mit Hochdruckfluid aus der jeweiligen Hochdruckkammer versorgt.
-
Insbesondere ist vorgesehen, dass das aus der jeweiligen Niederdruckkammer entlassene Niederdruckfluid oder das unmittelbar der Kühlung zugeförderte Niederdruckfluid, zum Kühlen eines Doppelkupplungsgetriebes zugefördert wird, insbesondere zum Kühlen der Kupplungen des Doppelgetriebes diesen Kupplungen zugefördert wird.
-
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiels zur Durchführung des Verfahrens, unter Berücksichtigung des ergänzend dargestellten Standes der Technik.
-
Es zeigt:
- 1 ein Schaltbild des Standes der Technik, mit veranschaulichter Tandempumpe mit Speicher zur Erfüllung von Hoch- und Niederdruckanforderungen,
- 2 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Lösung mit Niederdruckpumpe und zwei kombinierten Drucktransformationsspeichern,
- 3 für die erste Stufe, das Befüllen des ersten Drucktransformationsspeichers mit Niederdruck,
- 4 für die zweite Stufe, das auf Hochdruck Laden des ersten Drucktransformationsspeichers,
- 5 für die dritte Stufe, das Befüllen des zweiten Drucktransformationsspeichers mit Niederdruck,
- 6 für die vierte Stufe, das auf Hochdruck Laden des zweiten Drucktransformationsspeichers.
-
Das in der 1 zum Stand der Technik gezeigte Hydrauliksystem dient, genauso wie das bezüglich der Erfindung in den 2 bis 6 veranschaulichte Hydrauliksystem, dem Kühlen der beiden Kupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes mit Niederdruckfluid, vorliegend Niederdrucköl, ferner dem Versorgen einer Aktorik des Doppelkupplungsgetriebes, vorliegend der Aktorik der beiden Kupplungen und der Aktorik der Gangsteller des Doppelkupplungsgetriebes, mit Hochdruckfluid, vorliegend Hydrauliköl. Die Kühlung der Kupplungen erfolgt mit hohen Volumenströmen und geringen Drücken, die Betätigung der Kupplungen und Gangsteller mit geringeren oder mittleren Volumenströmen und hohen Drücken.
-
Bei dem Hydrauliksystem gemäß dem Stand der Technik nach der 1 handelt es sich um ein direkt gesteuertes System. Die Ölversorgung erfolgt durch eine elektrisch angetriebene Tandemölpumpe. Gezeigt ist eine Elektromotor 1, eine Niederdruckpumpe 2 und eine Hochdruckpumpe 3, die auf derselben Antriebswelle 4 sitzen. Das Hydrauliksystem ist in einen Niederdruckkreis 5 und einen Hochdruckkreis 6 aufgeteilt. Der Niederdruckkreis 5 wird über die Niederdruckpumpe 2 mit dem geringen Druck beaufschlagt, der Hochdruckkreis 6 mittels der Hochdruckpumpe 3 mit dem hohen Druck beaufschlagt. Die beiden Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes sind mit den Bezugsziffern 7 und 8, fünf Gangsteller des Doppelkupplungsgetriebes mit den Bezugsziffern 9 bis 13 bezeichnet. Die Kupplungen und Gangsteller werden durch Speicher 14 im Hochdruckkreis 6 mit Hochdruckfluid versorgt. Ventile 15, 16 dienen dem Schalten der Kupplungen 7, 8, Ventile 17 bis 21 zum Schalten der Gangsteller 9 bis 13. Der Niederdruckkreis 5 ist nur für die Kühlung der Kupplungen 7, 8 zuständig.
-
Die Bezugsziffer 22 verdeutlicht eine Parksperre.
-
2 veranschaulicht das erfindungsgemäße Hydrauliksystem, allerdings nur verdeutlicht für diejenigen Bestandteile des Hydrauliksystems, die das Fluid von Niederdruck auf Hochdruck transformieren, unter Berücksichtigung der einzigen vorgesehenen Pumpe-Niederdruckpumpe 2 -, die mittels des Elektromotors 1 angetrieben wird.
-
Veranschaulicht sind in 2 zwei Ventile 23, 24 sowie ein erster Drucktransformationsspeicher 25 und ein zweiter Drucktransformationsspeicher 26.
-
Jeder Drucktransformationsspeicher 25 bzw. 26 weist eine Niederdruckkammer 27 und eine Hochdruckkammer 28 auf. In der Niederdruckkammer 27 ist ein Kolben 29 mit relativ großer Wirkfläche verschieblich und es ist in der Hochdruckkammer 28 ein Kolben 30 mit relativ kleiner Wirkfläche verschieblich. Auf den der Anordnung der Kolben 29 und 30 abgewandten Seiten sind die Niederdruckkammer 27 und die Hochdruckkammer 28 angeordnet. Zwischen den Kolben 29 und 30 ist eine Druckfeder 31 angeordnet, die sich an den Kolben 29 und 30 abstützt.
-
Ausgehend von der Niederdruckpumpe 2 teilt sich eine Leitung 32 in zwei Leitungen 33, 34 auf. In einer definierten Schaltstellung des Ventils 23 wird Niederdruckfluid unmittelbar zur Kühlung den Kupplungen 7, 8 des Doppelkupplungsgetriebes zugeführt, wobei das Niederdruckfluid über die Leitung 33 zum Ventil und von dort über eine Leitung 47 zu den Kupplungen gelangt.
-
Die Leitung 34 verzweigt sich in Leitungen 35, 36 zum Fördern von Niedrigdruckfluid zu zugeordneten Hochdruckkammern 28 des jeweiligen Drucktransformationsspeichers 25 bzw. 26 bei der jeweiligen Leitung 35 bzw. 36 zugeordnetem Rückschlagventil 37 bzw. 38, mit Durchflussrichtung zur jeweiligen Hochdruckkammer 28 hin. Von der Leitung 35 bzw. 36 zweigt zwischen dem Rückschlagventil 37 bzw. 38 und der Rückschlagkammer 38 eine Leitung 39 bzw. 40 ab, der jeweils ein Rückschlagventil 41 bzw. 42 mit Durchströmrichtung von der jeweiligen Hochdruckkammer 28 zugeordnet ist. Die Leitungen 39 und 40 münden in eine gemeinsame Leitung 43. In dieser steht hoher Druck an, zum Betätigen der Aktorik 44, somit bezüglich des Doppelkupplungsgetriebes der Kupplungen 7, 8 und der Gangsteller 9 bis 13. Deren schaltungstechnische Anbindung ist im Einzelnen nicht veranschaulicht. Insofern wird auf die Anbindung gemäß 1 verwiesen.
-
Abgesehen von der beschriebenen Schaltstellung des Ventils 23, zum unmittelbaren Zuführen des Öls zum Zwecke der Kühlung, kann dieses Ventil 23 in zwei weitere Schaltstellungen überführt werden. Auch das Ventil 24 kann in zwei unterschiedliche Schaltstellungen überführt werden. Diese beiden zuletzt erörterten unterschiedlichen Schaltstellungen der Ventile 23 und 24 ermöglichen eine Fluidverbindung zwischen der Leitung 33 und Leitungen 45 bzw. 46, wobei die Leitung 45 mit der Niederdruckkammer 27 des ersten Drucktransformationsspeichers 25 und die Leitung 46 mit der Niederdruckkammer 27 des zweiten Drucktransformationsspeichers 26 verbunden ist.
-
Das in der 2 beschriebene Hydrauliksystem wird wie folgt betrieben:
-
In einer ersten Stufe, die in 3 gezeigt ist, befindet sich das Ventil 23 in einer Schaltstellung, in der die Leitung 33 gesperrt ist und somit mittels der Niederdruckpumpe 2 Niederdruckfluid durch die Leitung 34 gefördert wird. Aufgrund der Schaltstellung der Ventile 23 und 24 ist die Niederdruckkammer 27 des ersten Drucktransformationsspeichers 25 über die Leitung 45 mit der Leitung 47 zur Kühlung verbunden. In dieser ersten Stufe wird die Aktorik 44 mit Hochdruckfluid aus der Hochdruckkammer 28 des zweiten Drucktransformationsspeichers 26 versorgt, es erfolgt das Füllen der Hochdruckkammer 28 des ersten Drucktransformationsspeichers 25 mit Niederdruckfluid mittels der Niederdruckpumpe 2 und das Entlassen von Niederdruckfluid aus der Niederdruckkammer 27 des ersten Drucktransformationsspeichers 25.
-
In der zweiten Stufe, die in 4 gezeigt ist, befinden sich die beiden Ventile 23, 24 in einer solchen Schaltstellung, dass Niederdruckfluid nicht nur ausgehend von der Leitung 32 durch die Leitung 34 gefördert wird, sondern auch durch die Leitung 33 zur Leitung 45 und von dort in die Niederdruckkammer 27 des ersten Drucktransformationsspeichers 25 gefördert wird. In dieser zweiten Stufe wird die Aktorik 44 mit Hochdruckfluid aus der Hochdruckkammer 28 des zweiten Drucktransformationsspeichers 26 versorgt, es erfolgt das Beenden der Füllung der Hochdruckkammer 28 des ersten Drucktransformationsspeichers 25 mit Niederdruckfluid mittels der Niederdruckpumpe 2 und Abschließen der Hochdruckkammer 28 des ersten Drucktransformationsspeichers 25, das Füllen der Niederdruckkammer 27 des ersten Drucktransformationsspeichers 25 mit Niederdruckfluid mittels der Niederdruckpumpe 2 und das Transformieren des Niederdruckfluids in der Hochdruckkammer 28 des ersten Drucktransformationsspeichers 25 in Hochdruckfluid mittels des ersten Drucktransformationsspeichers 25 aufgrund der unterschiedlichen Wirkflächen der Kolben 29 und 30.
-
In der dritten Stufe, die in 5 gezeigt ist, befinden sich die beiden Ventile 23, 24, im Unterschied zur ersten Stufe gemäß 3, in einer solchen Schaltstellung, dass nunmehr die Niederdruckkammer 27 des zweiten Drucktransformationsspeichers 26 über die Leitung 46 mit der Leitung 47 zur Kühlung verbunden ist. Bei diesem dritten Schritt erfolgt das Versorgen der Aktorik 44 mit Hochdruckfluid aus der Hochdruckkammer 28 des ersten Drucktransformationsspeichers 25, das Füllen der Hochdruckkammer 28 des zweiten Drucktransformationsspeichers 26 mit Niederdruckfluid mittels der Niederdruckpumpe 2, ferner das Entlassen von Niederdruckfluid aus der Niederdruckkammer 27 des zweiten Drucktransformationsspeichers 26.
-
In der vierten Stufe, die in 6 gezeigt ist, ist, im Unterschied zur zweiten Stufe gemäß 4, die mit der Niederdruckkammer 27 des zweiten Drucktransformationsspeichers 26 verbundene Leitung 46 mit der Leitung 33 zur Niederdruckpumpe 2 verbunden. Bei diesem vierten Schritt erfolgt das Versorgen der Aktorik 44 mit Hochdruckfluid aus der Hochdruckkammer 28 des ersten Drucktransformationsspeichers 25, das Beenden der Füllung der Hochdruckkammer 28 des zweiten Drucktransformationsspeichers 26 mit Niederdruckfluid mittels der Niederdruckpumpe 2 und Abschließen der Hochdruckkammer 28 des zweiten Drucktransformationsspeichers 26, das Füllen der Niederdruckkammer 27 des zweiten Drucktransformationsspeichers 26 mit Niederdruckfluid mittels der Niederdruckpumpe 2 und Transformieren des Niederdruckfluids in der Hochdruckkammer 28 des zweiten Drucktransformationsspeichers 26 in Hochdruckfluid mittels des zweiten Drucktransformationsspeichers 26.
-
An diese Schritte 1 bis 4 schließen sich die Schritte 1 bis 4, wie beschrieben an.
-
Bei diesem Hydrauliksystem sind somit zwei Speicher - die beiden Drucktransformationsspeicher 25, 26 - notwendig, da die Befüllung und Nutzung durch Aktorik 44 nicht zeitgleich stattfinden können. Nach kurzer Speicherbefüllung wird der Fluidvolumenstrom/Ölvolumenstrom auf Kühlung umgelenkt. Die Ventilstellungen gemäß 2 verdeutlichen den Kühlbetrieb.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Elektromotor
- 2
- Niederdruckpumpe
- 3
- Hochdruckpumpe
- 4
- Antriebswelle
- 5
- Niederdruckkreis
- 6
- Hochdruckkreis
- 7
- Kupplung
- 8
- Kupplung
- 9
- Gangsteller
- 10
- Gangsteller
- 11
- Gangsteller
- 12
- Gangsteller
- 13
- Gangsteller
- 14
- Speicher
- 15
- Ventil
- 16
- Ventil
- 17
- Ventil
- 18
- Ventil
- 19
- Ventil
- 20
- Ventil
- 21
- Ventil
- 22
- Parksperre
- 23
- Ventil
- 24
- Ventil
- 25
- erster Drucktransformationsspeicher
- 26
- zweiter Drucktransformationsspeicher
- 27
- Niederdruckkammer
- 28
- Hochdruckkammer
- 29
- Kolben
- 30
- Kolben
- 31
- Druckfeder
- 32
- Leitung
- 33
- Leitung
- 34
- Leitung
- 35
- Leitung
- 36
- Leitung
- 37
- Rückschlagventil
- 38
- Rückschlagventil
- 39
- Leitung
- 40
- Leitung
- 41
- Rückschlagventil
- 42
- Rückschlagventil
- 43
- Leitung
- 44
- Aktorik
- 45
- Leitung
- 46
- Leitung
- 47
- Leitung
