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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Hydraulikanordnung, umfassend ein Reservoir, einen Hochdruckbereich und einen Niederdruckbereich sowie eine Hochdruckpumpe, mittels derer Hydraulikflüssigkeit aus dem Reservoir zu einem ersten Einspeisepunkt des Hochdruckbereichs förderbar ist, und eine Zusatzpumpe, mittels derer Hydraulikflüssigkeit aus dem Reservoir zu einem ersten Einspeisepunkt des Niederdruckbereichs förderbar ist,
wobei die Zusatzpumpe als eine pumprichtungsumkehrbare, zwei je nach eingestellter Pumprichtung als Ein- oder Ausgang wirkende Pumpenports aufweisende Reversierpumpe ausgebildet ist, die innerhalb einer H-Schaltung angeordnet ist, welche
- - zwei mit dem Reservoir verbundenen Eingangsstränge, die jeweils ein in Strömungsrichtung vom Reservoir her öffnendes Eingangsstrang-Rückschlagventil enthalten,
- - zwei die Eingangsstränge ausgangsseitig der Eingangsstrang-Rückschlagventile mit je einem der Pumpenports verbindende Querstränge und
- - zwei mit je einem der Querstränge verbundene Ausgangsstränge, die jeweils ein in Strömungsrichtung vom jeweils zugeordneten Querstrang her öffnendes Ausgangsstrang-Rückschlagventil enthalten,
aufweist,
wobei ein erster der Ausgangsstränge ausgangsseitig des zugeordneten Ausgangsstrang-Rückschlagventils mit dem ersten Einspeisepunkt des Niederdruckbereichs verbunden ist.
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Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Hydraulikanordnung, wobei insbesondere deren Hochdruckbereich mit dem hydraulischen Aktuator einer Kraftfahrzeugkupplung verbunden und ihr Niederdruckbereich Bestandteil einer Schmier- und Kühleinrichtung des Kraftfahrzeugs ist.
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Stand der Technik
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Eine derartige Hydraulikanordnung sowie ein derartiges Kraftfahrzeug sind bekannt aus der
DE 10 2014 105 160 A1 .
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Moderne Kraftfahrzeuge weisen äußerst komplexe Hydraulikanordnungen auf, die unterschiedlichste Aufgaben erfüllen. Insbesondere werden Kupplungen und Bremsen, wie sie beispielsweise in automatischen Schaltgetrieben vermehrt Einsatz finden, hydraulisch angesteuert. Hierzu sind vergleichsweise hohe Hydraulikdrücke erforderlich. Zugleich wird das in der Regel als Hydraulikmedium verwendete Öl zu Kühl- und Schmierzwecken eingesetzt, wobei das Öl zum Teil im Freistrahl transportiert und insgesamt unter deutlich niedrigeren Drücken gefördert wird. Entsprechend weisen komplexe Hydraulikanordnungen neben einem gemeinsamen Reservoir einen Hochdruckbereich und einen Niederdruckbereich auf. Der Hochdruckbereich dient primär der Betätigung hydraulischer Aktuatoren, insbesondere von Bremsen und Kupplungen (wobei Bremsen lediglich eine spezielle Gestaltung einer Fahrzeugkupplung darstellen). Der Niederdruckbereich dient im Wesentlichen der Versorgung von Schmier- und Kühlstellen, ist also Bestandteil einer entsprechenden Schmier- und Kühleinrichtung des Kraftfahrzeugs. Hoch- und Niederdruckbereich werden üblicherweise aus demselben Reservoir beschickt. Bei der bekannten Anordnung sind hierfür zwei separate Pumpen vorgesehen, nämlich eine Hochdruckpumpe, die Hydraulikflüssigkeit vom Reservoir zum Hochdruckbereich fördert, und eine Niederdruckpumpe, die Hydraulikflüssigkeit vom Reservoir zum Niederdruckbereich fördert. Bei einer in der genannten Druckschrift offenbarten Ausführungsform ist die Hochdruckpumpe als Reversierpumpe, d.h. als eine Pumpe, deren Pumprichtung nach Bedarf umkehrbar ist, ausgebildet. Dies ermöglicht es, nach Betätigung eines Aktuators das Hydrauliköl aktiv wieder abzusaugen, um so eine beschleunigte Rückstellung zu ermöglichen. Die Niederdruckpumpe wird mittels desselben richtungsumkehrbaren Pumpenmotors betrieben und wirkt daher ebenfalls als Reversierpumpe, wobei jedoch die zuvor erläuterte Richtungsumkehr mit der Funktion der Kühlung und Schmierung vollkommen unkorreliert ist. Insbesondere ist kein Absaugen von Hydrauliköl aus den Kühl- und Schmierstellen im Kraftfahrzeug gewünscht. Die Niederdruckpumpe ist bei der bekannten Anordnung daher innerhalb einer H-Schaltung, umgeben von vier Rückschlagventilen angeordnet, sodass unabhängig von der Pumprichtung der Niederdruckpumpe ein steter Fluss Hydrauliköl vom Reservoir zu den Schmier- und Kühlstellen gewährleistet ist. Mit anderen Worten dient die bekannte H-Schaltung der Kompensation der für den Niederdruckbereich unnötigen und sogar störenden Pumprichtungsumkehr.
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Bei extremen Fahrsituationen kann es sein, dass für eine dringend erforderliche Aktuatorbetätigung und/oder eine besondere Schmier- und Kühlaufgabe temporär nicht genügend Hydrauliköldruck und/oder -volumen zur Verfügung steht. Eine solche Situation kann insbesondere in Fällen auftreten, in denen der Pumpenmotor mit der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt und daher der zur Verfügung stehende Hydraulikölstrom stark drehzahlabhängig ist. Diese Problematik verschärft sich, wenn, wie in der bekannten Anordnung vorgesehen, beide Pumpen mittels desselben Pumpenmotors betrieben werden.
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Aufgabenstellung
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Hydraulikanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zur Verfügung zu stellen, welche flexibler auf extreme Ölvolumenanforderungen reagieren kann.
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Darlegung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass der zweite (andere) der Ausgangsstränge ausgangsseitig des zugeordneten Ausgangsstrang-Rückschlagventils mit einem zweiten Einspeisepunkt des Hochdruckbereichs verbunden ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung liegt darin, die strenge Aufgabenteilung zwischen den vorzugsweise unabhängig voneinander betreibbaren Pumpen als Hochdruckpumpe einerseits und Niederdruckpumpe andererseits aufzuheben. Der Hochdruckpumpe bleibt nach wie als ihre primäre Aufgabe die Speisung des Hochdruckbereichs zugeordnet. Sie ist günstigerweise mit der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt und arbeitet entsprechend drehzahlabhängig. Die Zusatzpumpe hingegen kann -je nach gewählter Pumprichtung - Öl vom Reservoir in den Niederdruckbereich einspeisen und so als Niederdruckpumpe wirken oder sie kann Öl vom Reservoir in den Hochdruckbereich einspeisen und so als zusätzliche Hochdruckpumpe wirken. Hierzu ist keine aufwendige Anordnung von Schaltventilen erforderlich. Es genügt die grundsätzlich bekannte Ausbildung der Zusatzpumpe als Reversierpumpe innerhalb einer H-Schaltung mit vier passiven Rückschlagventilen. Diese Ausführungsform ist hinsichtlich der damit verbundenen Kosten und hinsichtlich des Bauraumes deutlich günstiger als funktional gleichwertige, komplexe Schaltventile einsetzende Lösungen.
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Von besonderer Effizienz ist die erfindungsgemäße Hydraulikanordnung, wenn, wie bevorzugt vorgesehen, der Hochdruckbereich über eine Schaltanordnung mit dem Niederdruckbereich verbunden ist. Insbesondere kann die Schaltanordnung ein eingangsseitig mit dem Hochdruckbereich verbundenes Vorsteuerventil und ein in Abhängigkeit vom ausgangsseitig des Vorsteuerventils anstehenden Druck arbeitendes, eingangsseitig mit dem Hochdruckbereich und ausgangsseitig mit dem Niederdruckbereich, insbesondere mit dessen zweitem Einspeisepunkt, verbundenes Schaltventil aufweisen. Die Verbindung von Hoch- und Niederdruckbereich über eine Schaltanordnung kann genutzt werden, um im Regelbetrieb den Niederdruckbereich aus dem Hochdruckbereich zu speisen. Um auf plötzlichen Druck- und Volumenbedarf schnell reagieren zu können, stehen im Hochdruckbereich Druck bzw. Volumen regelmäßig im Übermaß ab. Häufig und bevorzugt weist der Hochdruckbereich sogar ein Druckbegrenzungsventil auf, um dieses von der Hochdruckpumpe gelieferte Übermaß zu begrenzen. Ein Abzweig des Hochdruckbereichs steht über besagte Schaltanordnung an einem zweiten Einspeisepunkt des Niederdruckbereichs an, sodass der Niederdruckbereich regelmäßig aus dem Überschuss des Hochdruckbereichs gespeist wird. Der Betrieb der Zusatzpumpe ist für diese Grundspeisung des Niederdruckbereichs nicht erforderlich.
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Wie eingangs erläutert kann es jedoch in extremen Fahrsituationen zu Druck- bzw. Volumenengpässen kommen, wovon sowohl der Hochdruckbereich als auch der Niederdruckbereich betroffen sein können. In diesen Situationen kann die Zusatzpumpe genutzt werden, um das Defizit auszugleichen, wobei durch entsprechende Wahl der Pumprichtung zusätzliches Hydrauliköl entweder in den Hochdruckbereich oder den Niederdruckbereich gepumpt werden kann. Dies kann beispielsweise eine Situation sein, in der im Hochdruckbereich Kupplungsaktuatoren vermehrt angesteuert werden müssen, sodass kein Druck- bzw. Volumen-Überschuss im Hochdruckbereich vorliegt und entsprechend keine (oder nur unzureichende) Speisung des Niederdruckbereichs über die Schaltanordnung aus dem Hochdruckbereich erfolgen kann. Dann wir die Zusatzpumpe zur Speisung des Niederdruckbereichs genutzt. Liegt allerdings im Niederdruckbereich kein oder nur sehr geringer Volumenbedarf vor, wohingegen sich im Hochdruckbereich ein Defizit abzeichnet, kann die Zusatzpumpe auch zur unmittelbaren Zusatzspeisung des Hochdruckbereichs genutzt werden.
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Das zuvor erwähnte Druckbegrenzungsventil im Hochdruckbereich ist dort bevorzugt zwischen dessen zweitem Einspeisepunkt und dem Eingang des Vorsteuerventils angeordnet, sodass dieses den konsolidierten Druck im Hochdruckbereich als Steuerdruck an das Schaltventil leiten kann.
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Der zweite Einspeisepunkt des Hochdruckbereichs liegt bevorzugt in Pumpenrichtung der Hochdruckpumpe hinter dem ersten Einspeisepunkt des Hochdruckbereichs. Mit anderen Worten bildet der von der Hochdruckpumpe versorgte erste Einspeisepunkt des Hochdruckbereichs dessen endständigen Eingang, dem der von der Zusatzpumpe versorgte, zweite Einspeisepunkt in Pumprichtung nachgeschaltet ist.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
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Figurenliste
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Es zeigt:
- 1: eine schematische Darstellung eines Teiles einer erfindungsgemäßen Hydraulikanordnung.
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Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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1 zeigt schematisch den im Kontext der vorliegenden Erfindung stehenden Teil einer Hydraulikanordnung 10, wie sie insbesondere Anwendung in einem Kraftfahrzeug finden kann. Die Hydraulikanordnung 10 umfasst einen Hochdruckbereich 12 und einen Niederdruckbereich 14. Der Hochdruckbereich 12 weist einen ersten Einspeisepunkt 121 und einen zweiten Einspeisepunkt 122 auf, über die Hydraulikflüssigkeit, insbesondere Hydrauliköl, aus einem Reservoir 16 in den Hochdruckbereich 12 einspeisbar ist. Der Niederdruckbereich 14 weist einen ersten Einspeisepunkt 141 und einen zweiten Einspeisepunkt 142 auf, über die Hydraulikmedium, insbesondere Hydrauliköl, aus dem Reservoir 16 in den Niederdruckbereich 14 einspeisbar ist. Der Hochdruckbereich 12 dient bevorzugt der Betätigung von nicht dargestellten Aktuatoren von Kupplungen und Bremsen des Kraftfahrzeugs, insbesondere dessen Getriebes. Der Niederdruckbereich dient bevorzugt der Speisung einer ebenfalls nicht dargestellten Kühl- und Schmiervorrichtung im Kraftfahrzeug, insbesondere in dessen Getriebe.
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Dem ersten Einspeisepunkt 121 des Hochdruckbereichs 12 ist eine Hochdruckpumpe 18 vorgeschaltet, mittels derer Hydraulikflüssigkeit aus dem Reservoir 16, vorzugsweise über ein Rückschlagventil 20, in den Hochdruckbereich 12 eingespeist werden kann. Die Hochdruckpumpe 18 ist bevorzugt mit der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt und während deren Betriebs dauerhaft in Betrieb. Der Hochdruckbereich 12 steht über eine Schaltanordnung 22, die insbesondere ein Vorsteuerventil 221 und ein Schaltventil 222 umfasst, mit dem zweiten Einspeisepunkt 142 des Niederdruckbereichs 14 in Verbindung. Ein von der Hochdruckpumpe 18 im Hochdruckbereich 12 bereitgestellter Druck- bzw. Volumenüberschuss kann so gezielt in den Niederdruckbereich 14 eingespeist werden. Dies entspricht der Regelversorgung von Hoch- und Niederdruckbereich 12, 14.
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Der Hochdruckbereich ist bei der dargestellten Ausführungsform mit einem Durckbegrenzungsventil 24 ausgestattet, dessen Überlauf mit dem Reservoir 16 verbunden ist.
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Erfindungsgemäß ist eine Zusatzpumpe 26 vorgesehen, die innerhalb einer H-Schaltung 28 von vier Rückschlagventilen 201, 202 angeordnet ist. Die Zusatzpumpe 26 ist als Pumprichtungsumkehrbare Reversierpumpe ausgebildet. Die H-Schaltung 28 umfasst zwei Eingangsstränge 281, die jeweils ein Eingangsstrang-Rückschlagventil 201 enthalten und einerseits jeweils mit einem der Pumpenports der Zusatzpumpe 26 und andererseits mit dem Reservoir 16 verbunden sind. Die Eingangsstrang-Rückschlagventile 201 sind so orientiert, dass sie einen Fluss vom Reservoir 16 her zulassen und in der entgegengesetzten Richtung sperren. Die H-Schaltung 28 umfasst weiter zwei Ausgangsstränge 282, die ebenfalls jeweils ein Rückschlagventil, nämlich ein Ausgangsstrang-Rückschlagventil 202, enthalten und jeweils mit einem der Pumpenports der Zusatzpumpe 26 verbunden sind. Die Ausgangsstrang-Rückschlagventile 202 sind dabei so orientiert, dass sie einen Fluss von der Zusatzpumpe 26 her zulassen und in entgegengesetzter Richtung sperren.
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Einer der Ausgangsstränge 282, nämlich der in 1 links dargestellte Ausgangsstrang 282, ist mit dem ersten Einspeisepunkt 141 des Niederdruckbereichs 14 verbunden. Der andere Ausgangsstrang, d. h. der in 1 rechts dargestellte Ausgangsstrang 282, ist mit dem zweiten Einspeisepunkt 122 des Hochdruckbereichs 12 verbunden. Auf diese Weise kann je nach Pumprichtung der Zusatzpumpe 26 Hydraulikmedium aus dem Reservoir 16 entweder in den Niederdruckbereich 14 oder den Hochdruckbereich 12 eingespeist werden, wobei eine nicht dargestellte Steuereinheit den fahrsituationsabhängigen Einspeisungsbedarf detektiert und die Zusatzpumpe 26 entsprechend ansteuert. Liegt in keinem der Druckbereiche 12, 14 ein zusätzlicher Einspeisebedarf vor, kann die Zusatzpumpe 26 temporär abgeschaltet werden. Sie wird bevorzugt mittels eines unabhängig betreibbaren Elektromotors angetrieben.
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Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Hydraulikanordnung
- 12
- Hochdruckbereich
- 121
- erster Einspeisepunkt von 12
- 122
- zweiter Einspeisepunkt von 12
- 14
- Niederdruckbereich
- 141
- erster Einspeisepunkt von 14
- 142
- zweiter Einspeisepunkt von 14
- 16
- Reservoir
- 18
- Hochdruckpumpe
- 20
- Rückschlagventil
- 201
- Eingangsstrang-Rückschlagventil
- 202
- Ausgangsstrang-Rückschlagventil
- 22
- Schaltanordnung
- 221
- Vorsteuerventil
- 222
- Schaltventil
- 24
- Druckbegrenzungsventil
- 26
- Zusatzpumpe
- 28
- H-Schaltung
- 281
- Eingangsstränge von 28
- 282
- Ausgangsstränge von 28
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014105160 A1 [0003]
