DE102018214330A1

DE102018214330A1 - Pumpeneinrichtung für Hydrauliksystem zur Fahrzeuggetriebeschaltung

Info

Publication number: DE102018214330A1
Application number: DE102018214330.7A
Authority: DE
Inventors: Rainer Novak; Tobias Pfleger; Matthias Merkle
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-08-24
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2020-02-27

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich eine Pumpeneinrichtung für ein Hydrauliksystem zum Schalten eines Fahrzeuggetriebes, aufweisend eine Hydraulikpumpe mit einem Pumpenzulauf, der mit einem Hydrauliksumpf in hydraulische Wirkverbindung gebracht werden kann, einem Pumpenablauf zum Abgeben eines Förderstroms, sowie einer ersten und einer zweiten hydraulischen Steuerschnittstelle, wobei durch Anpassen eines hydraulischen Differenzdrucks zwischen diesen das Verdrängungsvolumen der Hydraulikpumpe angepasst werden kann, ein hydraulisches Pumpenventil mit einem Sumpfanschluss, der mit dem Hydrauliksumpf in hydraulische Wirkverbindung gebracht werden kann, einem Pumpenanschluss, der mit dem Pumpenablauf in hydraulischer Wirkverbindung ist, sowie einem ersten und einem zweiten Steueranschluss, wobei der erste Steueranschluss mit der ersten Steuerschnittstelle und der zweite Steueranschluss mit der zweiten Steuerschnittstelle der Pumpe in hydraulischer Wirkverbindung ist, wobei das Pumpenventil ferner einen Schieber aufweist, über den auf Basis der an dem Sumpfanschluss und dem Pumpenanschluss bereitgestellten Hydraulikdrücke durch Verschiebung desselben verschiedene Differenzdrücke an den Steuerschnittstellen der Hydraulikpumpe bereitgestellt werden können. Gekennzeichnet ist die Pumpeneinrichtung dadurch, dass das Pumpenventil einen Aktuator aufweist, mit dem unmittelbar eine Kraft auf den Schieber zum Verstellen desselben aufgebracht werden kann.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pumpeneinrichtung für ein Hydrauliksystem zum Schalten eines Fahrzeuggetriebes. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Hydrauliksystem mit solch einer Pumpeneinrichtung und auf ein Fahrzeuggetriebe mit solch einem Hydrauliksystem.
Stand der Technik
Schaltkräfte zum Schalten von automatischen Fahrzeuggetrieben können mittels eines Hydrauliksystems erzeugt werden. Hierfür kann das Hydrauliksystem eine Pumpeneinrichtung aufweisen, über welche unterschiedliche hydraulische Volumenströme gefördert werden können. So bezieht sich die DE 10 2012 202 904 A1 beispielsweise auf eine Pumpeneinrichtung mit einer Flügelzellenpumpe, die ein einstellbares Verdrängungsvolumen aufweist. Das Verdrängungsvolumen kann über ein hydraulisches Pumpenventil eingestellt werden, indem ein zwischen zwei Anschlüssen des Ventils vorhandener Differenzdruck verändert wird. Der Differenzdruck kann wiederum über eine verstellbare Blende eingestellt werden, die über einen hydraulischen Steuerkreis verstellt wird. Zum Verändern des Verdrängungsvolumens der Flügelzellepumpe wird daher ein elektrisches Steuersignal an den hydraulischen Steuerkreis gegeben, über den eine Verstellung der Blende eingeleitet wird. Aufgrund der Blendenverstellung wird ein an den Anschlüssen des Pumpenventils vorhandener Differenzdruck verändert, was in einer Ventilverstellung und damit einem veränderten Verdrängungsvolumen resultiert.
Darstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pumpeneinrichtung für ein Hydrauliksystem zum Schalten eines Fahrzeuggetriebes. Das Fahrzeuggetriebe kann ein Automatikgetriebe sein. Das Fahrzeuggetriebe kann verschiedene Gänge mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen bereitstellen. Ebenso kann das Fahrzeuggetriebe eine oder mehrere Kupplungen aufweisen, mit der/denen beispielsweise eine mechanische Wirkverbindung zwischen einer Antriebsmaschine des Fahrzeugs und den Fahrzeugrädern hergestellt werden kann. Die Antriebsmaschine kann ein Verbrennungsmotor, ein Elektromotor und/oder eine sonstige Antriebsmaschine sein. Bei dem Fahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen, ein Nutzfahrzeug, eine Arbeitsmaschine, beispielsweise eine Bau- oder Landmaschine, oder um ein sonstiges Fahrzeug handeln.
Sind zwei Elemente mechanisch wirkverbunden, so sind diese unmittelbar oder mittelbar derart miteinander gekoppelt, dass eine Bewegung des einen Elements eine Reaktion des anderen Elements bewirkt. Zwischen den Elementen können dabei weitere Elemente vorgesehen sein. Sind zwei Elemente hingegen hydraulisch wirkverbunden, so liegt eine unmittelbare oder mittelbare hydraulische Verbindung zwischen diesen Elementen vor, sodass durch das erste Element strömendes Hydraulikfluid auch durch das zweite Element strömt. Zwischen den zwei Elementen können dabei neben Hydraulikleitungen auch weitere Komponenten vorgesehen sein. Sind zwei Elemente hingegen direkt hydraulisch miteinander verbunden, so sind zwischen diesen Elementen neben Hydraulikleitungen keine weiteren Komponenten zum Steuern und/oder Beeinflussen des Hydraulikfluids angeordnet. Hydraulikleitungen können Hydraulikschläuche und/oder Hydraulikrohre aufweisen.
Die Pumpeneinrichtung umfasst eine Hydraulikpumpe mit einem Pumpenzulauf, der mit einem Hydrauliksumpf in hydraulische Wirkverbindung gebracht werden kann, und einen Pumpenablauf zum Abgeben eines hydraulischen Förderstroms. Über einen Zulauf strömt Hydraulikfluid zu einem Bauteil hin, über einen Ablauf vom Bauteil weg. Die Hydraulikpumpe ist eine Pumpe mit verstellbarem Verdrängungsvolumen. Das Verdrängungsvolumen ist ein Maß für das Fördervolumen, welches während einer Umdrehung der Antriebswelle der Pumpe gefördert werden kann. Unter einem Hydrauliksumpf wird ein offener mit der Atmosphäre verbundener Behälter zur Aufnahme von Hydraulikflüssigkeit verstanden. Eine Anbindung an den Hydrauliksumpf kann im Rahmen der Erfindung mittels eines über dem Hydraulikfluidspiegel endenden Anschlusses erfolgen.
Darüber hinaus weist die Hydraulikpumpe eine erste und eine zweite hydraulische Steuerschnittstelle auf. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Hydraulikpumpe so ausgebildet, dass durch Anpassung des Differenzdrucks zwischen den beiden Steuerschnittstellen das Verdrängungsvolumen der Hydraulikpumpe und damit der abgegebene Förderstrom verändert werden können. Unter einem Differenzdruck zwischen zwei Abschnitten wird eine Differenz zwischen den an den beiden Abschnitten jeweils anliegenden Drücken verstanden. Die Hydraulikpumpe kann eine Flügelzellenpumpe sein.
Ferner umfasst die Pumpeneinrichtung ein hydraulisches Pumpenventil mit einem Sumpfanschluss, der mit dem Hydrauliksumpf in hydraulische Wirkverbindung gebracht werden kann, und einem Pumpenanschluss, der mit dem Pumpenablauf in hydraulischer Wirkverbindung steht. Das Pumpenventil kann als Proportionalventil ausgebildet sein. Ferner weist das hydraulische Pumpenventil einen ersten und einen zweiten Steueranschluss auf, wobei der erste Steueranschluss mit der ersten Steuerschnittstelle und der zweite Steueranschluss mit der zweiten Steuerschnittstelle der Pumpe in hydraulischer Wirkverbindung steht. Durch Verstellung eines Schiebers des Pumpenventils kann auf Basis der am Sumpfanschluss und am Druckanschluss bereitgestellten Hydraulikdrücke ein Differenzdruck zwischen dem ersten und zweiten Steueranschluss und damit der ersten und zweiten Steuerschnittstelle angepasst werden. Durch Verstellung des Schiebers kann folglich das Verdrängungsvolumen der Pumpe verstellt werden.
Gekennzeichnet ist das Pumpenventil der vorliegenden Erfindung durch einen Aktuator, mit dem unmittelbar eine Kraft auf den Schieber zum Verstellen desselben aufgebracht werden kann. Unter einem Aktuator wird ein Antriebselement verstanden, das eine für sich abgeschlossene Einheit, insbesondere ein einziges Bauteil, darstellt und elektrische Signale in eine Kraft transformieren kann. Die Kraft wird auf den Schieber unmittelbar aufgebracht, also ohne zuvor auf ein anderes Medium, beispielsweise ein Hydraulikfluid zu wirken, welches dann wiederum eine Kraft auf den Schieber überträgt. Der Aktuator kann in und/oder an dem Pumpenventil vorgesehen beziehungsweise angebracht sein.
Mittels des Aktuators wird ein schnelles Verstellen des Schiebers und damit ein schnelles Anpassen des Verdrängungsvolumens der Hydraulikpumpe ermöglicht. So ist für die Verstellung des Schiebers insbesondere kein Durchlaufen von mehreren Kaskaden erforderlich, bei dem ein elektrisches Signal zunächst ein Ventil in einem hydraulischen Steuerkreis verstellt, was zu einer Anpassung eines Blendenquerschnitts führt. Der angepasste Blendenquerschnitt kann wiederum zu einer Veränderung eines auf den Schieber wirkenden Differenzdrucks führen, der in einer Verstellung des Schiebers resultiert. Darüber hinaus können durch den Aktuator hohe Kräfte auf den Schieber aufgebracht werden, um so beispielsweise harte Partikel in Spalten des Pumpenventils zu zermahlen und damit ein ideales Laufverhalten des Ventils sicherzustellen.
Der Aktuator kann den Schieber in eine Richtung verstellen, die mit einer Verdrängungsvolumenerhöhung einhergeht. Genauer gesagt kann der Aktuator auf den Schieber eine Kraft aufbringen, die zu einer Verschiebung des Schiebers führt, welche wiederum mit einem das Verdrängungsvolumen der Pumpe erhöhenden Differenzdruck an den Steuerschnittstellen der Pumpe einhergeht. So ist ein besonders schnelles Aufregeln des Durchflusses aus einem energieminimalen Zustand, beispielsweise einem ECO- oder Sleep-Modus, oder beim Ausführen einer Tip-Schaltung durch den Fahrer möglich. Im Ergebnis wird so ein dynamischeres und agileres Schalten ermöglicht.
Der Aktuator kann den Schieber ferner in eine Richtung verstellen, die mit einer Verdrängungsvolumenverringerung einhergeht. So wird auch ein besonders schnelles Abregeln des Pumpendurchflusses erlaubt.
Im Rahmen einer Ausführungsform ist es ferner möglich, dass das Pumpenventil ein Federelement aufweist, welches den Schieber in Richtung des maximalen Verdrängungsvolumens der Pumpe vorspannt. Der Aktuator kann dabei so ausgelegt sein, dass er eine Gegenkraft zur Federkraft erzeugt, um so eine Verringerung des Verdrängungsvolumens zu ermöglichen. Dabei kann die Feder so ausgebildet sein, dass sie den Schieber in allen bestimmungsgemäßen Zuständen der Pumpeneinrichtung zur maximalen Verdrängungsvolumenstellung vorspannt. Somit ist sichergestellt, dass bei Beschädigung des Aktuators oder sonstiger Einrichtungen immer ein maximales Fördervolumen gefördert wird.
Der Aktuator kann ferner ausgebildet sein, um eine elektromagnetische Kraft zu erzeugen, welche unmittelbar auf den Schieber aufgebracht wird. Hierfür kann der Aktuator eine oder mehrere Spulen aufweisen, wobei eine Spule auf dem Schieber vorgesehen sein kann. So ist eine besonders kompakte Integration des Aktuators in das Pumpenventil möglich. Ebenso kann so ein besonders schnelles Verstellen des Schiebers mit hoher Effizienz ermöglicht werden. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass der Aktuator eine hydraulische, pneumatische, mechanische und/oder sonstige Kraft auf den Schieber aufbringen kann.
Im Rahmen einer Ausführungsform weist die Pumpeneinrichtung ferner eine verstellbare Blende mit einem Blendenzulauf, der mit dem Pumpenablauf in hydraulischer Wirkverbindung steht, und einem Blendenablauf auf. Das Pumpenventil weist ferner einen Blendenanschluss auf, der mit dem Blendenablauf in hydraulischer Wirkverbindung steht. Über die Blende können ein Strömungsquerschnitt und damit ein Druckabfall über die Blende verstellt werden. Die Pumpeneinrichtung kann ferner so ausgebildet sein, dass durch Verstellung der Blende ein Differenzdruck zwischen dem Pumpenanschluss und dem Blendenanschluss des Pumpenventils verändert werden kann. Diese Veränderung des Differenzdrucks kann wiederum zu einer Verstellung des Schiebers und damit einer Änderung des Verdrängungsvolumens der Pumpe führen. Im Ergebnis kann damit in dieser Ausführungsform der Schieber auch durch Verstellung der Blende mittelbar und zusätzlich zur unmittelbaren Verstellung mit dem Aktuator verstellt werden. Über die mittelbare Differenzdruckverstellung des Schiebers ist eine sanfte und genaue Einstellung des Verdrängungsvolumens möglich. Somit kann beispielsweise der Schieber mittels des Aktuators schnell in den Bereich seiner Sollposition verstellt und anschließend mittels der mittelbaren Differenzdruckverstellung über die Blende genau auf seine Sollposition eingesteuert werden.
Die Pumpeneinrichtung kann ferner einen hydraulischen Steuerkreis mit einem hydraulischen Steuerventil aufweisen, über welchen die Blende verstellt werden kann. Im Rahmen dieser Ausführungsform wird die Blende folglich durch Beaufschlagung mit einer hydraulischen Kraft verstellt.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Hydrauliksystem zum Schalten eines Fahrzeuggetriebes mit einer Pumpeneinrichtung nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso bezieht sich die Erfindung auf ein Fahrzeuggetriebe mit solch einem Hydrauliksystem. Bei dem Fahrzeuggetriebe kann es sich um ein Doppelkupplungsgetriebe handeln. Hinsichtlich des Verständnisses der einzelnen Merkmale und deren Vorteile wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Figurenliste

1 zeigt schematisch ein Hydrauliksystem zum Schalten eines Fahrzeuggetriebes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Pumpeneinrichtung des Hydrauliksystems auf 1.
3 zeigt ein Pumpenventil der Pumpeneinrichtung aus 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt ein Pumpenventil der Pumpeneinrichtung aus 2 gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
In 1 ist ein schematischer Aufbau eines Hydrauliksystems 1 zum Schalten eines Fahrzeuggetriebes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. In der vorliegenden Ausführungsform dient das Hydrauliksystem 1 dem Schalten eines Doppelkupplungsgetriebes eines Personenkraftwagens mit neun Vorwärts- und einem Rückwärtsgang.
Wie in 1 gezeigt, umfasst das Hydrauliksystem 1 der vorliegenden Ausführungsform eine Pumpeneinrichtung 2 zum Erzeugen eines Systemdrucks in einem Systemdruckkanal 3. Der Systemdruckkanal 3 umfasst einen ersten Abschnitt 3.1 und einen zweiten Abschnitt 3.2. Der erste Abschnitt 3.1 ist hydraulisch direkt mit der Pumpeneinrichtung 2 verbunden und kann durch diese mit Hydraulikfluid gespeist werden. Ferner umfasst das Hydrauliksystem 1 ein Positionsventil 4, das in der vorliegenden Ausführungsform als ein Wegeventil mit zwei Schaltstellungen ausgebildet ist. Der zweite Abschnitt 3.2 des Systemdruckkanals 3 ist mit dem ersten Abschnitt 3.1 hydraulisch wirkverbunden, wenn sich das Positionsventil 4 in einer ersten Schaltstellung befindet. Befindet sich das Positionsventil 4 in einer zweiten Schaltstellung, ist der zweite Abschnitt 3.2 über ein Druckbegrenzungsventil 5 mit einem Hydrauliksumpf 6 hydraulisch wirkverbunden. Gesteuert über das Positionsventil 4 kann der Druck im zweiten Abschnitt 3.2 damit entweder über den ersten Abschnitt 3.1 des Systemdruckkanals 3 auf Systemdruck gebracht werden oder durch die hydraulische Wirkverbindung mit dem Sumpf 6 bis auf einen Minimaldruck abgebaut werden. Der Minimaldruck wird durch das Druckbegrenzungsventil 5 festgelegt.
Darüber hinaus umfasst das Hydrauliksystem 1 einen Steuerdruckkanal 7, der über ein Druckreduzierungsventil 8 mit dem ersten Abschnitt 3.1 des Systemdruckkanals 3 hydraulisch wirkverbunden ist. Das Druckreduzierungsventil 8 ist vorliegend als Proportionalwegeventil ausgebildet, um den Systemdruck in dem Systemdruckkanal 3 auf einen Steuerdruck in dem Steuerdruckkanal 7 reduzieren zu können.
Darüber hinaus umfasst das Hydrauliksystem 1 eine Parksperreneinrichtung 9 zum Betätigen einer Parksperre und eine Sperrkupplungseinrichtung 10 zum Betätigen einer Differentialsperre. Die Parksperreneinrichtung 9 und die Sperrkupplungseinrichtung 10 weisen jeweils einen Hydraulikzylinder 11 beziehungsweise 12 auf, der jeweils mit einem Proportionalwegeventil 13 beziehungsweise 14 mit jeweils zwei Endstellungen hydraulisch wirkverbunden ist. Das Proportionalwegeventil 13 der Parksperreneinrichtung 9 stellt in einer ersten Endstellung eine hydraulische Wirkverbindung mit dem zweiten Abschnitt 3.2 des Systemdruckkanals 3 und in einer zweiten Endstellung eine hydraulische Wirkverbindung mit dem Hydrauliksumpf 6 her. Das Proportionalwegeventil 14 der Sperrkupplungseinrichtung 10 stellt in einer ersten Endstellung eine hydraulische Wirkverbindung mit dem ersten Abschnitt 3.1 des Systemdruckkanals 3 und in einer zweiten Endstellung eine hydraulische Wirkverbindung mit dem Hydrauliksumpf 6 her. Die Parksperreneinrichtung 9 und die Sperrkupplungseinrichtung 10 weisen ferner jeweils einen hydraulischen Steuerkreis mit einem Steuerventil 15 beziehungsweise 16 auf, über welches das jeweilige Proportionalwegeventil 13, 14 mit hydraulischem Druck zur Verstellung desselben beaufschlagt und beabschlagt werden kann. Die Steuerventile 15, 16 sind jeweils hydraulisch mit dem Steuerdruckkanal 7 direkt verbunden und als elektrisch angesteuerte Proportionalwegeventile ausgebildet.
Ferner umfasst das Hydrauliksystem 1 eine Kühl- und Schmiereinrichtung 17, die beispielsweise dem Kühlen der im Folgenden beschriebenen Doppelkupplungseinrichtung dient und mit Hydraulikfluid durch die Pumpeneinrichtung 2 versorgt wird.
Darüber hinaus weist das Hydrauliksystem 1 eine Gangschalteinrichtung 18 zum Schalten der neun Vorwärts- und des einen Rückwärtsgangs auf. Hierfür weist die Gangschalteinrichtung fünf Gangzylinder 19, 20, 21, 22, 23 auf, die als doppeltwirkende Hydraulikzylinder ausgebildet sind und über zwei Gangventile 24, 25 und eine Schalteinrichtung verstellt werden können. Die Gangventile 24, 25 sind als Proportionalwegeventile mit zwei Endstellungen ausgebildet. In einer ersten Endstellung erlauben sie eine hydraulische Wirkverbindung der Schalteinrichtung und damit der Hydraulikzylinder mit dem ersten Abschnitt 3.1 des Systemdruckkanals. In einer zweiten Endstellung erlauben sie eine hydraulische Wirkverbindung mit dem Hydrauliksumpf 6. Die Schalteinrichtung weist in der vorliegenden Ausführungsform zwei Wegeventile 26, 27 mit jeweils sechs Schaltstellungen und ein Wegeventil 28 mit acht Schaltstellungen auf. Die Wegeventile 26, 27, 28 sind jeweils zur Verstellung derselben über ein elektrisch angesteuertes hydraulisches Steuerventil 29, 30, 31, das jeweils hydraulisch an den Steuerdruckkanal 7 angebunden ist, mit Druck beaufschlagbar. Die Gangventile 24, 25 sind jeweils über ein elektrisch angesteuertes Steuerventil 32, 33 zum Verstellen derselben mit hydraulischem Druck beaufschlagbar. Die Steuerventile 32, 33 sind jeweils als Proportionalwegeventile ausgebildet und hydraulisch mit dem Steuerdruckkanal 7 verbunden.
Ferner umfasst das Hydrauliksystem 1 eine Doppelkupplungseinrichtung 34. Die Doppelkupplungseinrichtung 34 weist einen ersten und einen zweiten Kupplungszylinder 35, 36 auf, der in der vorliegenden Ausführungsform als einfachwirkender Hydraulikzylinder ausgebildet ist. Mit den Kupplungszylindern 35, 36 ist jeweils eine Kupplung des Doppelkupplungsgetriebes in mechanischer Wirkverbindung. Durch Verstellung der Kupplungszylinder 35, 36 können die Kupplungen demnach geschaltet werden. Über die Kupplungen kann wiederum eine mechanische Wirkverbindung zwischen einer nicht gezeigten Antriebsmaschine des Fahrzeugs und den über die Gangschalteinrichtung 18 geschalteten Gänge hergestellt werden. Die Kupplungszylinder 35 beziehungsweise 36 stehen jeweils in hydraulischer Wirkverbindung mit einem Kupplungsventil 37 beziehungsweise 38. Die Kupplungsventile 37, 38 sind jeweils als Proportionalwegeventile mit zwei Endstellungen ausgebildet. In der ersten Endstellung kann über die Kupplungsventile 37, 38 eine hydraulische Wirkverbindung der Kupplungszylinder 35, 36 zum zweiten Abschnitt 3.2 des Systemdruckkanals 3 hergestellt werden. In der zweiten Endstellung wird eine hydraulische Wirkverbindung der Kupplungszylinder 35, 36 zum Hydrauliksumpf 6 hergestellt. Die Doppelkupplungseinrichtung 9 umfasst ferner zwei elektrisch betätigbare Steuerventile 39, 40, die jeweils hydraulisch an den Steuerdruckkanal 7 angebunden und als Proportionalwegeventile ausgebildet sind. Mittels der Steuerventile 39, 40 können die Kupplungsventile 37, 38 jeweils durch Druckbeaufschlagung oder -entlastung gesteuert werden.
Wie insbesondere aus 2 ersichtlich, umfasst die Pumpeneinrichtung 2 eine Hydraulikpumpe 41, die in der vorliegenden Ausführungsform als Flügelzellenpumpe ausgebildet ist. Die Flügelzellenpumpe weist einen Zulauf 42 auf, der mit dem Hydrauliksumpf 6 hydraulisch wirkverbunden ist, um Hydraulikfluid aus diesem anzusaugen. Ferner weist die Flügelzellenpumpe einen Ablauf 43 auf, über den ein durch die Pumpe geförderter Fluidstrom bereitgestellt werden kann. Die Pumpe umfasst einen nicht gezeigten Stator und einen nicht gezeigten Rotor, der mit einer Antriebsmaschine des Fahrzeugs in mechanischer Wirkverbindung steht. Durch eine Relativverschiebung von Stator und Rotor kann das Verdrängungsvolumen und damit das Fördervolumen der Pumpe verändert werden. Sind Rotor und Stator koaxial zueinander angeordnet, ist das Verdrängungsvolumen minimal. Mit steigender Exzentrizität von Rotor und Stator steigt das Verdrängungsvolumen bis zu einem Maximum an. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Flügelzellenpumpe 41 mittels einer Feder 44 in Richtung der maximalen Exzentrizität und damit des maximalen Verdrängungsvolumens vorgespannt. Darüber hinaus weist die Flügelzellenpumpe 41 eine erste und eine zweite Steuerschnittstelle 45, 46 auf. Durch Verändern eines Differenzdruckes zwischen den Steuerschnittstellen 45, 46 kann die Exzentrizität zwischen Rotor und Stator und damit das Verdrängungsvolumen der Pumpe 41 verstellt werden. Liegt an der zweiten Steuerschnittstelle 46 beispielsweise ein Druck an, der zu einer Kraft führt, welche größer als die Summe aus der durch den an der ersten Steuerschnittstelle 44 anliegenden Druck erzeugten Kraft und der Federkraft ist, wird die Flügelzellenpumpe 41 in Richtung geringerer Exzentrizität verstellt und umgekehrt.
Darüber hinaus weist die Pumpeneinrichtung 2 ein über eine Feder vorgespanntes Sperrventil 47 mit einer Sperr- und einer Durchlassstellung auf. Das Sperrventil 47 umfasst einen Zulauf 48, der mit dem Ablauf 43 der Flügelzellenpumpe 41 in direkter hydraulischer Verbindung steht, und einen Ablauf 49. Liegt der Druck am Zulauf 48 des Sperrventil 47 oberhalb eines Schwellenwerts, schaltet sich dieses automatisch in die Durchlassstellung, sodass Fluid vom Ablauf 43 der Pumpe 41 zum Ablauf 49 des Ventils 47 strömen kann. Liegt der Druck unterhalb des Schwellenwerts, drängt die Feder das Sperrventil 47 in die Sperrstellung.
Ferner umfasst die Pumpeneinrichtung 2 eine verstellbare Blende 50 mit einem Zulauf 51 und einem Ablauf 52. Der Zulauf 51 steht mit dem Ablauf 49 des Sperrventil 47 in direkter hydraulischer Verbindung. Der Ablauf 52 der Blende stellt den zuvor in Verbindung mit 1 beschriebenen Systemdruck im Systemdruckkanal 3 bereit.
Ferner umfasst die Pumpeneinrichtung 2 ein Pumpenventil 53, das vorliegend als hydraulisches Proportionalventil mit zwei Verstellkammern 54 und 55 ausgebildet ist. Die erste Verstellkammer 54 weist einen Pumpenanschluss 56 und einen Sumpfanschluss 57 auf. Der Pumpenanschluss 56 steht mit dem Ablauf 49 des Sperrventils 47 über einen Filter 58 in direkter hydraulischer Verbindung. Die zweite Verstellkammer 55 weist einen Blendenanschluss 59 und ebenfalls einen Sumpfanschluss 60 auf. Der Blendenanschluss 59 steht über einen Filter 61 mit dem Ablauf 52 der Blende 50 in direkter hydraulischer Verbindung. Die Sumpfanschlüsse 57 und 60 stehen in direkter hydraulischer Verbindung mit dem Hydrauliksumpf 6.
Mittels der Blende 50 lässt sich ein Strömungsquerschnitt verstellen, was zu einer Veränderung des Druckabfalls über der Blende 50 und damit des Drucks am Blendenanschluss 59 der zweiten Verstellkammer 55 des Pumpenventils 53 führt. Durch Verstellung der Blende 50 kann damit ein Differenzdruck zwischen dem Pumpenanschluss 56, der im Wesentlichen den Druck am Blendenzulauf 51 bereitstellt, und dem Blendenanschluss 59 erzeugt werden, der im Wesentlichen den Druck am Blendenablauf 52 bereitstellt.
Daneben umfasst das Pumpenventil 53 einen ersten und einen zweiten Steueranschluss 62, 63. Der erste Steueranschluss 62 ist in direkter hydraulischer Verbindung mit der ersten Steuerschnittstelle 45 der Pumpe 41 sowie der ersten Verstellkammer 54. Der zweite Steueranschluss 63 ist in direkter hydraulischer Verbindung mit dem zweiten Steueranschluss 46 der Pumpe 41 sowie der zweiten Verstellkammer 55.
Darüber hinaus umfasst das Pumpenventil 53 einen Schieber 64 mit zwei Endstellungen. In einer ersten Endstellung des Schiebers 64 liegt an dem ersten Steueranschluss 62 der Sumpfdruck des ersten Sumpfanschlusses 57 und an dem zweiten Steueranschluss 63 der Druck des Blendenanschlusses 59 an. In einer zweiten Endstellung des Schiebers 64 liegt am ersten Steueranschluss 62 der Druck des Pumpenanschlusses 56 und am zweiten Steueranschluss 63 der Sumpfdruck des zweiten Sumpfanschlusses 60 an. In Zwischenstellungen des Schiebers 64 liegen an dem ersten und zweiten Steueranschluss 62, 63 Drücke mit Zwischenwerten zwischen diesen Extremen an. Über Verstellung des Schiebers 64 kann damit eine Druckdifferenz zwischen der ersten 45 und zweiten Steuerschnittstelle 46 und damit das Verdrängungsvolumen der Pumpe 41 verändert werden. Befindet sich der Schieber 64 in der ersten Endstellung, weist die Pumpe 41 eine maximale Exzentrizität zwischen Rotor und Stator auf, während sie in der zweiten Endstellung eine minimale Exzentrizität bereitstellt.
Das Pumpenventil 53 weist ferner eine Feder 65 auf, welche den Schieber 64 in die erste Endstellung vorspannt. Der Schieber 64 kann dabei über das Anpassen eines Differenzdruckes zwischen dem Pumpenanschluss 56 und dem Blendenanschluss 59 verstellt werden. Wie zuvor beschrieben, kann solch ein Differenzdruck wiederum durch die verstellbare Blende 50 angepasst werden. Wird beispielsweise der Querschnitt der Blende verringert, vergrößert sich der Druckabfall über die Blende, was zu einer Verringerung des Druckes am Blendenanschluss 59 führt. Der Druck am Pumpenanschluss 56 bleibt hingegen im Wesentlichen konstant, was eine Verschiebung des Schiebers 64 entgegen der Federkraft der Feder 65 zur Folge hat. Aufgrund solch einer Verschiebung steigt der Druck an der zweiten Steuerschnittstelle 46 der Pumpe an, während er an der ersten Steuerschnittstelle 45 sinkt. Die Exzentrizität von Rotor und Stator der Flügelzellenpumpe wird damit kleiner, was ein kleineres Verdrängungsvolumen zur Folge hat. Eine Vergrößerung des Blendenquerschnitts führt zur einer umgekehrte Reaktion, also zu einer Vergrößerung des Verdrängungsvolumens. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Blende 50 über einen hydraulischen Steuerkreis verstellt, der das zuvor in Verbindung mit 1 beschriebene Steuerventil 15 umfasst. Durch Verstellung der Blende 50 über das Steuerventil 15 kann damit der Schieber 64 über Anpassung eines Differenzdrucks zwischen dem Blendenanschluss 59 und dem Pumpenanschluss 56 verstellt werden.
Darüber hinaus weist das Pumpenventil 53 der vorliegenden Ausführungsform einen Aktuator 66 zum Verstellen des Schiebers 64 auf. Der Aktuator 66 ist in der in 2 gezeigten Ausführungsform ausgebildet, um mittels einer elektromagnetischen Kraft den Schieber 64 zu verstellen. Die elektromagnetische Kraft wird dabei unmittelbar durch den Aktuator 66 auf den Schieber 64 aufgebracht. Ferner ist der Aktuator 66 eingerichtet, um eine Kraft auf den Schieber 64 in Richtung der Federkraft der Feder 65 auszuüben. Folglich kann mittels des Aktuators 66 der Schieber 64 so verstellt werden, dass sich das Verdrängungsvolumen der Pumpe 41 erhöht, um so eine schnelle Durchflussaufregelung mittels des Aktuators 66 zu realisieren.
Im Rahmen einer alternativen Ausführungsform kann der Aktuator 166 auch eine Aktuatoreinrichtung 166.1 auf der der Feder 65 abgewandten Seite des Schieber 64 und eine Aktuatoreinrichtung 166.2 auf der der Feder 65 zugewandten Seite des Schiebers 64 aufweisen, wie in 3 gezeigt. Über die Aktuatoreinrichtung 166.1 kann eine elektromagnetische Kraft in Richtung der Federkraft der Feder 65 und über die Aktuatoreinrichtung 166.2 eine elektromagnetische Kraft entgegengesetzt zur Federkraft erzeugt werden. So kann mittels des Aktuators 166 dieser alternativen Ausführungsform sowohl ein Vergrößern als auch ein Verringern des Verdrängungsvolumens der Pumpe 41 durch ein unmittelbares Aufbringen einer Verstellungskraft auf den Schieber 64 gesteuert werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist es denkbar, dass der Aktuator 266 lediglich auf der der Feder 65 zugewandten Seite des Schieber 64 vorgesehen ist. In dieser Ausführungsform ist die Feder dabei so ausgelegt, dass sie den Schieber 64 in allen bestimmungsgemäßen Betriebszuständen des Hydrauliksystems 1 in die erste Endstellung vorspannt. Mittels des Aktuators 266 kann dann eine elektromagnetische Kraft unmittelbar auf den Schieber 64 aufgebracht werden, welche der Federkraft der Feder 65 entgegengerichtet ist, um so das Verdrängungsvolumen der Pumpe 41 zu verringern.
Bezugszeichenliste

1: Hydrauliksystem
2: Pumpeneinrichtung
3, 3.1, 3.2: Systemdruckkanal
4: Positionsventil
5: Druckbegrenzungsventil
6: Hydrauliksumpf
7: Steuerdruckkanal
8: Druckreduzierungsventil
9: Parksperreneinrichtung
10: Sperrkupplungseinrichtung
11, 12: Hydraulikzylinder
13, 14: Proportionalwegeventil
15, 16, 32, 33, 39, 40: Proportionalwegesteuerventil
17: Kühl- und Schmiermitteleinrichtung
18: Gangschalteinrichtung
19, 20, 21, 22, 23: Gangzylinder
24, 25: Gangventil
26, 27: Wegeventil mit sechs Schaltstellungen
28: Wegeventil mit acht Schaltstellungen
29, 30, 31: Wegesteuerventil
34: Doppelkupplungseinrichtung
35, 36: Kupplungszylinder
37, 38: Kupplungsventil
41: Flügelzellenpumpe
42: Pumpenzulauf
43: Pumpenablauf
44: Vorspannfeder Pumpe
45, 46: Pumpensteuerschnittstelle
47: Sperrventil
48: Sperrventilzulauf
49: Sperrventilablauf
50: verstellbare Blende
51: Blendenzulauf
52: Blendenablauf
53: Pumpenventil
54, 55: Verstellkammer
56: Pumpenanschluss
57, 60: Sumpfanschluss
58, 61: Filter
59: Blendenanschluss
62, 63: Steueranschluss
64: Schieber
65: Feder Pumpenventil
66, 166, 266: Aktuator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012202904 A1 [0002]

Claims

Pumpeneinrichtung (2) für ein Hydrauliksystem (1) zum Schalten eines Fahrzeuggetriebes, aufweisend eine Hydraulikpumpe (41) mit einem Pumpenzulauf (42), der mit einem Hydrauliksumpf (6) in hydraulische Wirkverbindung gebracht werden kann, einem Pumpenablauf (48) zum Abgeben eines Förderstroms, sowie einer ersten (45) und einer zweiten hydraulischen Steuerschnittstelle (46), wobei durch Anpassen eines hydraulischen Differenzdrucks zwischen der ersten (45) und zweiten hydraulischen Steuerschnittstelle (46) das Verdrängungsvolumen der Hydraulikpumpe (41) und damit der abgegebene Förderstrom angepasst werden können; ein hydraulisches Pumpenventil (53) mit einem Sumpfanschluss (57; 60), der mit dem Hydrauliksumpf (6) in hydraulische Wirkverbindung gebracht werden kann, einem Pumpenanschluss (56), der mit dem Pumpenablauf (48) in hydraulischer Wirkverbindung ist, sowie einem ersten (62) und einem zweiten Steueranschluss (63), wobei der erste Steueranschluss (62) des Ventils (53) mit der ersten Steuerschnittstelle (45) der Pumpe (41) und der zweite Steueranschluss (63) des Ventils (53) mit der zweiten Steuerschnittstelle (46) der Pumpe (41) in hydraulischer Wirkverbindung ist; wobei das hydraulische Pumpenventil (53) ferner einen Schieber (64) aufweist, über den auf Basis der an dem Sumpfanschluss (57; 60) und dem Pumpenanschluss (56) bereitgestellten Hydraulikdrücke durch Verschiebung desselben verschiedene Differenzdrücke an den Steuerschnittstellen (45, 46) der Hydraulikpumpe (41) bereitgestellt werden können; dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenventil (53) ferner einen Aktuator (66; 166; 266) aufweist, mit dem unmittelbar eine Kraft auf den Schieber (64) zum Verstellen desselben aufgebracht werden kann.
Pumpeneinrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (66; 166) den Schieber (64) in eine Richtung verstellen kann, die mit einer Verdrängungsvolumenerhöhung der Pumpe (41) einhergeht.
Pumpeneinrichtung (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (166) den Schieber in eine Richtung verstellen kann, die mit einer Verdrängungsvolumenverringerung einhergeht.
Pumpeneinrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenventil (53) ein Federelement (65) aufweist, welches den Schieber (64) in Richtung eines maximalen Verdrängungsvolumens der Pumpe (41) vorspannt, wobei der Aktuator (266) eine Gegenkraft zur Kraft des Federelements (65) erzeugen kann, um so eine Verringerung des Verdrängungsvolumens der Pumpe (41) zu ermöglichen.
Pumpeneinrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (66; 166; 266) eine elektromagnetische Kraft zum Verstellen des Schiebers (64) erzeugen kann.
Pumpeneinrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeneinrichtung (2) ferner eine verstellbare Blende (50) mit einem Blendenzulauf (51), der mit dem Pumpenablauf (48) in hydraulischer Wirkverbindung steht, und einem Blendenablauf (52) aufweist, wobei das Pumpenventil (53) ferner einen Blendenanschluss (59) umfasst, der mit dem Blendenablauf (52) in hydraulischer Wirkverbindung steht; wobei die Pumpeneinrichtung (2) so ausgebildet ist, dass durch Verstellung der Blende (50) ein Differenzdruck zwischen dem Pumpenanschluss (56) und dem Blendenanschluss (59) des Pumpenventils (53) verändert werden kann, was zu einer Verstellung des Schiebers (64) und damit einer Änderung des Verdrängungsvolumens der Pumpe (41) führt.
Pumpeneinrichtung (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeneinrichtung (2) einen hydraulischen Steuerkreis mit einem hydraulischen Steuerventil (15) zum Verstellen der Blende (50) aufweist.
Pumpeneinrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (41) eine Flügelzellenpumpe ist.
Hydrauliksystem (1) zum Schalten eines Fahrzeuggetriebes mit einer Pumpeneinrichtung (2) nach Anspruch 8.
Fahrzeuggetriebe mit einem Hydrauliksystem (1) nach Anspruch 9.