-
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Betätigungssystem eines Getriebes mit einer Flügelzellenpumpe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
-
Klassische Automatikgetriebe umfassen in der Regel eine einzelne Ölpumpe, die über den Fahrzeugmotor angetrieben wird. Die Einzelpumpe wird so ausgelegt, dass ein Automatikgetriebe in allen Fahrsituationen mit ausreichend Öl versorgbar ist. Bei neueren Fahrzeugsystemen, bei denen der Fahrzeugmotor im Stop-and-Go-Betrieb abgestellt und/oder während des Rollens im Leerlauf betrieben oder abgestellt wird, sind so genannte Mehrpumpensysteme zur Ölversorgung des Getriebes in Verwendung, die wenigstens zwei separate Pumpen umfassen. Auch Getriebe für Hybridanwendungen sind oftmals mit solchen Mehrpumpensystemen ausgebildet. Die einzelnen Pumpen der Mehrpumpensysteme werden bedarfsabhängig betrieben bzw. zu- oder abgeschaltet, wobei hier häufig elektromotorische Antriebe für die Pumpen zum Einsatz kommen.
-
Bei weiteren bekannten Lösungen wird das Wellenende einer Antriebswelle einer Einzelpumpe in Kombination mit Freiläufen wechselweise oder durch Überlagerungsantriebe mit variierenden Drehzahlen angetrieben. Mit diesen Lösungen ist eine Schmierung und Kühlung des Getriebes bei rollendem Fahrzeug auch bei abgestelltem Fahrzeugmotor sicherstellbar. Des Weiteren können während eines Rollens eines Fahrzeuges bei gleichzeitig abgestelltem Fahrzeugmotor Gänge im Bereich eines Automatikgetriebes nachgeführt werden, so dass der Fahrzeugmotor beim Wiederstart verzögerungsfrei in Kombination mit der passenden Gangstufe betreibbar ist.
-
Aus der
DE 199 23 154 A1 ist ein hydraulisches Betätigungssystem mit einer Pumpe bekannt. Die Pumpe kann beispielsweise als Zahnradpumpe, Flügelzellenpumpe oder als Mehrkolbenpumpe mit positiver Verdrängung ausgeführt sein. Eine Antriebswelle der Pumpe weist in beide Richtungen seitwärts von der Pumpe weg. Auf der einen Seite der Pumpe ist die Antriebswelle über ein Räderwerk und einen ersten Freilaufmechanismus mit einem Motor oder einem Getriebe eines Fahrzeugs verbunden. Auf der anderen Seite der Pumpe ist die Antriebswelle über einen zweiten Freilaufmechanismus mit einem Elektromotor gekoppelt. Die Freilaufmechanismen können jede geeignete Form aufweisen und beispielsweise als Freilaufkupplungen ausgeführt sein. Durch den Einsatz solcher Freilaufkupplungen besteht die Möglichkeit, dass das Räderwerk und der Elektromotor die Pumpenwelle in eine Richtung drehen, während die Wirkverbindung zwischen der Pumpenwelle und dem Elektromotor getrennt ist.
-
Die vorstehend näher beschriebenen Lösungen sind in einem sehr bauraumbeschränkten Frontquergetriebe nur mit erheblichem konstruktiven Aufwand zur Schmierung, Kühlung und Gangnachführung insbesondere während eines Fahrzeugrollens bei abgestelltem Fahrzeugmotor verwendbar.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Stand der Technik in vorteilhafter Weise weiterzubilden.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem hydraulischen Betätigungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
-
Das erfindungsgemäße hydraulische Betätigungssystem eines Getriebes umfasst eine Pumpe. Eine Antriebswelle der Pumpe ist im Bereich ihres einen Endes über einen Freilauf mit einem Elektromotor in Wirkverbindung bringbar. Im Bereich ihres zweiten Endes ist die Antriebswelle über einen weiteren Freilauf mit einer Welle des Getriebes oder einer Welle einer Antriebsmaschine koppelbar. Die Antriebswelle der Pumpe wird jeweils über den Freilauf angetrieben, dessen Antriebsseite die jeweils höhere Drehzahl aufweist.
-
Das hydraulische Betätigungssystem ist aufgrund der Tatsache, dass der weitere Freilauf über eine Kettenradstufe mit der Welle des Getriebes oder der Antriebsmaschine in Wirkverbindung bringbar ist, mit konstruktiv geringem Aufwand und ohne ein Gesamtgewicht eines Getriebes in unerwünschtem Umfang zu erhöhen, in bestehende Getriebe- und Fahrzeugsysteme implementierbar. Die Verwendung der Kettenradstufe bietet auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, die Pumpe jeweils im Bereich von bereits vorhandenen Bauräumen bestehender Getriebesysteme anzuordnen, auch wenn hierfür ein entsprechender Achsversatz zwischen der Antriebswelle der Pumpe und der Welle des Getriebes oder der Antriebsmaschine zu überbrücken ist. Die Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle der Pumpe bzw. dem weiteren Freilauf und der Welle des Getriebes oder der Antriebsmaschine ist über die Kettenradstufe auch dann realisierbar, wenn zwischen dem Bauraum, in dem die Pumpe angeordnet ist, und der Welle nur wenig Bauraum für die Wirkverbindung zur Verfügung steht.
-
Wenn der Freilauf über eine Zahnradstufe einer Übersetzungseinheit mit der elektrischen Maschine in Verbindung steht, ist ein Achsversatz zwischen der elektrischen Maschine und der Antriebswelle der Pumpe überbrückbar. Des Weiteren ist ein Antriebsmoment der elektrischen Maschine transformierbar und die elektrische Maschine mit geringer Leistung auslegbar und bauraumgünstig ausführbar.
-
Steht auch der Freilauf über eine Kettenradstufe mit der elektrischen Maschine in Verbindung, ist das hydraulische Betätigungssystem mit hohem Freiheitsgrad und mit geringem Bauraumbedarf bei gleichzeitig geringem Eigengewicht in bestehende Getriebesysteme bzw. Fahrzeugsysteme integrierbar.
-
Bei einer weiteren bauraumgünstigen Ausführungsform des hydraulischen Betätigungssystems kann die Pumpe als Flügelzellenpumpe ausgebildet sein.
-
Der elektrische Antrieb der Pumpe über die elektrische Maschine ist über den Freilauf bei abgestelltem Verbrennungsmotor möglich. Im Unterschied hierzu wird ein Mitschleppen der elektrischen Maschine über den Freilauf verhindert, wenn die Antriebsmaschine mit der Antriebswelle der Pumpe in Wirkverbindung steht. Dadurch ist gewährleistet, dass entsprechende Schleppverluste und unerwünschte Induktionsströme vermieden werden.
-
Es wird entweder die elektrische Maschine oder die Antriebsmaschine für den Antrieb der Pumpe verwendet. Eine Überlagerung der beiden Antriebe wird über die Freiläufe vermieden. Um das hydraulische Betätigungssystem innerhalb des im Getriebe zur Verfügung stehenden Bauraumes oder innerhalb des mit dem Fahrzeugantriebsstrang ausgeführten Fahrzeuges anordnen zu können, kann die Anordnung so gewählt werden, dass die Antriebswelle der Pumpe auf beiden Seiten aus der Pumpe herausragt. Je nach Einsatzbedingung wird die Antriebswelle der Pumpe von einem der beiden Wellenenden direkt oder indirekt über den jeweiligen Antrieb angetrieben. Im vorliegenden Fall wird entweder ein Wellenende über die vorzugsweise als Verbrennungsmotor ausgebildete Antriebsmaschine und eine Kettenradstufe oder ausgehend vom gegenüberliegenden Wellenende vorzugsweise über eine Getriebestufe von der elektrischen Maschine angetrieben.
-
Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Betätigungssystems angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden.
-
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
-
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematisierte Darstellung eines Fahrzeugantriebsstranges mit einer Antriebsmaschine, mit einem Getriebe und mit einem Abtrieb.
-
In der Figur ist ein Fahrzeugantriebsstrang 1 mit einer Antriebsmaschine 2, mit einem Getriebe 3 und mit einem Abtrieb 4 gezeigt. Die Antriebsmaschine 2 ist vorliegend als Brennkraftmaschine ausgebildet und kann bei weiteren Ausführungsformen des Fahrzeugantriebsstranges 1 auch mehrere Antriebsmaschinen aufweisen. Dabei ist es denkbar, dass die Antriebsmaschine 2 eine Kombination aus wenigstens einer Brennkraftmaschine und wenigstens einer elektrischen Maschine umfasst.
-
Das Getriebe 3 ist als Automatgetriebe ausgebildet, innerhalb dem mehrere Übersetzungen einlegbar sind. Übersetzungswechsel werden im Getriebe 3 mittels hydraulisch betätigbaren und in der Zeichnung nicht näher dargestellten Schaltelementen, wie Bremsen oder Kupplungen durchgeführt. Die dafür erforderliche hydraulische Versorgung des Getriebes 3 erfolgt über ein hydraulisches Betätigungssystem 5, das eine Pumpe 6 aufweist. Die Pumpe 6 ist beispielsweise als bauraumgünstige Flügelzellenpumpe ausgebildet, deren Antriebswelle 7 in axialer Richtung beidseits aus der Pumpe 6 vorkragt. Die Antriebswelle 7 ist im Bereich beider Enden 7A und 7B jeweils mit einem Freilauf 8, 9 verbunden.
-
Dabei steht die Antriebswelle 7 über einen ersten Freilauf 8 der beiden Freiläufe 8, 9 und eine mit einer Kettenradstufe 10 ausgebildete Koppeleinheit 11 mit einer Welle 12 des Getriebes 3 in Wirkverbindung, wenn die Drehzahl einer Antriebsseite 8A des ersten Freilaufes 8 größer ist als die Drehzahl einer Antriebsseite 9A des zweiten Freilaufes 9. Die Welle 12 stellt vorliegend die Getriebeeingangswelle des Getriebes 3 dar und ist mit einer Antriebswelle 17 der Antriebsmaschine 2 verbunden. Ist die Drehzahl der Antriebsseite 9A des zweiten Freilaufes 9 größer als die Drehzahl der Antriebsseite 8A des ersten Freilaufes 8, wird die Antriebswelle 7 der Pumpe 6 von einer über eine Koppeleinheit 13 mit der Antriebsseite 9A des zweiten Freilaufes 9 verbundenen elektrischen Maschine 14 angetrieben.
-
Hiervon abweichend kann es auch vorgesehen sein, dass die Antriebsseite 8A des ersten Freilaufes 8 in nicht näher dargestelltem Umfang über die Kettenradstufe 10 direkt mit der Antriebswelle 17 verbunden ist.
-
Die Koppeleinheit 13 ist bei dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel mit einer Zahnradstufe 15 ausgebildet. In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles kann es auch vorgesehen sein, dass die Koppeleinheit 13 eine Kettenradstufe umfasst.
-
Im Betrieb des Fahrzeugantriebsstranges 1 saugt die Pumpe 6 Öl aus einem Ölreservoir 16 an und fördert das Öl in Richtung eines Ölkreislaufes des Getriebes 3, über den die Schaltelemente des Getriebes hydraulisch betätigbar und Bereiche des Getriebes 3 zur Schmierung und Kühlung mit Öl beaufschlagbar sind. Dabei ist die Pumpe 6 während nicht ausreichender Drehzahlen der Welle 12 des Getriebes 3 von der elektrischen Maschine 14 antreibbar. Damit ist das Getriebe 3 von der Pumpe 6 mit dem für die Darstellung der Funktionsweise des Getriebes 3 erforderlichen Ölvolumenstrom versorgbar.
-
Wenn der zweite Freilauf 9 sperrbar und die elektrische Maschine 14 auch als Generator betreibbar ist, ist während eines wellenseitigen Antriebs der Pumpe 6 über den ersten Freilauf 8 auch die elektrische Maschine 14 über den zweiten Freilauf 9 und die Koppeleinheit 13 antreibbar, so dass in deren Bereich elektrische Energie erzeugbar ist.
-
Für den Fall, dass der erste Freilauf 8 sperrbar ist und die elektrische Maschine 14 mit entsprechender Leistungsfähigkeit ausgelegt ist, besteht wiederum die Möglichkeit das Antriebsmoment der elektrischen Maschine 14 nicht nur für den Antrieb der Pumpe 6 zu nutzen. Dann kann auch die Antriebsmaschine 2 und/oder der Abtrieb 4 von der elektrischen Maschine 14 mit Drehmoment beaufschlagt werden. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Antriebsmaschine 2 mittels der elektrischen Maschine 14 in einen zugeschalteten oder in einen abgeschalteten Betriebszustand überführt wird. Des Weiteren besteht dann auch die Möglichkeit, einen rein elektrischen Fahrbetrieb eines mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 ausgeführten Fahrzeuges darzustellen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fahrzeugantriebsstrang
- 2
- Antriebsmaschine
- 3
- Getriebe
- 4
- Abtrieb
- 5
- hydraulisches Betätigungssystem
- 6
- Pumpe
- 7
- Antriebswelle der Pumpe
- 7A, 7B
- Ende der Antriebswelle der Pumpe
- 8
- Freilauf
- 8A
- Antriebsseite des Freilaufs
- 9
- Freilauf
- 9A
- Antriebsseite des Freilaufs
- 10
- Kettenradstufe
- 11
- Koppeleinheit
- 12
- Welle des Getriebes
- 13
- Koppeleinheit
- 14
- elektrische Maschine
- 15
- Zahnradstufe
- 16
- Ölreservoir
- 17
- Antriebswelle der Antriebsmaschine
-
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
-
