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Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zur Steuerung einer Fluidzufuhr zu einem ersten Drehbauteil nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Außerdem betrifft die Erfindung ein Drehbauteil mit einer Ventileinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 8, ein Hybridmodul mit einer Ventileinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 9 und eine Doppelkupplung mit einer Ventileinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 10.
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Ein Schaltventil ist beispielsweise aus
DE 10 2018 112 663.8 bekannt. Darin wird eine Hydraulikeinrichtung mit einer Pumpe, die einerseits an eine Kühlmittelleitung zum Versorgen eines ersten Verbrauchers zu dessen Kühlung oder Schmierung angeschlossen ist und andererseits an eine Aktuierungsleitung zum Versorgen eines zweiten Verbrauchers, zu dessen bedarfsgerechter Betätigung angeschlossen ist, wobei die Pumpe als Reversierpumpe ausgebildet ist und ein hydraulischer Parksperrenbetätiger über ein Schaltventil gezielt wenigstens mit der Kühlmittelleitung verbindbar ist.
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In
DE 10 2018 113 316.2 wird ein Hydrauliksystem zur Versorgung mindestens einer elektrischen Maschine eines Hybridmoduls, mit einem Fluid zwecks Kühlung wenigstens eines rotierenden Bestandteils der elektrischen Maschine, sowie zur Betätigung einer Kupplungseinrichtung des Hybridmoduls beschrieben. Das Hydrauliksystem umfasst eine Volumenstromquelle, insbesondere eine Pumpe, sowie die zu kühlende elektrische Maschine und einen Kupplungsaktor zur Betätigung der Kupplungseinrichtung. Des Weiteren umfasst das Hydrauliksystem eine Schalteinrichtung, mit der sequentiell der von der Pumpe zur Verfügung gestellte Fluidvolumenstrom der elektrischen Maschine bzw. dem Kupplungsaktor zuführbar ist.
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Bei diesen Ausführungen ist eine von außen bewirkte Steuerung des Schaltventils oder der Schalteinrichtung erforderlich.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Ventileinrichtung zur Steuerung einer Fluidzufuhr zu einem ersten Drehbauteil zu verbessern. Die Fluidzufuhr zu dem Drehbauteil soll selbststeuernd erfolgen können. Die Kühlleistung bei der Kühlung des Drehbauteils soll erhöht werden. Weiterhin soll ein Drehbauteil mit einer Ventileinrichtung verbessert werden. Die Kühlleistung in einem Hybridmodul oder in einer Doppelkupplung soll erhöht werden.
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Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch eine Ventileinrichtung zur Steuerung einer Fluidzufuhr zu einem ersten Drehbauteil mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Entsprechend wird eine Ventileinrichtung zur Steuerung einer Fluidzufuhr zu einem ersten Drehbauteil vorgeschlagen, wobei die Ventileinrichtung aufweist: ein Ventil mit einem verschiebbaren Ventilelement, das wenigstens eine erste und zweite Ventilstellung einnehmen kann und die Fluidzufuhr abhängig von der Ventilstellung ist, weiterhin einen ersten Fluidweg, über den die Fluidzufuhr zu dem ersten Drehbauteil erfolgt und der einen ersten Volumenstrom aufweist und einen zweiten Fluidweg, der unter Umgehung des ersten Drehbauteils getrennt von dem ersten Fluidweg gebildet ist und der einen zweiten Volumenstrom aufweist, wobei das erste Drehbauteil mit einer Drehgeschwindigkeit um eine Drehachse drehbar ist und das Ventilelement durch die von der Drehgeschwindigkeit des ersten Drehbauteils bewirkte Fliehkraft verschiebbar ist.
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Dadurch kann die Fluidzufuhr zu dem ersten Drehbauteil selbststeuernd erfolgen. Der Steuerungsaufwand und die Fehleranfälligkeit werden verringert. Die Fluidversorgung kann vereinfacht werden.
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Das Fluid kann ein Öl oder Wasser sein. Das Fluid kann bei vorliegender Fluidzufuhr zu dem ersten Drehbauteil eine Kühlung und/oder Schmierung des ersten Drehbauteils bewirken.
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Das Ventilelement kann eine Klappe sein, die eine Fluidbohrung je nach Ventilstellung verschließen oder freigeben kann.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung liegt bei Unterschreiten einer ersten Drehgeschwindigkeit des ersten Drehbauteils ein erster Volumenstrom in dem ersten Fluidweg und ein zweiter Volumenstrom in dem zweiten Fluidweg und bei Erreichen oder Überschreiten der ersten Drehgeschwindigkeit ein dritter Volumenstrom in dem ersten Fluidweg und ein vierter Volumenstrom in dem zweiten Fluidweg vor, wobei der zweite Volumenstrom grösser als der erste Volumenstrom ist. Der zweite Volumenstrom kann grösser als der vierte Volumenstrom sein.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung nimmt das Ventil bei Unterschreiten der ersten Drehgeschwindigkeit die erste Ventilstellung und bei Erreichen oder Überschreiten der ersten Drehgeschwindigkeit die zweite Ventilstellung ein. Die erste Ventilstellung kann den ersten Fluidweg absperren. Die zweite Ventilstellung kann den ersten Fluidweg freigeben.
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In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Ventil gemeinsam mit dem ersten Drehbauteil drehbar. Das Ventil kann in dem ersten Drehbauteil eingebaut sein. Das Ventil kann in einem mit dem ersten Drehbauteil verbundenen Bauteil eingebaut sein. Das Ventil kann in einer mit dem ersten Drehbauteil, insbesondere drehfest, verbundenen Welle eingebaut sein.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung ist das Ventilelement radial verschiebbar und die erste Ventilstellung entspricht einer ersten radialen Position des Ventilelements und die zweite Ventilstellung einer zweiten radialen Position des Ventilelements. Die zweite radiale Position kann radial weiter außen liegen als die erste radiale Position.
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In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung ist das Ventilelement durch ein Federelement vorgespannt, wobei die Federkraft in radialer Richtung, insbesondere in Richtung erster Ventilstellung, wirkt. Die durch das Federelement auf das Ventilelement wirkende Federkraft ist bevorzugt grösser als die durch den Fluiddruck auf das Ventilelement wirkende Druckkraft. Dadurch kann die erste Ventilstellung auch bei anliegendem Fluiddruck beibehalten werden. Insbesondere kann das Ventil auch bei vorhandenem Fluiddruck geschlossen bleiben und der erste Fluidweg kann abgesperrt sein.
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Das Ventilelement weist eine Masse auf, durch die die zweite Ventilstellung entgegen einer oder der zuvor beschriebenen Federkraft des Federelements eingenommen werden kann. Bei Erreichen oder Überschreiten der ersten Drehgeschwindigkeit kann die Fliehkraft auf das Ventilelement gleich der oder grösser als die Federkraft sein.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung bewirkt der zweite Fluidweg eine von der Fluidzufuhr zu dem ersten Drehbauteil getrennte Fluidzufuhr zu einem zweiten Drehbauteil.
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Weiterhin wird zur Lösung wenigstens einer der zuvor genannten Aufgaben ein Drehbauteil, das um eine Drehachse drehbar ist vorgeschlagen, dem eine Ventileinrichtung zugeordnet ist, wobei die Ventileinrichtung zur Steuerung einer Fluidzufuhr zu dem Drehbauteil mit wenigstens einem der vorstehend angegebenen Merkmale ausgebildet ist.
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Das Drehbauteil kann ein Elektromotor sein. Das Drehbauteil kann der Rotor eines Elektromotors sein. Zusätzlich zu dem Drehbauteil kann ein zweites Drehbauteil angeordnet sein. Das Drehbauteil als erstes Drehbauteil kann ein erster Elektromotor und das zweite Drehbauteil kann ein zweiter Elektromotor sein. Der erste und zweite Elektromotor können konzentrisch angeordnet sein. Der erste und zweite Elektromotor können durch das Fluid gekühlt werden.
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In einem Betriebszustand kann der zweite Elektromotor ein Antriebsmoment bereitstellen, während der erste Elektromotor nichtdrehend betrieben ist. In dem ersten Betriebszustand kann das Ventil in der ersten Ventilstellung sein. Im Betrieb des ersten Elektromotors kann das Ventil in der zweiten Ventilstellung sein.
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Die Leistungsabgabe des Elektromotors ist von einer Betriebstemperatur abhängig. Bei ausreichender Kühlung kann eine hohe Leistungsabgabe erfolgen, während bei erhöhter Betriebstemperatur eine geringere Leistungsabgabe erfolgt. Je besser die Kühlung des Elektromotors durch das Fluid, umso kleiner ist die Betriebstemperatur und umso grösser kann die Leistungsabgabe des Elektromotors sein.
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Das Drehbauteil kann auch eine Reibkupplung sein. Das Drehbauteil kann ein Lamellenträger einer Reibkupplung sein. Zusätzlich zu dem Drehbauteil als erstes Drehbauteil kann ein zweites Drehbauteil angeordnet sein. Das erste Drehbauteil kann eine erste Reibkupplung und das zweite Drehbauteil kann eine zweite Reibkupplung sein. Die erste und zweite Reibkupplung können durch das Fluid gekühlt werden.
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In einem Betriebszustand kann die zweite Reibkupplung ein Drehmoment übertragen, während die erste Reibkupplung geöffnet ist. In dem ersten Betriebszustand kann das Ventil in der ersten Ventilstellung sein. Dadurch kann das Schleppmoment der ersten Reibkupplung verringert werden. Bei Betätigung der ersten Reibkupplung kann das Ventil in der zweiten Ventilstellung sein.
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Das erste Drehbauteil kann ein Elektromotor und das zweite Drehbauteil kann eine Reibkupplung sein. Auch eine umgekehrte Anordnung ist möglich.
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Weiterhin wird zur Lösung wenigstens einer der zuvor genannten Aufgaben ein Hybridmodul mit wenigstens einem Elektromotor und einer Ventileinrichtung zur Steuerung einer Fluidzufuhr zu dem Elektromotor vorgeschlagen, wobei die Ventileinrichtung gemäß wenigstens einem der vorstehend angegebenen Merkmale ausgebildet ist und die Kühlung und/oder Schmierung des Elektromotors mit einem Fluid steuert.
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Weiterhin wird zur Lösung wenigstens einer der zuvor genannten Aufgaben eine Doppelkupplung mit wenigstens einer Reibkupplung und einer Ventileinrichtung zur Steuerung einer Fluidzufuhr zu der Reibkupplung vorgeschlagen, wobei die Ventileinrichtung gemäß wenigstens einem der vorstehend angegebenen Merkmale ausgebildet ist und die Kühlung und/oder Schmierung der Reibkupplung mit einem Fluid steuert.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
- 1: Einen Querschnitt durch eine Ventileinrichtung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung mit einem Ventil in einer ersten Ventilstellung.
- 2: Einen Querschnitt durch die Ventileinrichtung aus 1 mit einem Ventil in einer zweiten Ventilstellung.
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1 zeigt einen Querschnitt durch eine Ventileinrichtung 10 in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung mit einem Ventil in einer ersten Ventilstellung. Die Ventileinrichtung 10 steuert eine Fluidzufuhr zu einem ersten Drehbauteil 12. Das erste Drehbauteil 12 kann beispielsweise ein Rotor eines Elektromotors oder eine Reibkupplung einer Doppelkupplung sein. Das Fluid kann Öl oder Wasser sein und bei vorliegender Fluidzufuhr zu dem ersten Drehbauteil 12 eine Kühlung des ersten Drehbauteils 12 bewirken.
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Die Ventileinrichtung 10 weist ein Ventil 14 mit einem verschiebbaren Ventilelement 16 auf, wobei das Ventilelement 16 und damit das Ventil 14 wenigstens eine erste und zweite Ventilstellung einnehmen kann. Das Ventilelement 16 befindet sich hier in einer ersten Ventilstellung, bei der das Ventilelement 16 eine Fluidbohrung 18 verschließt. Das Ventilelement ist dabei als die Fluidbohrung 18 verschließende und freigebende Klappe 20 ausgeführt.
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Die Fluidzufuhr zu dem ersten Drehbauteil 12 ist abhängig von der Ventilstellung. Die Fluidzufuhr zu dem ersten Drehbauteil 12 erfolgt über einen ersten Fluidweg 22. Ist das Ventilelement 16 in der ersten Ventilstellung, ist die Fluidbohrung 18, durch die das Fluid zu dem ersten Fluidweg 22 gelangt, verschlossen. Das Fluid durchströmt anstelle des ersten Fluidwegs 22 einen zweiten Fluidweg 24, der unter Umgehung des ersten Drehbauteils 12 getrennt von dem ersten Fluidweg 22 gebildet ist.
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Das Ventilelement 16 ist in einer Welle 26 angeordnet, die sich gemeinsam mit dem ersten Drehbauteil 12 drehen kann. Beispielsweise ist die Welle 26 drehfest mit dem ersten Drehbauteil 12 verbunden. Das erste Drehbauteil 12 kann sich mit einer Drehgeschwindigkeit um eine Drehachse 28 drehen. Abhängig von der Drehgeschwindigkeit des ersten Drehbauteils 12 wirkt auf das Ventilelement 16 eine Fliehkraft. Das Ventilelement 16 ist radial verschiebbar und die hier abgebildete erste Ventilstellung entspricht dabei einer ersten radialen Position des Ventilelements 16. Das Ventilelement 16 ist durch ein Federelement 30 vorgespannt. Das Federelement 30 bewirkt eine in radialer Richtung 32 wirkende Federkraft auf das Ventilelement 16. Das Ventilelement 16 wird durch die Federkraft in Richtung erster Ventilstellung betätigt.
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Die auf das Ventilelement 16 wirkende Federkraft ist grösser als die durch den Fluiddruck auf das Ventilelement 16 wirkende Druckkraft. Dadurch kann die erste Ventilstellung durch das Federelement 30 bewirkt werden. Das Ventilelement 16 weist eine Masse auf, durch die das Ventilelement 16 bei vorhandener Drehgeschwindigkeit des ersten Drehbauteils 12 und damit der Welle 26 einer Fliehkraft ausgesetzt ist, die das Ventilelement 16 je nach Drehgeschwindigkeit verschiebt und dabei von der ersten Ventilstellung in eine zweite Ventilstellung bewegt. Die zweite Ventilstellung ist eine Position des Ventilelements 16, bei der dieses nach radial außen weiter ausgelenkt ist als bei der ersten Ventilstellung. Das Ventilelement 16 wird fliehkraftabhängig verschoben, sobald die von der Drehgeschwindigkeit abhängige Fliehkraft grösser ist als die durch das Federelement 30 ausgeübte Federkraft.
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Das Ventilelement 16 nimmt bei Unterschreiten einer ersten Drehgeschwindigkeit die erste Ventilstellung und bei Erreichen oder Überschreiten der ersten Drehgeschwindigkeit die zweite Ventilstellung ein. Bei Unterschreiten der ersten Drehgeschwindigkeit liegt dabei ein erster Volumenstrom in dem ersten Fluidweg 22 und ein zweiter Volumenstrom 34 in dem zweiten Fluidweg 24 vor, wobei der erste Volumenstrom wegen der mit der ersten Ventilstellung bewirkten Absperrung der Fluidzufuhr über die Fluidbohrung 18 Null ist. Bei Erreichen oder Überschreiten der ersten Drehgeschwindigkeit liegt ein dritter Volumenstrom in dem ersten Fluidweg 22 und ein vierter Volumenstrom in dem zweiten Fluidweg 24 vor. Das Ventilelement befindet sich dabei in der in 2 abgebildeten zweiten Ventilstellung, bei der die Fluidbohrung 18 geöffnet ist und das Fluid den ersten Fluidweg 22 nehmen kann. Der dritte Volumenstrom ist somit grösser als der erste Volumenstrom.
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Weiterhin ist der zweite Volumenstrom 34 grösser als der vierte Volumenstrom, da das Fluid nun nicht mehr ausschließlich den zweiten Fluidweg 24 nimmt, sondern sich in den ersten Fluidweg 22 und in den zweiten Fluidweg 24 verzweigt. Der zweite Fluidweg 24 kann eine von der Fluidzufuhr zu dem ersten Drehbauteil 12 getrennte Fluidzufuhr zu einem zweiten Drehbauteil, welches nicht abgebildet ist, bewirken. Die von der Drehgeschwindigkeit und damit der Fliehkraft abhängige selbststeuernde Ventilstellung des Ventils 14 ermöglicht dabei je nach Drehgeschwindigkeit in Bezug auf eine festgelegte erste Drehgeschwindigkeit eine bedarfsabhängige Fluidzufuhr zu dem ersten Drehbauteil 12. Dreht das erste Drehbauteil 12 und damit das Ventil 14 mit einer höheren Drehgeschwindigkeit, die über der ersten Drehgeschwindigkeit liegt, besteht auch ein höherer Kühlungsbedarf des ersten Drehbauteils 12. Wird die erste Drehgeschwindigkeit unterschritten, ist die Drehgeschwindigkeit beispielsweise Null, dann besteht nur ein geringer oder überhaupt kein Kühlungsbedarf des ersten Drehbauteils 12. Die Fluidzufuhr zu dem ersten Drehbauteil 12 kann daher ausbleiben, was durch die erste Ventilstellung des Ventilelements 16 bewirkt wird.
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Das zweite Drehbauteil kann ein weiterer Elektromotor oder der Rotor eines Elektromotors sein. Auch kann das zweite Drehbauteil eine weitere Reibkupplung einer Doppelkupplung sein. In einem Betriebszustand kann das zweite Drehbauteil, das der zweite Elektromotor oder die zweite Reibkupplung sein kann, ein Antriebsmoment bereitstellen, während das erste Drehbauteil 12, das der erste Elektromotor oder die erste Reibkupplung sein kann, nichtdrehend betrieben ist. In dem ersten Betriebszustand kann das Ventil 14 in der ersten Ventilstellung sein und eine Fluidzufuhr zu dem ersten Drehbauteil 12 kann durch das Ventil 14 abgesperrt sein.
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In 2 ist ein Querschnitt durch die Ventileinrichtung 10 aus 1 mit einem Ventil in einer zweiten Ventilstellung dargestellt. Das Ventilelement 16 des Ventils 14 ist radial verschiebbar und die hier abgebildete zweite Ventilstellung entspricht dabei einer zweiten radialen Position des Ventilelements 16, die insbesondere radial weiter außen liegt als die in 1 gezeigte erste radiale Position des Ventilelements 16.
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Die zweite Ventilstellung ist also eine Position des Ventilelements 16, bei der dieses nach radial außen weiter ausgelenkt ist als bei der in 1 abgebildeten ersten Ventilstellung. Das Ventilelement 16 wird fliehkraftabhängig von der ersten Ventilstellung in die zweite Ventilstellung verschoben, sobald die von der Drehgeschwindigkeit abhängige Fliehkraft grösser als die durch das Federelement 30 ausgeübte Federkraft ist, was bei Erreichen oder Überschreiten der ersten Drehgeschwindigkeit bewirkt wird.
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Bei Erreichen oder Überschreiten der ersten Drehgeschwindigkeit ist die Fluidbohrung 18 geöffnet und ein dritter Volumenstrom 36 in dem ersten Fluidweg 22 und ein vierter Volumenstrom 38 in dem zweiten Fluidweg 24 liegt vor. Der dritte Volumenstrom 36 ist grösser als der erste Volumenstrom, der bei der ersten Ventilstellung anliegt.
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Weiterhin ist der zweite Volumenstrom grösser als der vierte Volumenstrom 38 ist, da das Fluid in der zweiten Ventilstellung nicht mehr ausschließlich den zweiten Fluidweg 24 nimmt, sondern sich in den ersten Fluidweg 22 und in den zweiten Fluidweg 24 aufteilt. Der zweite Fluidweg 24 kann eine von der Fluidzufuhr zu dem ersten Drehbauteil 12 getrennte Fluidzufuhr zu einem zweiten Drehbauteil, welches nicht abgebildet ist, bewirken.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ventileinrichtung
- 12
- Drehbauteil
- 14
- Ventil
- 16
- Ventilelement
- 18
- Fluidbohrung
- 20
- Klappe
- 22
- erster Fluidweg
- 24
- zweiter Fluidweg
- 26
- Welle
- 28
- Drehachse
- 30
- Federelement
- 32
- radiale Richtung
- 34
- zweiter Volumenstrom
- 36
- dritter Volumenstrom
- 38
- vierter Volumenstrom
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018112663 [0002]
- DE 102018113316 [0003]
