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Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem für ein Doppelkupplungsgetriebe nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
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Ein gattungsgemäßes Hydrauliksystem für ein Doppelkupplungsgetriebe ist in der
DE 10 2018 214 427 A1 beschrieben. Das dortige Hydrauliksystem für ein Doppelkupplungsgetriebe sieht eine Aufteilung in zwei über ein Rückschlagventil miteinander verbundene Teilsysteme vor, welche jeweils über eine eigene Pumpe verfügen. Das erste Teilsystem, welches mit einer elektrischen Pumpe mit Druck versorgt wird, dient der Betätigung der Doppelkupplung. Das zweite Teilsystem umfasst die Kühlung, die Schmierung und die Gangsteller innerhalb des Doppelkupplungsgetriebes. Es wird von einer eigenen Pumpe mit Druck versorgt, welche mechanisch und/oder elektrisch angetrieben sein kann.
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Trotz dieser Aufteilung in zwei getrennte Bereiche beziehungsweise zwei getrennte Teilsysteme bleibt es kritisch, dass die Gangsteller einerseits sowie die Kühlung und Schmierung andererseits eine sehr unterschiedliche Anforderung an den Druck und die Menge des Öls stellen. Die Gangsteller benötigen zum Verstellen mittlere Drücke mit einem mittleren Volumenstrom und beim Synchronisieren hohe Drücke bei einem sehr geringen Volumenstrom. Die Kühlung und Schmierung arbeitet normalerweise bei idealerweise niedrigen Drücken und kleinen bis hin zu sehr hohen Volumenströmen des Öls.
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Dem mit einer entsprechend großen und leistungsstarken Pumpe entgegenzuwirken ist dabei jedoch unter dem Aspekt einer immer angestrebten Optimierung des Energiebedarfs nachteilig. Außerdem stellt die Größe, der Antrieb und das Gewicht der meist mechanisch angetriebenen Pumpe einen Nachteil dar.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung ist es daher ein verbessertes Hydrauliksystem anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Hydrauliksystem mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
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Der Aufbau des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems orientiert sich im wesentlichen an dem prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannten Aufbau mit einer ersten Pumpe zur Versorgung der Doppelkupplungen und einer zweiten Pumpe zur Versorgung der Gangsteller sowie der Kühlung und Schmierung. Erfindungsgemäß ist es dann so, dass beide Pumpen elektrisch ausgebildet sind, wobei die Besonderheit darin liegt, dass die zweite elektrische Pumpe sowohl rückwärts als auch vorwärts drehen kann. Sie ist dann sowohl eingangsseitig als auch ausgangsseitig mit einem Parksperrsystem verbunden und kann damit das Getriebe im geparkten Zustand eines mit ihm ausgestatteten Fahrzeugs entsprechend blockieren und damit ein Park-By-Wire-System realisieren. Das Rückwärtsdrehen der zweiten Pumpe kann somit für das Parksperrsystem als weiterer Einsatzzweck genutzt werden. Damit lässt ein zusätzlicher Aufwand zum Beispiel in Form eines weiteren Ventils oder einer weiteren Pumpe und der dafür benötigte Bauraum einsparen.
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Wird die zweite Pumpe vorwärts betrieben, wird dabei die eine Seite des Parksperrsystems mit Druck beaufschlagt und beispielsweise eine Parksperre gelöst. Wird sie dagegen rückwärts betrieben, sodass keine Betätigung der Gangsteller und keine Kühlung beziehungsweise Schmierung möglich ist, dann ist der eigentliche Eingang der zweiten Pumpe, welcher in dieser Drehrichtung quasi als Ausgang wirkt, mit der anderen Seite des Parksperrsystems verbunden sein und das Doppelkupplungsgetriebe wird entsprechend gesperrt.
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Gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung dieser Idee ist es dabei vorgesehen, dass der Eingang der zweiten Pumpe mit einer Einrichtung zum Einlegen der Parksperre und der Ausgang dementsprechend mit einer Einrichtung zum Auslegen der Parksperre verbunden ist.
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Eine weitere sehr günstige Ausgestaltung des Hydrauliksystems kann es dabei vorsehen, dass die Einrichtung zum Einlegen der Parksperre, welche mit dem Eingang der zweiten Pumpe verbunden ist, einen ersten Kolben aufweisen, der mit einer Verriegelung eines über die Kraft der Feder in eine Sperrposition vorgespannten größeren Kolbens zusammenwirkt. Der größere Kolben ist mit dem Ausgang der zweiten Pumpe verbunden und bildet eine Einrichtung zum Auslegen der Parksperre aus. Wird die zweite Pumpe also vorwärts betrieben, sodass ein Stellen der Gänge sowie eine Kühlung und Schmierung stattfinden kann, dann ist die Einrichtung zum Auslegen der Parksperre mit Druck beaufschlagt, der größere zweite Kolben wird also entgegen die Kraft der Feder in der geöffneten Position gehalten und der kleinere erste Kolben kann diesen in dieser Position entsprechend verriegeln, vorzugsweise ebenfalls durch Federkraft, da er ja nur mit dem Eingang der zweiten Pumpe verbunden ist, dann nicht mit Druck beaufschlagt ist. Wird die Drehrichtung der Pumpe geändert um die Parksperre einzulegen, dann baut sich der Druck im Bereich des größeren Kolbens ab, sodass hier die Federkraft diesen eigentlich in dem gesperrten Zustand schieben würde. Um zu verhindern, dass dies versehentlich erfolgt, ist er jedoch über den ersten Kolben entsprechend verriegelt, wird also zwangsweise in der Position der ausgelegten Parksperre gehalten. Mit dem Rückwärtsdrehen der zweiten Pumpe wird dann der kleinere erste Kolben mit Druck beaufschlagt und entriegelt damit entgegen der Vorspannkraft seiner Feder den zweiten größeren Kolben, welcher dann durch die Kraft seiner Feder in die Parksperrposition gestellt wird, und dementsprechend das Getriebe in seiner Parkstellung sperrt.
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Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind dabei beide elektrischen Pumpen als 12V-Pumpen ausgebildet und können damit am 12V-Boardnetz, wie es zumindest bei Personenkraftwagen üblich ist, betrieben werden. Die Pumpen sind einfach, klein und relativ kostengünstig.
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Ein weiterer entscheidender Punkt gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des Hydrauliksystems ist es hier auch, die beiden Systeme für die Betätigung der Doppelkupplungen und für die Betätigung der Gangsteller sowie der Kühlung und Schmierung zu entkoppeln. Daher kann es in einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems außerdem vorsehen sein, dass die Betätigungsfluidleitung der Doppelkupplung auf der Druckseite unabhängig und fluidisch getrennt von den durch die zweiten Pumpe mit Druck beaufschlagten Bereichen ausgeführt ist. Das durch die erste Pumpe mit Druck versorgte erste Teilsystem, also die Doppelkupplung und das durch die zweite Pumpe mit Druck versorgte zweite Teilsystem, also die Gangsteller und die Kühlung beziehungsweise Schmierung, sind also auf der Druckseite hydraulisch vollständig getrennt voneinander ausgeführt. Anders als im gattungsgemäßen Stand der Technik, wo eine Verbindung über ein Rückschlagventil realisiert ist, ist der Aufbau bei dieser Variante der Erfindung komplett getrennt. Die beiden Systeme stehen ausschließlich über den Ölsumpf und damit über das Öl, welches dort typischerweise im Druckniveau des Umgebungsdrucks vorliegt, miteinander in Verbindung, sind druckseitig aber vollständig getrennt, was die Steuerbarkeit der jeweiligen Drücken und Ölmengen entsprechend erleichtert.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur näher dargestellt ist.
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Die einzige beigefügte Figur zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung eines Hydrauliksystems gemäß der Erfindung.
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In der Darstellung der einzig beigefügten Figur ist eine mögliche Ausführungsform eines Hydrauliksystems 1 zu erkennen. Es ist das Hydrauliksystem 1 für ein nicht dargestelltes Doppelkupplungsgetriebe. Es besteht im Wesentlichen aus zwei Teilsystemen, einem ersten Teilsystem 2 und einem zweiten Teilsystem 3. Das erste Teilsystem 2, welches in der Darstellung der Figur links gezeigt ist, umfasst eine erste Pumpe 4, welche aus einem beispielsweise gemeinsamen Ölsumpf 5 Öl ansaugt und in eine Betätigungsfluidleitung 6 einer Doppelkupplung fördert, aus welcher über entsprechende Ventile 7 deren Kupplungen K1, K2 und eine Trennkupplung K0 angesteuert werden.
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In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Betätigungsfluidleitung 6 außerdem über ein optionales Ventil 8 unmittelbar mit dem Ölsumpf 5 verbunden. Auf dieses kann verzichtet werden, wenn über die erste Pumpe 4 der Arbeitsdruck entsprechend gesteuert wird, was durch den elektrischen Antrieb der Pumpe 4 einfach über den angedeuteten E-Motor 24 möglich ist. Das Ventil 8 kann vorteilhaft auch als elektrisch gesteuertes Arbeitsdruckventil ausgebildet sein, welches elektromagnetisch angesteuert wird, so wie es in der Darstellung der Figur angedeutet ist. Eine weitere Möglichkeit wäre es, das Ventil 8 so auszubilden, dass dieses ein fest eingestelltes Überdruckventil ist, oder ein fremddruckgesteuertes Arbeitsdruckventil.
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Ansonsten entspricht das erste Teilsystem 2 des Hydrauliksystems 1 für das Doppelkupplungsgetriebe weitgehend dem aus dem Stand der Technik bekannten Aufbau, sodass hierauf nicht weiter eingegangen werden muss.
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Fluidisch druckseitig völlig getrennt von diesem ersten Teilsystem 2 befindet sich auf der rechten Seite der Darstellung in der Figur nun das zweite Teilsystem 3, welches unter anderm zur Versorgung von Gangstellern GS-A, GS-B, GS-C, ... ausgebildet ist. Mit einer zwischengeschalteten Drucksteuerung 9 ist eine Druckverteilung 10 für die Gangsteller GS-A, GS-B, GS-C,... über eine Stellleitung 11 mit einer zweiten Pumpe 12 verbunden. Die Drucksteuerung 9 ist dabei unmittelbar mit der Druckverteilung 10 verbunden.
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Die zweite Pumpe 12, welche ebenfalls elektrisch angetrieben wird, was über den E-Motor 28 angedeutet ist, ist eingangsseitig über ein Rückschlagventil 13 mit dem Ölsumpf 5 verbunden.
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Die zweite Pumpe 12 ist an ihrem Ausgang mit der Stellleitung 11 einerseits und unmittelbar, also ohne weitere zwischengeschaltete Komponenten, mit dem Eingang eines Druckbegrenzungsventils 14 verbunden, wobei das Druckbegrenzungsventil 14 unmittelbar vor einem Wärmetauscher 15, welcher als Kühler dient, angeordnet ist.
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Ein Steuereingangs des Druckbegrenzungsventils 14 ist unmittelbar mit einem Eingang des Wärmetauschers 15 verbunden. Ein Ausgang des Wärmetauschers 15 ist unmittelbar mit einer Kühl- und Schmierleitung 16 verbunden, über welche entsprechende Komponenten oder Komponentengruppen 17, 18, 19, hier beispielsweise ein Radsatz, die Doppelkupplung und eine elektrische Antriebsmaschine, gekühlt beziehungsweise geschmiert werden können. Zwischen den jeweiligen Komponenten 17, 18, 19 und der Kühl- und Schmierleitung 16 sind dabei besonders vorteilhaft jeweils Kühl- und Schmierventile 20, 21, 22 angeordnet.
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Einen entscheidenden Abschnitt des zweiten Teilsystems 3 bildet ein Parksperrsystem 25. Das Parksperrsystem 25 dient zum Einlegen und Auslegen einer Parksperre, beispielsweise einer Parksperrklinke, in dem Getriebe. Es umfasst eine Einrichtung 26 zum Auslegen der Parksperre einerseits und eine Einrichtung 27 zum Einlegen der Parksperre andererseits. Die elektrische Pumpe 12 ist nun in beide Richtungen betätigbar, kann also sowohl vorwärts als auch rückwärts drehen. Dreht sie vorwärts, dann fördert sie das Öl für das zweite Teilsystem 3 um in der oben beschriebenen Art und Weise die Gangsteller GS-A, GS-B, GS-C, ... und die Kühlung beziehungsweise Schmierung der Komponenten oder Komponentengruppen 17, 18, 19 vorzunehmen. Der Ausgang der Pumpe 12 ist gleichzeitig mit dem Parksperrsystem 25, und hier insbesondere der Einrichtung 26 zum Auslegen der Parksperre, verbunden. Der Ausgangs der Pumpe 12 ist vorteilhaft unmittelbar mit dem Parksperrsystem 25 verbunden. Wird die Einrichtung 26 also mit Druck beaufschlagt, kann beispielsweise ein Kolben, welcher gegen die Kraft einer Feder in Richtung des gesperrten Zustands vorgespannt ist, durch diesen Druck ausgerückt werden.
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Vorteilhaft ist ein Eingang der Pumpe 12 unmittelbar mit dem Parksperrsystem 25 verbunden, wodurch durch ein Rückwärtsdrehen der Pumpe 12 eine Funktion des Parksperrsystems 25 ausgeführt werden kann.
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Um ein gezieltes Einlegen der Parksperre zu ermöglichen und das versehentliche Einlegen der Parksperre, beispielsweise bei einem Druckabfall in dem zweiten Teilsystem 3 aufgrund eines Fehlers oder einer beabsichtigten Druckabsenkung, die aber nicht zum Einlegen der Parksperre führen soll, zu vermeiden, kann der Kolben über einen kleinen weiteren Kolben verriegelt werden.
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Dieser weitere Kolben würde dann besonders vorteilhaft die Einrichtung 27 bilden oder einen Teil derselben ausmachen. Soll nun die Parksperre bewusst eingelegt werden, dann wird, da in diesem Zustand ja weder eine Kühlung, eine Schmierung noch das Stellen der Gänge notwendig ist, die Pumpe 12 in der anderen Richtung betätigt. Mit dem Restöl, welches in dem zweiten Teilsystem 3 vorhanden ist und über das bereits angesprochene Rückschlagventil 13 gegenüber dem Ölsumpf 5 gesperrt, wird dann Öl in die Einrichtung 27 zum Einlegen der Parksperre des Parksperrsystems 25 gefördert. Hierzu ist vorteilhaft der Eingang der Pumpe 12 unmittelbar mit dem Parksperrsystem 25, insbesondere mit der Einrichtung 27, verbunden. Der kleine Kolben kann beispielsweise gegen die Kraft einer Feder betätigt werden, um die Verriegelung des großen Kolbens der Einrichtung 26 aufzuheben, sodass dieser, welcher nun ja nicht mehr mit Druck beaufschlagt ist, durch die Kraft seiner Feder die Parksperrklinke des Parksperrsystems 25 einlegt. Soll diese wieder ausgelegt werden, wird die Pumpe 12 wieder in der anderen Richtung gedreht, um das zweite Teilsystem 3 mit Druck zu versorgen. Der kleine Kolben der Einrichtung 27 ist nun drucklos und wird durch eine Feder in seine verriegelte Position vorgespannt. Er rastet daher jedoch noch nicht ein, da dies die Endstellung des großen Kolbens erfordert. Der große Kolben der Einrichtung 26 wird mit Druck beaufschlagt und gibt dadurch den Sperrzustand frei, indem er die Klinke der Parksperre aus ihrer gesperrten Stellung bewegt und in seiner Endstellung, vorzugsweise wieder durch die Federbelastung des kleinen Kolbens der Einrichtung 27, entsprechend verriegelt wird.
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Beispielhaft und optional ist das Kühl- und Schmierventil 22 als elektromagnetisch angesteuertes Ventil dargestellt. Das Kühl- und Schmierventil 20 zur Versorgung der Komponente 17, also beispielsweise des Radsatzes, ist als fremddruckgesteuertes Ventil ausgebildet. Sein Steuereingang ist über die mit 23 bezeichnete Steuerleitung mit der Stellleitung 11, und zwar hier nach der Drucksteuerung 9 entsprechend verbunden. Die Steuerung der Kühlung beziehungsweise Schmierung des Radsatzes als Komponente oder Komponentengruppe 17 erfolgt also in Abhängigkeit des Drucks in der Stellleitung 11. Hierdurch kann die elektromagnetische Ansteuerung, wie sie rein beispielhaft beim Kühl- und Schmierventil 22 für die Komponente 19 beispielsweise eine elektrische Antriebsmaschine vorgesehen ist, eingespart werden. Dies ist hinsichtlich des benötigten Bauraums, des Aufwands bei der Ansteuerung und der Kosten von Vorteil.
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Das Kühl- und Schmierventil 21 zur Versorgung der Komponente 18, also der Doppelkupplung, mit Öl zur Kühlung beziehungsweise Schmierung ist als Kühl- und Schmierventil mit Überdruckfunktion 21 ausgebildet, welches mit seinem Steuereingang mit der Kühl- und Schmierleitung 16 entsprechend verbunden ist. Ist das Druckniveau in dieser Kühl- und Schmierleitung 16 also über einem voreingestellten Druck des Kühl- und Schmierventils mit Überdruckfunktion 21, dann wird Öl in Richtung der Komponente 18, also zur Kühlung beziehungsweise Schmierung der Doppelkupplung abgelassen. Zusätzlich zur Verbindung des Steuereingangs des Kühl- und Schmierventils mit Überdruckfunktion 21 wirkt in dieselbe Richtung, also in die Richtung „Ventil öffnen“ eine in der Darstellung der Figur gezeigte Feder. In der Gegenrichtung, also in der Richtung „Ventil schließen“ wirkt dann ein elektromagnetischer Aktuator. Das Kühl- und Schmierventil mit Überdruckfunktion 21 ist dabei im stromlosen Zustand offen. Je höher der Strom in dem elektromagnetischen Aktuator des Kühl- und Schmierventils mit Überdruckfunktion 21 wird, desto höher wird die schließende Kraft. Damit ist einerseits das Ablassen von Überdruck in den Bereich der Komponente 18, möglich und andererseits kann durch den elektromagnetischen Aktuator dieses Kühl- und Schmierventils mit Überdruckfunktion 21 eine bedarfsgerechte Ansteuerung über den elektromagnetischen Aktuator erfolgen, bei welchem der Druck am Steuereingang lediglich als eine Art „Off-Set“ wirkt.
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Dabei ist es im praktischen Betrieb so, dass die Schmierung und Kühlung der Komponente 17, also des Radsatzes, und der Komponente 19, also der elektrischen Antriebsmaschine, gegenüber der Kühlung der Doppelkupplung Vorrang haben. Im zweiten Teilsystem 3 gibt es dazu im Wesentlichen zwei Stellgrößen. Einerseits die Drehzahl der zweiten Pumpe 12 und andererseits die Druckschwelle, die mittels des Kühl- und Schmierventils mit Überdruckfunktion 21 vorgegeben wird. Bei einem hohen Ölbedarf im Bereich der Komponente 17 oder 19, kann so die Drehzahl der zweiten Pumpe 12 entsprechend erhöht werden und durch eine höhere Bestromung des Aktuators des Kühl- und Schmierventils mit Überdruckfunktion 21 lässt sich der Druck in der Kühl- und Schmierleitung 16 erhöhen. Des Weiteren ist es dann so, dass die Kühlung der Doppelkupplung bei Bedarf ebenfalls möglich ist, weil aufgrund der Druckverluste in den Komponenten 17 und 19 oder aufgrund eines aktiven Schließens der ihnen zugeordneten Kühl- und Schmierventile 20, 22 der Druck vor dem Kühl- und Schmierventil mit Überdruckfunktion 21 durch die höhere Pumpendrehzahl in der Kühl- und Schmierleitung 16 ansteigt, wodurch wiederrum die Komponente 18, also die Doppelkupplung, jedoch mit niedrigerer Priorität als die Komponente 17 und 19 gekühlt wird. Insgesamt führt dies zu einer Energieoptimierung, sodass insgesamt mit einem sehr angepassten Betrieb der zweiten Pumpe 12 gefahren werden kann, um so nur sehr geringe Überschüsse an Öl und damit geringe Verlustleitungen zu verursachen. Letztlich hilft dies entscheiden dabei die beiden Pumpen bzw. ihre E-Motoren 24, 28 entsprechend klein und effizient, insbesondere als 12V-Pumpen, auslegen zu können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018214427 A1 [0002]
