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Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem für ein Getriebe eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs. Die Erfindung betrifft ferner ein Getriebe mit einem solchen Hydrauliksystem, sowie einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe.
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Die Patentanmeldung
DE 10 2004 025 764 A1 beschreibt einen Hydraulikkreislauf zur Ölversorgung eines Automatikgetriebes für Kraftfahrzeuge. Der Hydraulikkreislauf weist einen Niederdruckkreis sowie einen Hochdruckkreis auf, welcher durch je eine Pumpe mit Volumenstrom versorgt werden. Der Druck im Niederdruckkreis ist mittels eines Druckbegrenzungsventils einstellbar. Durch Ansteuerung des Druckbegrenzungsventils kann ein Druckniveau des Niederdruckkreises auf ein Druckniveau des Hochdruckkreises angehoben werden, wodurch ein Rückschlagventil zwischen den beiden Druckkreisen öffnet. Dadurch können die Volumenströme beider Pumpen zur Versorgung des Hochdruckkreises bedarfsweise summiert werden, um die Druckversorgung der Schaltungs-Aktuatorik während den Schaltvorgängen sicherzustellen. Außerhalb von Schaltvorgängen muss die dem Hochdruckkreis zugeordnete Pumpe nur die Leckage der Schaltungs-Aktuatorik nachfördern, sodass nur ein geringer Volumenstrom mit hohem Druck erforderlich ist.
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Bei Getrieben mit einer hohen Gangzahl steigt der Zeitanteil, in dem beide Pumpen zur Versorgung des Hochdruckkreises zusammenwirken, sodass die Energieaufnahme der Pumpen steigt. Allgemein und unabhängig von der Gangzahl des Getriebes ist es erstrebenswert, die Energieaufnahme der Pumpen möglichst gering zu halten. Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Hydrauliksystem bereitzustellen, welches sich im Vergleich zum Stand der Technik durch eine verbesserte Energieeffizienz auszeichnet.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Hydrauliksystem für ein Getriebe eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs vorgeschlagen, welches eine erste Pumpe zur Druckversorgung eines ersten Druckkreises und eine zweite Pumpe zur Druckversorgung eines zweiten Druckkreises aufweist. Die beiden Pumpen können als separate Pumpen oder als eine Zweikreispumpe ausgeführt sein. Der erste Druckkreis ist zur Druckversorgung von zumindest einem Schaltaktuator des Getriebes vorgesehen. Der zweite Druckkreis ist zur Kühlung und/oder Schmierung von zumindest einer Komponente des Getriebes vorgesehen. Ein Ausgang der zweiten Pumpe ist über ein Rückschlagventil mit dem ersten Druckkreis verbunden, sodass der erste Druckkreis über das Rückschlagventil durch die zweite Pumpe mit Hydraulikfluid versorgbar ist.
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Erfindungsgemäß weist das Hydrauliksystem ein federbelastetes Schaltventil auf. Das Schaltventil ist dazu eingerichtet eine Verbindungsleitung zwischen dem Ausgang der zweiten Pumpe und dem zweiten Druckkreis bedarfsweise freizugeben und abzusperren. Die Schaltstellung des Schaltventils ist dabei abhängig vom Druck im ersten Druckkreis.
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Vorzugsweise ist die Verbindungsleitung zwischen dem Ausgang der zweiten Pumpe und dem Druckkreis mittels dem Schaltventil derart schaltbar, dass die Verbindungsleitung bei einem Druck im ersten Druckkreis kleiner als ein erster Grenzwert freigegeben ist, und dass die Verbindungsleitung bei einem Druck im ersten Druckkreis größer als der erste Grenzwert und kleiner als ein zweiter Grenzwert abgesperrt ist, und dass die Verbindungsleitung bei einem Druck im ersten Druckkreis größer als der zweite Grenzwert freigegeben ist.
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Der erste Grenzwert ist vorzugsweise so gewählt, dass die Verbindungsleitung bei geringem Druck im ersten Druckkreis durch das Schaltventil freigegeben ist, sodass die zweite Pumpe nur gegen den hydraulischen Widerstand des zweiten Druckkreises arbeitet. Ein solcher Betriebspunkt kann beispielsweise bei hydraulisch oder mechanisch verriegelbaren oder rastierbaren Aktuatoren im ersten Druckkreis auftreten, welche keinen hohen Druck zum Halten des Betriebszustands erfordern.
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Ist der Druck im ersten Druckkreis größer als der erste Grenzwert und kleiner als der zweite Grenzwert, so wird die Verbindungsleitung durch das Schaltventil abgesperrt. Dieser Betriebszustand wird beispielsweise bei der Befüllung der dem ersten Druckkreis zugeordneten Aktuatoren eingenommen. Denn dieser Betriebszustand ist durch einen hohen Volumenstrombedarf und einem mittleren Druckbedarf gekennzeichnet, und ist nur von verhältnismäßig kurzer Dauer. Somit kann das Summieren der Volumenströme beider Pumpen auf diesen Betriebszustand auf einfache Weise begrenzt werden.
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Ist der Druck im ersten Druckkreis höher als der zweite Grenzwert, so wird die Verbindungsleitung durch das Schaltventil freigegeben, sodass die zweite Pumpe nur gegen den hydraulischen Widerstand des zweiten Druckkreises arbeitet. Dieser Betriebszustand ist besonders für den Leckage-Ausgleich der dem ersten Druckkreis zugeordneten Aktuatoren von Bedeutung, wenn diese mechanisch oder hydraulisch nicht rastiert oder verriegelt sind. Denn dafür sind ein verhältnismäßig hoher Druck und ein geringer Volumenstrombedarf erforderlich.
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Vorzugsweise ist das Schaltventil als vorgesteuertes Ventil ausgeführt, wobei der Druck im ersten Druckkreis unmittelbar auf einen Vorsteueranschluss des Schaltventils wirkt. Eine solche Ausführung zeichnet sich durch einen besonders geringen Bauaufwand aus. Zudem erfordert eine solche Ausführung keine elektronische Steuerung, sodass diese Lösung besonders kostengünstig umsetzbar ist.
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Vorzugsweise ist das Rückschlagventil federbelastet. Dadurch kann ein unbeabsichtigtes Öffnen des Rückschlagventils, beispielsweise aufgrund von mechanischen Schwingungen, vermieden werden.
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Das Hydrauliksystem kann ein Bestandteil des Getriebes sein, sodass die Elemente des Hydrauliksystems baulich in das Getriebe integriert sind. Das Getriebe mit dem Hydrauliksystem kann Bestandteil eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs sein.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs mit einem Doppelkupplungsgetriebe; sowie
- 2 einen Schaltplanabschnitt gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs mit einem Getriebe G, welches ein Hydrauliksystem HY aufweist. Das Getriebe G ist beispielhaft als ein Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet. Das Getriebe G weist eine Eingangswelle AN auf, welche über eine Trennkupplung K0 mit einer Antriebswelle GW1 verbindbar ist. Ein Verbrennungsmotor VM ist mit der Eingangswelle AN verbunden. Ein Rotor einer elektrischen Maschine EM2 ist mit der Antriebswelle GW1 verbunden. Durch Schließen einer ersten Kupplung K1 ist die Antriebswelle GW1 mit einem ersten Teilgetriebe TG1 verbindbar. Durch Schließen einer zweiten Kupplung K2 ist die Antriebswelle GW1 mit einem zweiten Teilgetriebe TG2 verbindbar. Jedem der Teilgetriebe TG1, TG2 sind verschiedene Übersetzungsstufen i1, i2, i3, i4 zugeordnet, welche durch Ansteuerung einer hydraulischen Schalt-Aktuatorik SK1, SK2 selektiv mit einer Abtriebswelle GW2 verbindbar sind. Die Abtriebswelle GW2 ist mit einem Differentialgetriebe AG verbunden, welches die an der Abtriebswelle GW2 anliegende Leistung auf Antriebsräder DW des Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs verteilt.
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Die erste Kupplung K1 und die zweite Kupplung K2 bilden die Doppelkupplung des Getriebes G, und sind jeweils durch hydraulische Aktuatoren AK1, AK2 betätigt. Die Trennkupplung K0 ist durch einen hydraulischen Aktuator AK0 betätigbar.
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Das Getriebe G weist ferner eine Zentralsynchronisierung ZSY auf. Diese umfasst zwei schaltbare Drehmomentübertragungspfade, welche die Eingangswellen der beiden Teilgetriebe TG1, TG2 miteinander verbinden. Jedem der Drehmomentübertragungspfade ist eine Synchronisierungsübersetzung iZ1, iZ2 und eine Kupplung Z1, Z2 zugeordnet. Die beiden Kupplungen Z1, Z2 sind mittels hydraulischer Aktuatoren AZ1, AZ2 betätigbar.
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Das Getriebe G weist eine Parksperre PS auf. Die Parksperre PS umfasst ein Parksperrenrad PSR, welches mit der Abtriebswelle GW2 verbunden ist. Das Parksperrenrad PSR weist eine Verzahnung auf, in welche eine Klinke einrasten kann. Rastet die Klinke in die Verzahnung des Parksperrenrads PSR ein, so ist die Drehbewegung der Abtriebswelle GW2 gehemmt. Die Klinke wird durch einen hydraulischen Aktuator APS gesteuert.
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Die Schalt-Aktuatorik SK1, SK2 sowie die Aktuatoren AK1, AK2, AK0, AZ1, AZ2, APS werden durch das Hydrauliksystem HY betätigt. Die Druckversorgung des Hydrauliksystems HY erfolgt über eine erste Pumpe EP und eine zweite Pumpe MP. Die erste Pumpe EP wird von einem exklusiv der ersten Pumpe EP zugeordneten Elektromotor EM1 angetrieben. Die zweite Pumpe MP wird von der Antriebswelle GW1 angetrieben, welche durch die elektrische Maschine EM2, bzw. bei geschlossener Trennkupplung K0 durch den Verbrennungsmotor VM angetrieben wird. Beide Pumpen EP, MP saugen Hydraulikfluid aus einem Tank T des Hydrauliksystems HY an, und fördern das Hydraulikfluid zu einer hydraulischen Steuereinheit HCU, welche die Ölzufuhr zu den Verbrauchern des Hydrauliksystems HY steuert. Das Getriebe G weist eine elektronische Steuereinheit ECU auf, welche zumindest zur Steuerung des Hydrauliksystems HY eingerichtet ist. Ein Temperatursensor TS misst die Temperatur des Hydraulikfluids im Tank T, und übermittelt die Information an die elektronische Steuereinheit ECU.
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Die hydraulische Steuereinheit HCU ist in 1 als eine einzige Baugruppe dargestellt. Dies ist lediglich beispielhaft anzusehen. Die hydraulische Steuereinheit HCU kann baulich in mehrere einzelne Steuereinheiten aufgeteilt sein, welche über geeignete hydraulische Schnittstellen miteinander verbunden sind.
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Der Aufbau des in 1 dargestellten Getriebes G ist nur beispielhaft anzusehen. Das Getriebe G könnte auch ohne die elektrische Maschine EM2 und ohne die Trennkupplung K0 ausgeführt sein, sodass der Verbrennungsmotor VM mit der Antriebswelle GW1 ständig verbunden ist. Die Teilgetriebe TG1, TG2 könnten mehr als nur vier Übersetzungsstufen i1, i2, i3, i4 aufweisen. Es könnten weitere Schalt-Aktuatorik-Einheiten vorgesehen sein. Zur Bildung von einem oder mehreren Windungsgängen könnten die beiden Teilgetriebe TG1, TG2 über ein oder mehrere weitere Schaltkupplungen verbunden sein. Das Getriebe G könnte ohne die Zentralsynchronisierung ZSY ausgebildet sein. Das Getriebe G könnte auch nur eine einzige Schaltaktuatorik-Einheit aufweisen, welche beispielhaft zum Umschalten zwischen einem ersten Gang und einem zweiten Gang des Getriebes G eingerichtet ist.
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2 zeigt einen Abschnitt des Schaltplans des Hydrauliksystems HY gemäß einem möglichen Ausführungsbeispiel. Das Hydrauliksystem HY weist die erste Pumpe EP und die zweite Pumpe MP auf. Die erste Pumpe EP dient zur Druckversorgung eines ersten Druckkreises H1 des Hydrauliksystems HY. Dem ersten Druckkreis H1 ist beispielsweise die Schalt-Aktuatorik SK1, SK2 des Getriebes G zugeordnet. Die zweite Pumpe MP dient zur Druckversorgung eines zweiten Druckkreises H2 des Hydrauliksystems HY, über den beispielsweise die Schmierung und/oder die Kühlung des Getriebes G mit Hydraulikfluid versorgt wird. Beide Pumpen saugen Hydraulikfluid über einen Filter FI aus dem Tank T an.
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Ein Ausgang der zweiten Pumpe MP ist über ein Rückschlagventil SV mit dem ersten Druckkreis H1 derart verbunden, dass die zweite Pumpe MP Hydraulikfluid in den ersten Druckkreis H1 fördern kann. In umgekehrte Richtung nimmt das Rückschlagventil SV die Sperrstellung ein, sodass eine Förderung von Hydraulikfluid von der ersten Pumpe EP in den zweiten Druckkreis H2 verhindert wird. Das Rückschlagventil SV ist durch eine Feder in der Sperrstellung vorbelastet.
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Der Ausgang der zweiten Pumpe MP ist über eine Verbindungsleitung L mit dem zweiten Druckkreis H2 verbunden. In der Verbindungsleitung L ist ein federbelastetes, hydraulisch vorgesteuertes Schaltventil PV angeordnet. Ein Vorsteueranschluss des Schaltventils PV ist mit dem ersten Druckkreis H1 unmittelbar verbunden. Das Schaltventil PV weist drei diskrete Schaltstellungen auf. Ist der Druck im ersten Druckkreis H1 kleiner als ein erster Grenzwert, so verharrt das Schaltventil PV aufgrund der Federvorspannung in seiner ersten Stellung. In der ersten Stellung gibt das Schaltventil PV die Verbindung zwischen dem Ausgang der zweiten Pumpe MP und dem zweiten Druckkreis H2 frei. Ist der Druck im ersten Druckkreis H1 größer als der erste Grenzwert und kleiner als ein zweiter Grenzwert, so wechselt das Schaltventil PV in seine zweite Stellung. In der zweiten Stellung sperrt das Schaltventil PV die Verbindung zwischen dem Ausgang der zweiten Pumpe MP und dem zweiten Druckkreis H2 ab. Wird die zweite Pumpe MP in diesem Betriebszustand betrieben, so fördert die zweite Pumpe MP über das Rückschlagventil SV in den ersten Druckkreis H1. Ist der Druck im ersten Druckkreis H1 größer als der zweite Grenzwert, so wechselt das das Schaltventil PV in seine dritte Stellung. In der dritten Stellung gibt das Schaltventil PV die Verbindung zwischen dem Ausgang der zweiten Pumpe MP und dem zweiten Druckkreis H2 frei.
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Der erste Grenzwert ist so gewählt, dass die Verbindungsleitung L bei geringem Druck im ersten Druckkreis H1 durch das Schaltventil PV freigegeben ist, sodass die zweite Pumpe MP nur gegen den hydraulischen Widerstand des zweiten Druckkreises H2 arbeitet. Ist die Schaltaktuatorik SK1, SK2 beispielswese mechanisch oder hydraulisch verriegelt, so wird im ersten Druckkreis H1 kein oder nur ein geringer Druck benötigt.
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Ist der Druck im ersten Druckkreis H1 größer als der erste Grenzwert und kleiner als der zweite Grenzwert, so wird die Verbindungsleitung L durch das Schaltventil PV abgesperrt. Dieser Betriebszustand wird beispielsweise bei der Befüllung der Schaltaktuatoren SK1, SK2 eingenommen. Denn dieser Betriebszustand ist durch einen hohen Volumenstrombedarf und einem mittleren Druckbedarf gekennzeichnet, und ist nur von verhältnismäßig kurzer Dauer. In diesem Betriebszustand fördern beide Pumpen EP, MP in den ersten Druckkreis H1, sodass der hohe Volumenstrombedarf in kurzer Zeit gedeckt werden kann.
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Ist der Druck im ersten Druckkreis H1 höher als der zweite Grenzwert, so wird die Verbindungsleitung L durch das Schaltventil PV freigegeben, sodass die zweite Pumpe MP nur gegen den hydraulischen Widerstand des zweiten Druckkreises H2 arbeitet. Dieser Betriebszustand ist besonders für den Leckage-Ausgleich der dem ersten Druckkreis H1 zugeordneten Aktuatoren von Bedeutung, wenn diese mechanisch oder hydraulisch nicht rastiert oder verriegelt sind. Denn dafür sind ein verhältnismäßig hoher Druck und ein geringer Volumenstrombedarf erforderlich.
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Bezugszeichenliste
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- G
- Getriebe
- AN
- Eingangswelle
- VM
- Verbrennungsmotor
- GW1
- Antriebswelle
- K0
- Trennkupplung
- AK0
- Aktuator
- EM2
- Elektrische Maschine
- K1
- Erste Kupplung
- K2
- Zweite Kupplung
- AK1
- Aktuator
- AK2
- Aktuator
- TG1
- Erstes Teilgetriebe
- TG2
- Zweites Teilgetriebe
- i1, i2, i3, i4
- Übersetzungsstufen
- SK1
- Schalt-Aktuator
- SK2
- Schalt-Aktuator
- GW2
- Abtriebswelle
- AG
- Differentialgetriebe
- DW
- Antriebsrad
- ZSY
- Zentralsynchronisierung
- iZ1, iZ2
- Synchronisierungsübersetzung
- Z1, Z2
- Kupplung
- AZ1, AZ2
- Aktuator
- PS
- Parksperre
- PSR
- Parksperrenrad
- APS
- Aktuator
- HCU
- Hydraulische Steuereinheit
- ECU
- Elektronische Steuereinheit
- HY
- Hydrauliksystem
- H1
- Erster Druckkreis
- H2
- Zweiter Druckkreis
- EP
- Erste Pumpe
- EM1
- Elektromotor
- MP
- Zweite Pumpe
- T
- Tank
- TS
- Temperatursensor
- FI
- Filter
- SV
- Rückschlagventil
- PV
- Schaltventil
- L
- Verbindungsleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004025764 A1 [0002]
