DE102019123982A1

DE102019123982A1 - Elektrofahrzeug mit einem 2-Gang-Getriebe

Info

Publication number: DE102019123982A1
Application number: DE102019123982.6A
Authority: DE
Inventors: Serge Nassif
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2021-03-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektrofahrzeug mit einem Elektromotor zum Antreiben des Elektrofahrzeugs, einem 2-Gang-Getriebe, zwei Kupplungen (48, 50) zum Schalten des 2-Gang-Getriebes, einem Differenzial und einem Kühler (9) zum Kühlen von Hydraulikflüssigkeit. Das 2-Gang-Getriebe ist über einen Hydraulik-Kreislauf (1; 60) mittels dort befindlicher Hydraulikflüssigkeit kühlbar und schmierbar. Der Hydraulik-Kreislauf (1; 60) weist eine elektrisch antreibbare Pumpe (6) zum Fördern der Hydraulikflüssigkeit und Steuerungselemente (16, 18, 22, 25, 27, 32, 33, 34, 37) zum Steuern des Durchtritts der Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulik-Kreislauf (1; 60) auf. Die Steuerungselemente sind derart angebunden, dass sie über den Hydraulik-Kreislauf (1) der Elektromotor und das Differenzial kühlbar sind. Das Elektrofahrzeug weist einen Hydraulik-Kreislauf (2; 60) zum Schalten der Kupplung (48, 50) auf. Dieser Hydraulik-Kreislauf (2; 60) weist eine elektrisch antreibbare Pumpe (40) zum Fördern von Hydraulikflüssigkeit durch diesen Hydraulik-Kreislauf (2; 60) auf, wobei mittels Steuerungselementen (47, 49, 54) dieses Hydraulik-Kreislaufs (2; 60) die Kupplungen (48, 50) ansteuerbar sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektrofahrzeug mit einem Elektromotor zum Antreiben des Elektrofahrzeugs, einem 2-Gang-Getriebe, zwei Kupplungen zum Schalten des 2-Gang-Getriebes, einem Differenzial und einem Kühler zum Kühlen von Hydraulikflüssigkeit, wobei das 2-Gang-Getriebe über einen Hydraulik-Kreislauf mittels dort befindlicher Hydraulikflüssigkeit kühlbar und schmierbar ist und der Hydraulik-Kreislauf eine elektrisch antreibbare Pumpe zum Fördern der Hydraulikflüssigkeit und Steuerungselemente zum Steuern des Durchtritts der Hydraulikflüssigkeit in dem Hydraulik-Kreislauf aufweist.
Ein Antriebsmoment des Elektromotors wird über das 2-Gang-Getriebe und das Differenzial auf mindestens eine Abtriebswelle des Elektrofahrzeugs übertragen.
Im Betrieb des Elektrofahrzeugs erwärmen sich Antriebskomponenten des Elektrofahrzeugs und sind demzufolge zu kühlen. Die Kühlung erfolgt insbesondere über einen Hydraulik-Kreislauf. Im Bereich zueinander beweglicher Teile des Elektrofahrzeugs ist eine Schmierung vorzusehen.
In der EP 446 163 B1 ist eine Druckmedium-Zuführeinrichtung einer hydraulisch betätigbaren Doppelkupplung beschrieben. Zum Betätigen der Doppelkupplung ist eine Pumpe über jeweils ein Schaltelement und ein Druckhalteventil mit einer hydraulisch betätigten Kupplung hydraulisch verbindbar.
In der DE 27 28 737 A1 und der WO 1995/22705 A1 sind Hydraulikpläne für ein 2-Gang-Getriebe beschrieben.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Elektrofahrzeug mit einem 2-Gang-Getriebe eine einfache effiziente Kühlung mittels der Hydraulikflüssigkeit zu gewährleisten, ferner eine einfache, effiziente Schaltung der Kupplungen zu ermöglichen.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Elektrofahrzeug, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
Das Elektrofahrzeug weist einen Elektromotor zum Antreiben des Elektrofahrzeugs, ein 2-Gang-Getriebe, zwei Kupplungen zum Schalten des 2-Gang-Getriebes, ein Differenzial und einen Kühler zum Kühlen von Hydraulikflüssigkeit auf. Das 2-Gang-Getriebe ist über einen Hydraulik-Kreislauf mittels dort befindlicher Hydraulikflüssigkeit kühlbar und schmierbar. Der Hydraulik-Kreislauf weist eine elektrisch antreibbare Pumpe zum Fördern der Hydraulikflüssigkeit und Steuerungselemente zum Steuern des Durchtritts der Hydraulikflüssigkeit in dem Hydraulik-Kreislauf auf. Die Steuerungselemente sind derart angebunden, dass über den Hydraulik-Kreislauf der Elektromotor und das Differenzial kühlbar sind. Das Elektrofahrzeug weist einen Hydraulik-Kreislauf zum Schalten der Kupplungen auf. Dieser Hydraulik-Kreislauf weist eine elektrisch antreibbare Pumpe zum Fördern von Hydraulikflüssigkeit durch diesen Hydraulik-Kreislauf auf. Mittels Steuerungselementen dieses Hydraulik-Kreislaufs sind die Kupplungen ansteuerbar.
Die Steuerungselemente können derart angebunden sein, dass über den Hydraulik-Kreislauf nicht nur der Elektromotor und des Differenzial kühlbar sind, sondern auch Lager und Verzahnungen von Komponenten des Elektrofahrzeugs. Über den Hydraulik-Kreislauf kann auch eine Schmierung von Komponenten des Elektromotors erfolgen, insbesondere des Elektromotors, des Differenzials, der Lager und der Verzahnungen.
Bei dem Hydraulik-Kreislauf kann es sich um einen einzigen Hydraulik-Kreislauf handeln. Die durch diesen einzigen Hydraulik-Kreislauf strömende Hydraulikflüssigkeit kann somit, je nach Ansteuerung der Steuerungselemente, die Kupplungen ansteuern und auch die Kühl- und Schmiervorgänge mittels der Hydraulikflüssigkeit bewirken.
Wenn das Elektrofahrzeug einen einzigen Hydraulik-Kreislauf aufweist, wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die beiden Pumpen eine Tandempumpe bilden. Die beiden Pumpen weisen somit einen gemeinsamen elektrischen Antrieb auf. Dies führt im Bereich des Antriebs zu einer Kostenreduktion, weil außer dem elektrischen Antrieb nur zwei separate Pumpen vorzusehen sind, insbesondere eine Pumpe, die als Niederdruckpumpe ausgeführt ist und eine andere Pumpe, die als Hochdruckpumpe ausgeführt ist. Der Niederdruckpumpe kommt primär die Funktion zukommen, relevante Bauteile zu kühlen und zu schmieren, während der Hochdruckpumpe vorrangig die Funktion zukommt, die Kupplungen zu schalten. Zum Schalten der Kupplungen und Halten der Kupplungen in geschlossener Stellung sind erhöhte Drücke erforderlich.
Das Elektrofahrzeug kann aber durchaus auch so gestaltet sein, dass es zwei unabhängig voneinander wirksame Hydraulikkreisläufe aufweist. Der eine Hydraulik-Kreislauf dient dem Schalten der Kupplung, der andere Hydraulik-Kreislauf dient dem Kühlen und vorzugsweise auch dem Schmieren relevanter Bauteile. Wenn das Elektrofahrzeug zwei unabhängig voneinander wirksame Hydraulikkreisläufe aufweist, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die beiden Pumpen separate Pumpen sind. Die eine Pumpe ist somit eine mittels eines elektrischen Antriebs antreibbare Niederdruckpumpe, die andere Pumpe eines mittels eines anderen elektrischen Antriebs antreibbare Hochdruckpumpe.
Vorzugsweise ist die eine Pumpe für die Betätigung der Kupplungen als Hochdruckpumpe und die andere Pumpe als Niederdruckpumpe ausgebildet. Der Einsatz separater Pumpen hat den Vorteil, dass sie präzise entsprechend dem erforderlichen Druckbereich und Volumenstrombereich gewählt werden können. Allerdings ist der Kostenaufwand zweier Pumpen höher als der einer Tandempumpe.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass mindestens ein Steuerungselement zwischen einem Niederdruckbereich und einem Hochdruckbereich des einzigen Hochdruckkreislaufs angeordnet ist. Dieses Steuerungselement dient dem Überleiten, bei in Offenstellung angesteuertem Steuerungselement, von Hydraulikflüssigkeit vom Niederdruckbereich zum Hochdruckbereich bei einem Druckaufbau und anfänglichem Schließen der Kupplung, wobei dieses Steuerungselement bei höherem Druck im Hochdruckbereich bezüglich des Hochdruckbereichs in einer Schließstellung ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass dieses Steuerungselement, das vorzugsweise als Ventil ausgebildet ist, entgegen Federkraft über den Druck im Hochdruckkreis schaltbar ist, wobei das Ventil in einer ersten Schaltstellung, bei relativ niedrigem Druck im Hochdruckkreis, einen Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit von der Niederdruckpumpe zum Kühler freigibt, in einer zweiten Schaltstellung, bei relativ höherem Druck in dem Hochdruckkreis, einen Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit zum Kühlkreislauf sperrt und einen Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit von der Niederdruckpumpe zum Hochdruckkreis freigibt, und in einer dritten Schaltstellung, bei relativ weiter erhöhtem Druck in dem Hochdruckkreis, den Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit zum Hochdruckkreis sperrt und den Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit von der Niederdruckpumpe zum Kühlkreislauf freigibt. Dieses Hochdrucksystem kann somit ohne einen Druckspeicher auskommen, weil in der zweiten Schaltstellung des Ventils die Niederdruckpumpe in den dann noch unter relativ geringem Druck stehenden Hochdruckkreis fördert und dann, wenn es ausschließlich auf das Vorliegen des hohen Drucks ankommt, durch Überführen des Ventils in die dritte Schaltstellung, die Verbindung der Niederdruckpumpe zum Hochdruckkreis getrennt wird und die Niederdruckpumpe wieder den Kühlkreislauf versorgt.
Diese Ausbildung ist für die hydraulische Betätigung einer Kupplung von Vorteil. Bei dieser handelt es sich insbesondere um eine Kupplung eines Doppelkupplungsgetriebes. Zum Schließen der Kupplung ist ein relativ großer Stellweg erforderlich, bei relativ geringem Druck, der sich im Druckbereich der Niederdruckpumpe bewegt. Erst dann, wenn die Kupplung geschlossen ist und es auf einen hohen Schließdruck der Kupplungshälften ankommt, insbesondere dann, wenn ein hohes Moment von der Kupplung zu übertragen ist, muss der hohe Druck an der Kupplung anliegen, der nur durch die Hochdruckpumpe aufgebracht werden kann. Der ansteigende Druck im Hochdruckkreis bewirkt das Schalten des Ventils in die zweite Schaltstellung und aus dieser in die dritte Schaltstellung. Ist beispielsweise die Kupplung wieder geöffnet und liegt demzufolge kein hoher Druck an der Kupplung an, wird das Ventil unter Einwirkung der Federkraft wieder in die erste Schaltstellung zurückbewegt.
Vorzugsweise beträgt der Druck in dem Hochdruckkreis in der ersten Schaltstellung des Ventils ≤ 2 bar, der Druck in dem Hochdruckkreis in der zweiten Schaltstellung des Ventils ≥ 3 bar und ≤ 5 bar, der Druck in dem Hochdruckkreis in der dritten Schaltstellung des Ventils ≥ 6 bar.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Hydrauliksystems ist vorgesehen, dass zwischen dem Ventil und dem Hochdruckkreis ein Rückschlagventil angeordnet ist, mit einer Sperrrichtung des Rückschlagventils zum in die drei Schaltstellungen überführbaren Ventil hin. Somit ist sichergestellt, dass eine Rückströmung vom Hochdruckkreis in den Niederdruckkreis verhindert wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Zuführleitung zu einer der Kupplungen zwischen deren Steuerungselement zum Beaufschlagen dieser Kupplung mit Hydraulikflüssigkeit und dieser Kupplung ein Druckhalteventil aufweist. Dieses Druckhalteventil ist insbesondere der Kupplung für den zweiten Fahrgang zugeordnet. Dieser Gang wird überwiegend genutzt und es kann aufgrund des Druckhalteventils sichergestellt werden, dass die unter dem hohen Druck geschlossene Kupplung ausreichend lang diesem hohen Druck ausgesetzt ist. Gewisse geringe Leckagen am Druckhalteventil erfordern es, den an dieser Kupplung anstehenden Druck wieder auf das erforderliche Maß zu erhöhen. Aufgrund des Druckhalteventils ist es aber nicht erforderlich, einen separaten Druckspeicher vorzusehen. Abgesehen hiervon können bei in Sperrstellung befindlichem Druckhalteventil elektrisch ansteuerbare Steuerelemente und die elektrisch antreibbare Pumpe, insbesondere die elektrisch ansteuerbare Pumpe des Hochdruckkreises, stromlos sein. Dies spart Energie. Vorzugsweise ist bei in Sperrstellung befindlichem elektrisch ansteuerbaren Druckhalteventil dieses stromlos, bei Vorspannung des Druckhalteventils mittels Federkraft und hydraulischer Kraft in die Sperrstellung. Das Druckhalteventil kann auch so ausgelegt sein, dass es bestromt in einer Sperrstellung ist.
Bei dem Druckhalteventil handelt es sich insbesondere um ein Rückschlagventil mit Sperrrichtung von der Kupplung zu dem dieser Kupplung zugeordneten Steuerungselement.
Insbesondere dient die den Kühler durchströmende, von der Niederdruckpumpe geförderte und vom Kühler zu kühlende Hydraulikflüssigkeit dem Kühlen und/oder Schmieren von Lagern und/oder Zahnrädern eines Getriebes oder dem Kühlen und/oder Schmieren des Elektromotors, insbesondere einem zu kühlenden Bereich des Differenzials oder in einem Rotor des Elektromotors.
Steuerungselemente, die dem Hydraulik-Kreislauf zugeordnet sind, sind insbesondere als Ventile, Düsen oder Blenden ausgebildet. Bei den Ventilen kann es sich um Rückschlagventile handeln, bei den Düsen um Einspritzdüsen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung der in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiele, ohne auf diese beschränkt zu sein.
Es zeigt:

1 einen Hydraulik-Schaltplan für ein erstes Ausführungsbeispiel eines Elektrofahrzeugs mit 2-Gang-Getriebe und zwei separaten Hydraulik-Kreisläufen,
2 einen Hydraulik-Schaltplan für ein zweites Ausführungsbeispiel eines Elektrofahrzeugs mit 2-Gang-Getriebe und zwei separaten Hydraulik-Kreisläufen,
3 einen Hydraulik-Schaltplan für ein drittes Ausführungsbeispiel eines Elektrofahrzeugs mit 2-Gang-Getriebe und einem einzigen Hydraulik-Kreislaufs,
4 einen Hydraulik-Schaltplan für ein viertes Ausführungsbeispiel eines Elektrofahrzeugs mit 2-Gang-Getriebe und einem einzigen Hydraulik-Kreislaufs.

1 zeigt einen Hydraulik-Schaltplan für ein Elektrofahrzeug mit einem Elektromotor zum Antreiben des Elektrofahrzeugs, einem 2-Gang-Getriebe, zwei Kupplungen zum Schalten des 2-Gang-Getriebes, einem Differenzial und einem Kühler zum Kühlen von Hydraulikflüssigkeit. Wie diesem Hydraulik-Schaltplan zu entnehmen ist, sind zwei separate Hydraulik-Kreisläufe 1, 2 vorgesehen. Der eine Hydraulik-Kreislauf 1 weist einen Sumpf 3 auf, aus dem Hydraulikflüssigkeit über eine Hydraulikleitung 4 mit Saugfilter 5 von einer Pumpe 6, die als Niederdruckpumpe ausgebildet ist, angesaugt wird. Die Pumpe 6 ist mittels eines Elektromotors 7 antreibbar. Die Pumpe 6 fördert über eine Hydraulikleitung 8 Hydraulikflüssigkeit zu einem Kühler 9. Dieser Kühler 9 hat einen Zufluss 10 und einen Abfluss 11 für den Kühler 9 durchströmende Kühlflüssigkeit zwecks Kühlen der Hydraulikflüssigkeit. Über eine Hydraulikleitung 12 wird Kühlflüssigkeit vom Kühler 9 abgefördert. Diese Hydraulikleitung 12 weist ein Filtersieb 13 und einen Temperatursensor 14 auf. Die Hydraulikleitungen 8 und 12 verbindet eine Bypassleitung 15, die ein Steuerungselement 16, das als Rückschlagventil ausgebildet ist, aufweist. Die Durchflussrichtung des Rückschlagventils ist von der Hydraulikleitung 8 zur Hydraulikleitung 12 und die Sperrichtung von der Hydraulikleitung 12 zur Hydraulikleitung 8.
Bei Überschreiten eines definierten Volumenstromes, der durch die Pumpe 6 aufgebracht wird, wird Hydraulikflüssigkeit nicht nur durch den Kühler 9 geleitet, sondern auch durch die Bypassleitung 15 aufgrund des dann geöffneten Rücksch lagventi ls.
Von der Hydraulikleitung 12 gehen diverse Hydraulikleitungen ab:

Mit der Hydraulikleitung 12 ist eine Hydraulikleitung 17 verbunden, mit Durchströmrichtung der Hydraulikflüssigkeit von der Hydraulikleitung 12 zur Hydraulikleitung 17. Die Hydraulikleitung 17 weist ein Steuerungselement 18, das als Rückschlagventil ausgebildet ist, auf, mit Durchtrittsrichtung von der Hydraulikleitung 17 zu einem zu kühlenden Bereich des das Elektrofahrzeug antreibenden Elektromotors. Bei diesem zu kühlenden Bereich des Elektromotors handelt es sich insbesondere um einen Rotor des Elektromotors. Die Hydraulikflüssigkeit, die zum Rotor gefördert wird und diesen kühlt und durchaus auch schmieren kann, fließt in den Sumpf 3 zurück. Das Steuerungselement 18 weist einen mittels einer Feder 19 vorgespannten Schließkörper 20 auf. In der gezeigten ersten Stellung des Schließkörpers 20, bei relativ geringem Druck in der Hydraulikleitung 17, sperrt der Schließkörper 20 das Steuerungselement 18. In einer zweiten Stellung des Schließkörpers 20, bei relativ höherem Druck in der Hydraulikleitung 17, gibt der Schließkörper 20 einen Durchfluss durch das Steuerungselement 18 frei. Bei einem weiter erhöhten Druck in der Hydraulikleitung 17 gelangt der Schließkörper 20 an eine Gegenfläche des Steuerungselements 18 und sperrt den Durchfluss durch das Steuerungselement 18.

Mit der Hydraulikleitung 12 ist ferner eine Hydraulikleitung 21 verbunden, mit Durchströmrichtung der Hydraulikflüssigkeit von der Hydraulikleitung 12 zur Hydraulikleitung 21. Die Hydraulikleitung 21 dient dem Durchleiten von Flüssigkeit zum Differenzial. Die Hydraulikleitung 21 weist ein Steuerungselement 22 auf, das als feste Blende ausgebildet ist. Stromabwärts dieses Steuerungselements 22 weist die Hydraulikleitung 21 eine Drehdurchführung 23 zum Differenzial auf. Die dem Differenzial, das insbesondere eine geregelte Quersperre aufweist, zugeführte Hydraulikflüssigkeit dient dem Kühlen und Schmieren des Differenzials. Von dort gelangt die Hydraulikflüssigkeit zurück in den Sumpf 3.
Mit der Hydraulikleitung 12 ist eine Hydraulikleitung 24 verbunden, mit Durchströmrichtung der Hydraulikflüssigkeit von der Hydraulikleitung 12 zur Hydraulikleitung 24. Die Hydraulikleitung 24 dient dem Durchleiten von Hydraulikflüssigkeit zu Lagern einer Antriebswelle des Elektrofahrzeugs. Bei den Lagern handelt es sich insbesondere um Kugellager. Die Hydraulikleitung 24 weist ein Steuerungselement 25 auf. Dieses ist als feste Blende ausgebildet. Von den Lagern gelangt die Hydraulikflüssigkeit zurück in den Sumpf 3.
Mit der Hydraulikleitung 12 ist eine Hydraulikleitung 26 verbunden, mit Durchströmrichtung der Hydraulikflüssigkeit von der Hydraulikleitung 12 zur Hydraulikleitung 26. Die Hydraulikleitung 26 dient dem Durchleiten von Hydraulikflüssigkeit zu Verzahnungen einer Antriebswelle des Elektrofahrzeugs. Die Hydraulikleitung 26 weist ein Steuerungselement 27 auf, das als Einspritzdüse ausgebildet ist. Mittels der Hydraulikflüssigkeit lassen sich die Verzahnungen schmieren und kühlen. Die Hydraulikflüssigkeit gelangt von dort in den Sumpf 3 zurück.
Mit der Hydraulikleitung 12 ist eine Hydraulikleitung 28 verbunden, mit Durchströmrichtung der Hydraulikflüssigkeit von der Hydraulikleitung 12 zur Hydraulikleitung 28. Diese mündet in Hydraulikleitungen 29, 30 und 31, die der Zuführung von Hydraulikflüssigkeit zu Lagern dienen, wobei die Hydraulikflüssigkeit von dort in den Sumpf gelangt. Die Hydraulikleitung 29 weist ein Steuerungselement 32, das als Blende ausgebildet ist, auf, die Hydraulikleitung 30 weist ein Steuerungselement 33, das als Blende ausgebildet auf. Mit der Hydraulikleitung 31 ist ein Steuerungselement 34 verbunden, das als Blendenventil ausgebildet ist. Dieses Blendenventil hat, in Abhängigkeit von der Stellung eines federbelasteten Kolbens einen ersten Ausgang über eine Hydraulikleitung 35 zum Sumpf 3 und einen zweiten Ausgang über eine Hydraulikleitung 36 zum Sumpf 3. Die Hydraulikleitung 36 weist zusätzlich ein als Drossel ausgebildetes Steuerungselement 37 auf.
Der andere Hydraulik-Kreislauf 2 weist einen Sumpf 38 auf. Die Temperatur der in dieser befindlichen Hydraulikflüssigkeit wird mittels eines Temperatursensors 39 ermittelt. Eine Pumpe 40, wobei es sich um eine Hochdruckpumpe handelt, die mittels eines Elektromotors 41 antreibbar ist, saugt Hydraulikflüssigkeit über eine Hydraulikleitung 42 aus dem Sumpf 38 an. Die Hydraulikleitung 42 weist einen Saugfilter 43 auf. Ausgehend von der Pumpe 40 wird Hydraulikflüssigkeit durch eine Hydraulikleitung 44 gefördert, wobei sich die Hydraulikleitung 44 in Hydraulikleitungen 45 und 46 verzweigt. Die Hydraulikleitung 45 dient dem Ansteuern eines Steuerelements 47, bei dem es sich um ein Kupplungsventil zum Schalten einer Kupplung 48 eines ersten Fahrgangs des Elektrofahrzeugs handelt. Die Hydraulikleitung 46 dient dem Ansteuern eines Steuerelements 49, bei dem es sich um ein Kupplungsventil zum Schalten einer Kupplung 50 eines zweiten Fahrgangs des Elektrofahrzeugs handelt. In einer ersten Stellung des Steuerelements 47 ist ein Durchgang durch das Steuerelement 47 von der Hydraulikleitung 45 zu einer Hydraulikleitung 51 der Kupplung 48 freigegeben und in einer zweiten Schaltstellung des Steuerelements 47 ein Durchgang von der Hydraulikleitung 51 zum Sumpf 38 freigegeben. In einer ersten Stellung des Steuerelements 49 ist ein Durchgang durch das Steuerelement 49 von der Hydraulikleitung 46 zu einer Hydraulikleitung 52 der Kupplung 50 freigegeben und in einer zweiten Schaltstellung des Steuerelements 49 ein Durchgang von der Hydraulikleitung 52 zum Sumpf 38 freigegeben.
Die beiden Steuerelemente 47 und 49 werden elektro-hydraulisch betrieben. Mit der Hydraulikleitung 46 wirkt ein Steuerungselement 53 zusammen, das als hydraulisches Systemdruckventil ausgebildet ist. Mit der Hydraulikleitung 52 wirkt ein Steuerungselement 54 zusammen, das als elektro-hydraulisches Druckhalteventil ausgebildet ist. In einer ersten Schaltstellung des Steuerungselements 54 erlaubt dieses einen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit von der Hydraulikleitung 52 zu einer Hydraulikleitung 55 zwischen dem Steuerungselement 54 und der Kupplung 50 bzw. in umgekehrter Richtung. In der zweiten Schaltstellung des Steuerungselements 54 besitzt dieses die Funktion eines Rückschlagventils, mit Durchströmrichtung der Hydraulikflüssigkeit ausschließlich von der Hydraulikleitung 52 zur Hydraulikleitung 55. In dieser Stellung sperrt das Steuerungselement 54 somit einen Rückfluss von Hydraulikflüssigkeit durch die Hydraulikleitung 55 und blockiert damit die Kupplung 50 in deren geschlossenen Stellung bei hohem Anpressdruck deren Kupplungshälften. Das Druckhalteventil ermöglicht es, alle elektrischen Komponenten dieses Hydraulik-Kreislaufs 2 im zweiten Fahrgang abzuschalten. Erst dann, wenn sich durch nicht vermeidbare, allerdings sehr geringe Leckagen beim Rückschlagventil des Steuerungselements 54 ein geringer Druckabfall zu verzeichnen ist, erfolgt die Aktivierung der relevanten Komponenten des Hydraulik-Kreislaufs 2 und damit die Aktivierung der Pumpe 40, die diesen Hydraulik-Kreislauf 2 auf das gewünschte Druckniveau insbesondere im Bereich der Kupplung 50 regelt. Unter diesem Aspekt weisen die Hydraulikleitungen 51 und 55 Drucksensoren 56, 57 auf.
Bei der Ausführungsform nach der 2 ist der Hydraulik-Kreislauf 1 identisch dem Hydraulik-Kreislauf 1 gemäß Ausführungsform nach 1 ausgebildet. Der Hydraulik-Kreislauf 2 gemäß Ausführungsform nach 2 unterscheidet sich vom Hydraulik-Kreislauf 2 gemäß Ausführungsform nach 1 nur durch die Modifizierung des Steuerungselements 54 aufgrund Ausbildung als hydraulisch wirksames Steuerelement und durch die Ansteuerung des Steuerungselements 54 und des Steuerungselements 53. Geschaltet wird das Steuerungselement 54 entgegen Federkraft über den Druck in einer von der Hydraulikleitung 46 abzweigenden Hydraulikleitung 58. Die Hydraulikleitung 44 weist zusätzlich einen Drucksensor 59 auf.
Weitere in den Hydraulik-Plänen gemäß der 1 und 2 gezeigte Komponenten verdeutlichen die Detailfunktion der jeweiligen Hydraulik-Kreisläufe 1 und 2.
Das Ausführungsbeispiel gemäß der 3 unterscheidet sich von demjenigen gemäß der 1 grundsätzlich dadurch, dass keine zwei Hydraulik-Kreisläufe 1, 2, wie zum Ausführungsbeispiel gemäß 1 veranschaulicht, vorgesehen sind, sondern nur ein einziger Hydraulik-Kreislauf 60, der den Niederdruckbereich und den Hochdruckbereich aufweist. Komponenten der Ausführungsform nach der 3, die mit denjenigen nach der Ausführungsform nach der 1 übereinstimmen, sind der Einfachheit halber mit denselben Bezugsziffern bezeichnet; insofern wird auf die vorstehenden Erläuterungen zur 1 verwiesen.
Aufgrund des nur vorhandenen einzigen Hydraulik-Kreislaufs 60 werden die Pumpe 6 für Niederdruck und die Pumpe 40 für Hochdruck als Tandempumpe betrieben und mit einem Elektromotor 61 angetrieben. Eine Hydraulikleitung 62, die einen Saugfilter 63 aufweist, mündet in einen Sumpf 64. Die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit im Sumpf 64 ist mittels eines Temperatursensors 65 ermittelbar. Die Hydraulikleitung 62 verzweigt sich in eine mit der Pumpe 6 verbundene Hydraulikleitung 66 und eine mit der Pumpe 40 verbundene Hydraulikleitung 67.
Die Hydraulikleitung 8 des Niederdruckteils weist ein Brückenventil 68 auf. Dies ist über eine Hydraulikleitung 69 mit der Hydraulikleitung 44 verbunden und weist ein Steuerungselement 70 auf, das als Rückschlagventil ausgebildet ist, mit Sperrrichtung von der Hydraulikleitung 44 zum Steuerungselement 68. Von der Hydraulikleitung 44 zweigt eine Hydraulikleitung 71 mit einem Steuerungselement 72, das als Drossel ausgebildet ist, ab. Über den in der Hydraulikleitung 71 anstehenden Druck eines Hochdruckbereichs 73 erfolgt das Schalten des Steuerungselements 68 bzw. des Brückenventils. Das Steuerungselement 68 gibt in der in 3 gezeigten ersten Schaltstellung, bei relativ niedrigem Druck im Hochdruckbereich 73, einen Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit von der Pumpe 6 für Niederdruck zum Kühler 9 frei. In der Mittelstellung des Steuerungselements 68, die dieses bei relativ höherem Druck in dem Hochdruckbereich 73 einnimmt, sperrt das Steuerungselement 68 den Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit zum Kühler 9 und gibt einen Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit von der Pumpe 6 über die Hydraulikleitung 69 zum Hochdruckbereich 73 frei. In der dritten Schaltstellung des Steuerungselements 68, bei relativ weiter erhöhtem Druck im Hochdruckbereich 73, sperrt das Steuerungselement 68 den Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit zum Hochdruckbereich 73 und gibt den Strömungsweg der Hydraulikflüssigkeit in einem Niederdruckbereich 74 von der Pumpe 6 zum Kühler 9 wieder frei. Bei Reduzierung des Drucks im Hochdruckbereich 73 von dem relativ weit erhöhten Druck auf den relativ niedrigen Druck wird das Steuerungselement 68 unter der Kraft einer Feder 75 von der dritten Schaltstellung in die erste Schaltstellung überführt.
Der Druck in dem Hochdruckbereich 73 beträgt in der ersten Schaltstellung des Steuerungselements 68 ≤ 2 bar, der Druck in dem Hochdruckbereich 73 in der zweiten Schaltstellung des Steuerungselements 68 ≥ 3 bar und ≤ 5 bar, der Druck in dem Hochdruckbereich 73 in der dritten Schaltstellung des Steuerungselements 68 ≥ 6 bar.
Zur Ansteuerung der beiden Kupplungen 48 und 50 dienen die Steuerungselemente 47 und 49. Im beschriebenen Sinne weist die Hydraulikleitung 52 das Steuerungselement 54 auf, das als Druckhalteventil ausgebildet ist, wobei dieses elektro-hydraulisch wirksam ist, wie zur Ausführungsform nach 1 erläutert.
Das Steuerungselement 53, somit das Systemdruckventil, über das der Druck des Hochdruckbereichs 73 eingestellt werden kann, weist eine mit der Hydraulikleitung 12 verbundene Hydraulikleitung 76 auf. Mit dieser ist eine Hydraulikleitung 77 verbunden, die ein Steuerungselement 78, das die Funktion eines Kühlventils besitzt, aufweist. Das Kühlventil weist die Funktion eines Druckbegrenzungsventils auf. Eine das Steuerungselement 78 mit dem Sumpf 64 verbundene Hydraulikleitung 79 weist ein Steuerungselement 80, das als Rückschlagventil ausgeführt ist, auf. Dessen Sperrrichtung ist vom Sumpf 64 zum Steuerungselement 80 hin. Stromabwärts des Steuerungselements 80 weist die Hydraulikleitung 79 ein Steuerungselement 81 auf, das als Drossel ausgebildet ist. Aus der Hydraulikleitung 79 austretende Hydraulikflüssigkeit dient dem Schmieren der Rotorwelle des Elektromotors zum Antreiben des Elektrofahrzeugs.
Die Ausführungsform nach der 4 unterscheidet sich von derjenigen nach der 3 dadurch, dass das Steuerungselement 54, somit das Druckhalteventil, hydraulisch angesteuert wird, somit über die mit der Hydraulikleitung 46 verbundene Hydraulikleitung 58. Ferner weist der Hochdruckbereich 73 im Bereich der Hydraulikleitung 44 den Drucksensor 59 auf.
Bezugszeichenliste

1: Hydraulik-Kreislauf
2: Hydraulik-Kreislauf
3: Sumpf
4: Hydraulikleitung
5: Saugfilter
6: Pumpe
7: Elektromotor
8: Hydraulikleitung
9: Kühler
10: Zufluss
11: Abfluss
12: Hydraulikleitung
13: Filtersieb
14: Temperatursensor
15: Bypassleitung
16: Steuerungselement
17: Hydraulikleitung
18: Steuerungselement
19: Feder
20: Schließkörper
21: Hydraulikleitung
22: Steuerungselement
23: Drehdurchführung
24: Hydraulikleitung
25: Steuerungselement
26: Hydraulikleitung
27: Steuerungselement
28: Hydraulikleitung
29: Hydraulikleitung
30: Hydraulikleitung
31: Hydraulikleitung
32: Steuerungselement
33: Steuerungselement
34: Steuerungselement
35: Hydraulikleitung
36: Hydraulikleitung
37: Steuerungselement
38: Sumpf
39: Temperatursensor
40: Pumpe
41: Elektromotor
42: Hydraulikleitung
43: Saugfilter
44: Hydraulikleitung
45: Hydraulikleitung
46: Hydraulikleitung
47: Steuerungselement
48: Kupplung
49: Steuerungselement
50: Kupplung
51: Hydraulikleitung
52: Hydraulikleitung
53: Steuerungselement
54: Steuerungselement
55: Hydraulikleitung
56: Drucksensor
57: Drucksensor
58: Hydraulikleitung
59: Drucksensor
60: Hydraulik-Kreislauf
61: Elektromotor
62: Hydraulikleitung
63: Saugfilter
64: Sumpf
65: Temperatursensor
66: Hydraulikleitung
67: Hydraulikleitung
68: Steuerungselement
69: Hydraulikleitung
70: Steuerungselement
71: Hydraulikleitung
72: Steuerungselement
73: Hochdruckbereich
74: Niederdruckbereich
75: Feder
76: Hydraulikleitung
77: Hydraulikleitung
78: Steuerungselement
79: Hydraulikleitung
80: Steuerungselement
81: Steuerungselement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 446163 B1 [0004]
DE 2728737 A1 [0005]
WO 1995/22705 A1 [0005]

Claims

Elektrofahrzeug mit einem Elektromotor zum Antreiben des Elektrofahrzeugs, einem 2-Gang-Getriebe, zwei Kupplungen (48, 50) zum Schalten des 2-Gang-Getriebes, einem Differenzial und einem Kühler (9) zum Kühlen von Hydraulikflüssigkeit, wobei das 2-Gang-Getriebe über einen Hydraulik-Kreislauf (1; 60) mittels dort befindlicher Hydraulikflüssigkeit kühlbar und schmierbar ist und der Hydraulik-Kreislauf (1; 60) eine elektrisch antreibbare Pumpe (6) zum Fördern der Hydraulikflüssigkeit und Steuerungselemente (16, 18, 22, 25, 27, 32, 33, 34, 37) zum Steuern des Durchtritts der Hydraulikflüssigkeit in dem Hydraulik-Kreislauf (1; 60) aufweist, wobei die Steuerungselemente derart angebunden sind, dass über den Hydraulik-Kreislauf (1) der Elektromotor und das Differenzial kühlbar sind, sowie das Elektrofahrzeug einen Hydraulik-Kreislauf (2; 60) zum Schalten der Kupplung (48, 50) aufweist, und dieser Hydraulik-Kreislauf (2; 60) eine elektrisch antreibbare Pumpe (40) zum Fördern von Hydraulikflüssigkeit durch diesen Hydraulik-Kreislauf (2; 60) aufweist, wobei mittels Steuerungselementen (47, 49, 54) dieses Hydraulik-Kreislaufs (2; 60) die Kupplungen (48, 50) ansteuerbar sind.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Elektrofahrzeug einen einzigen Hydraulik-Kreislauf (60) aufweist.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 2, wobei die beiden Pumpen (6, 40) eine Tandempumpe bilden.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Elektrofahrzeug zwei unabhängig voneinander wirksame Hydraulik-Kreisläufe (1, 2) aufweist.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 4, wobei die beiden Pumpen (6, 40) separate Pumpen sind.
Elektrofahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die eine Pumpe (40) für die Betätigung der Kupplungen (48, 50) als Hochdruckpumpe und die andere Pumpe (6) als Niederdruckpumpe ausgebildet ist.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 6, wobei mindestens ein Steuerungselement (68) zwischen einem Niederdruckbereich (74) und einem Hochdruckbereich (73) des einzigen Hydraulik-Kreislaufs (60) angeordnet ist, zum Überleiten, bei in Offenstellung angesteuertem Steuerungselement (68), von Hydraulikflüssigkeit vom Niederdruckbereich (74) zum Hochdruckbereich (73) bei einem Druckaufbau und anfänglichem Schließen einer der Kupplungen (48, 50), wobei dieses Steuerungselement (68) bei höherem Druck im Hochdruckbereich in einer Schließstellung bezüglich des Hochdruckbereichs (73) ist.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 7, wobei dieses Steuerungselement (68) und den Hochdruckbereich (73) eine Hydraulikleitung (69) verbindet, die ein Steuerungselement (70) aufweist, das als Rückschlagventil mit Fließrichtung zum Hochdruckbereich (73) ausgebildet ist.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 7 oder 8, wobei das mit der Pumpe (6) für Niederdruck in Strömungsverbindung stehende Steuerungselement (68) bei höchstem Druck im Hochdruckbereich (73) in Offenstellung ist.
Elektrofahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei über die Hochdruck erzeugende Pumpe (40) und ggf. zusätzlich über die Niederdruck erzeugende Pumpe (6) die Kupplungen (48, 50) über die für die Kupplungen (48, 50) vorgesehenen Steuerungselemente (47, 49) abwechselnd mit Hydraulikflüssigkeit hohen Drucks beaufschlagbar sind.
Elektrofahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Zuführleitung (52, 55) zu einer Kupplung (50) der Kupplungen (48, 50) zwischen deren Steuerungselement (49) zum Beaufschlagen dieser Kupplung (50) mit Hydraulikflüssigkeit und dieser Kupplung (50) ein als Druckhalteventil ausgebildetes Steuerungselement (54) aufweist.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 11, wobei das als Druckhalteventil ausgebildete Steuerungselement (54) als Rückschlagventil ausgebildet ist, mit Sperrrichtung von dieser Kupplung (50) zu dem dieser Kupplung (50) zugeordneten Steuerungselement (49).
Elektrofahrzeug nach Anspruch 11 oder 12, wobei, bei in Sperrstellung befindlichem als Druckhalteventil ausgebildetem Steuerungselement (54), elektrisch ansteuerbare Steuerungselemente (47, 49, 53, 54) und die elektrisch antreibbaren Pumpen (6, 40) stromlos sind.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 13, wobei bei in Sperrstellung befindlichem elektrisch ansteuerbarem Steuerungselement (54), das als Druckhalteventil ausgebildet ist, dieses Steuerungselement (54) stromlos ist, bei Vorspannung dieses Steuerungselements (54) mittels Federkraft und/oder hydraulischer Kraft aus dem eingesperrten Kupplungsdruck in die Sperrstellung.
Elektrofahrzeuge nach einem der Ansprüche 11-13, dadurch gekennzeichnet, dass das als Druckventil ausgebildete Steuerungselement (54) derart ausgelegt ist, dass es bestromt in einer Sperrstellung ist.