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Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem mit zwei hydraulisch betätigten Abkoppeleinrichtungen, die zwei elektrischen Traktionsmaschinen einer Fahrzeugachse zugeordnet sind, und mit einer hydraulisch betätigten Parksperre, wobei das Hydrauliksystem zwei elektrisch angetriebene Pumpen und mindestens eine Kühlung und/oder Schmierung umfasst. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Hydrauliksystems.
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Aus der internationalen Offenlegungsschrift
WO 2019/219971 A1 ist eine Doppelkupplungseinheit zur variablen Drehmomentverteilung auf zwei Ausgangswellen bekannt, umfassend: Einen um ein Drehachse drehend antreibbaren Außenlamellenträger, einen ersten Innenlamellenträger, ein erstes Lamellenpaket zur Drehmomentübertragung zwischen dem Außenlamellenträger und dem ersten Innenlamellenträger, einen zweiten Innenlamellenträger, wobei der erste Innenlamellenträger und der zweite Innenlamellenträger relativ zueinander um die Drehachse drehbar angeordnet sind, und ein zweites Lamellenpaket zur Drehmomentübertragung zwischen dem Außenlamellenträger und dem zweiten Innenlamellenträger. Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2011 086 743 A1 offenbart eine elektromechanische Fahrzeugantriebseinrichtung für ein mehrspuriges Elektrofahrzeug, mit: Einem ersten Elektromotor, der einem linken Antriebsrad zugeordnet ist und mit diesem über einen linken Radantriebsstrang gekoppelt ist, zur Aufbringung eines das linke Antriebsrad antreibenden Antriebsmomentes; einen zweiten Elektromotor, der einem rechten Antriebsrad zugeordnet ist und mit diesem über einen rechten Radantriebsstrang gekoppelt ist zur Aufbringung eines das rechte Antriebsrad antreibenden Antriebsmomentes, wobei in einem zwischen dem linken Antriebsrad und dem rechten Antriebsrad liegenden Zwischenbereich eine Koppelungseinrichtung vorgesehen ist, zur selektiven Koppelung des linken und des rechten Radantriebsstranges und eine Parksperreneinrichtung vorgesehen ist, über welche die beiden Radantriebsstränge arretierbar sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hydrauliksystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 funktionelle zu verbessern.
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Die Aufgabe ist bei einem Hydrauliksystem mit zwei hydraulisch betätigten Abkoppeleinrichtungen, die zwei elektrischen Traktionsmaschinen einer Fahrzeugachse zugeordnet sind, und mit einer hydraulisch betätigten Parksperre, wobei das Hydrauliksystem zwei elektrisch angetriebene Pumpen und mindestens eine Kühlung und/oder Schmierung umfasst, dadurch gelöst, dass die beiden Pumpen über eine Ventilanordnung hydraulisch so mit zwei den Abkoppeleinrichtungen zugeordneten Betätigungszylindern und mit einem Parksperrenzylinder verschaltet sind, dass die Parksperre nur dann aktuiert werden kann, wenn die Abkoppeleinrichtungen geschlossen sind. Bei den Traktionsmaschinen handelt es sich um elektrische Maschinen, die antriebsmäßig zwei angetriebenen Rädern einer angetriebenen Achse eines mit dem Hydrauliksystem ausgestatteten Kraftfahrzeugs zugeordnet sind. Die beiden Traktionsmaschinen ermöglichen zum Beispiel ein Torque Vectoring. Die Abkoppeleinrichtungen dienen dazu, die antriebsmä0ige Verbindung zwischen den Traktionsmaschinen und dem jeweiligen Rad zu unterbrechen. Zu diesem Zweck sind die Abkoppeleinrichtungen zum Beispiel als Kupplungen ausgeführt. In einem geschlossenen Zustand übertragen die Kupplungen Drehmoment. In einem offenen Zustand der Kupplungen können sich die Räder unabhängig von den Traktionsmaschinen drehen. Die Begriffe geschlossen oder gekoppelt werden in Bezug auf die Abkoppeleinrichtungen verwendet, wenn die Traktionsmaschinen drehfest mit den Rädern verbunden sind. Die Parksperre dient dazu, beide Räder der angetriebenen Achse zu blockieren, wenn das Kraftfahrzeug abgestellt wird. So wird ein unerwünschtes Wegrollen des mit dem Hydrauliksystem ausgestatteten Kraftfahrzeugs sicher verhindert. Die Abkoppeleinrichtungen können gegebenenfalls in einer Abkoppeleinheit zusammengefasst sein. Durch die beanspruchte hydraulische Verschaltung wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass beide Räder drehfest mit der angetriebenen Achse verbunden sind, bevor die Parksperre eingelegt wird.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die mit jeweils einem Betätigungskolben ausgestatteten Betätigungszylinder und der mit einem Parksperrenkolben ausgestattete Parksperrenzylinder so ausgeführt und über die Koppelventile und ein Parksperrenventil hydraulisch so verschaltet sind, dass ein Volumenstrom zum Parksperrenventil nur fließen kann, wenn die beiden Koppelventile eine Koppelstellung einnehmen. Erst dann kann Hydraulikmedium über das Parksperrenventil in den Parksperrenzylinder gelangen. Die Koppelventile ermöglichen vorteilhaft erst dann eine Hydraulikverbindung zwischen mindestens einer der Pumpen und dem Parksperrenventil, wenn beide Koppelventile eine Schaltstellung zum Einlegen, Koppeln oder Schließen der beiden Abkoppeleinheiten einnehmen. So wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass beide Abkoppeleinrichtungen eingelegt oder geschlossen sind. Dann können durch eine Aktuierung der Parksperre beide Räder der angetriebenen Achse blockiert werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass ein zum Einlegen der Parksperre benötigtes Druckniveau größer ist als zum Schließen der Abkoppeleinrichtungen benötigte Druckniveaus. Da das benötigte Druckniveau zum Schließen oder Einlegen der Abkoppeleinheiten niedriger als das für die Parksperre ist, baut sich vorteilhaft erst dann ausreichend Druck an der Parksperre auf, wenn zumindest die Abkoppeleinheit, die von der gleichen Pumpe versorgt wird, im Endanschlag des zugeordneten Betätigungskolbens einen Druckaufbau an dem Parksperrenkolben ermöglicht. Der Druckaufbau an dem Parksperrenkolben wird besonders vorteilhaft erst dann ermöglicht, wenn beide Betätigungskolben an ihren Endanschlägen anschlagen müssen, bevor ein Volumenstrom in den Parksperrenzylinder gelangen kann.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass druckbeaufschlagte Kolbenflächen der Betätigungskolben mit mindestens einer druckbeaufschlagten Kolbenflache des Parksperrenkolbens größenmäßig so aufeinander abgestimmt sind, dass zum Einlegen der Parksperre ein höherer Druck als zum Schließen der Abkoppeleinrichtungen erforderlich ist. Die Drücke beziehungsweise Druckniveaus, die für die jeweiligen hydraulischen Verbraucher benötigt werden, können mit Hilfe von Drucksensoren gemessen werden. Entsprechende Kraftniveaus können mit dem gemessenen Druckwerten über die Kolbenflächen ermittelt werden. Umgekehrt können die Größen der Kolbenflächen aus den Kraftvorgaben über die Druckverhältnisse ermittelt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung zwei Systemdruckventile umfasst, die zwei Pumpenausgängen der Pumpen zugeordnet sind. Bei einem ersten Ausführungsbeispiel ist jeweils ein Systemdruckventil einer Seite der angetriebenen Achse zugeordnet. Eine Kühlung und/oder Schmierung der jeweiligen Seite ist dem Systemdruckventil nachgeschaltet. Die beiden Koppelventile sind bei diesem und auch bei dem nachfolgend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel dem Parksperrenventil in Reihe vorgeschaltet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung zwischen zwei Pumpenausgängen der Pumpen ein Systemdruckventil und ein Oder-Ventil umfasst. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird durch das Oder-Ventil mit nur einem Systemdruckventil eine ausreichende Kühlung und/oder Schmierung auf beiden Seiten der angetriebenen Achse sichergestellt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungszylinder und der Parksperrenzylinder als doppelt wirkende Hydraulikzylinder ausgeführt sind. Über entsprechende Druckbeaufschlagung der doppelt wirkenden Hydraulikzylinder können sowohl die Abkoppeleinrichtungen als auch die Parksperre hydraulisch eingelegt und ausgelegt beziehungsweise geschlossen und geöffnet werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelventile als 6/2-Wegeventile ausgeführt sind. Vier Anschlüsse der Koppelventile sind den jeweiligen Betätigungszylindern zugeordnet. Zwei Anschlüsse der Koppelventile verbinden mindestens eine Pumpe mit dem Parksperrenventil, wenn sich die beiden Koppelventile in einer Koppelstellung oder Schließstellung zum Schließen oder Koppeln der Abkoppeleinrichtungen befinden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Parksperrenventil als 4/3-Wegeventil ausgeführt ist. Zwei Schaltstellungen des Parksperrenventils dienen zum Einlegen und Auslegen der Parksperre. Die dritte Schaltstellung des Parksperrenventils verbindet den Parksperrenzylinder mit dem Tank. Sowohl die Koppelventile als auch das Parksperrenventil werden vorteilhaft elektromagnetisch angesteuert. Alle Ventile sind vorteilhaft in eine Vorzugsstellung vorgespannt. In der Vorzugsstellung ist der Parksperrenzylinder mit dem Tank verbunden. Die beiden Koppelventile unterbrechen in ihrer Vorzugsstellung die Verbindung zum Parksperrenventil.
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Bei einem Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Hydrauliksystems ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die Parksperre nur aktuiert wird, wenn die Abkoppeleinrichtungen geschlossen sind. So wird auf einfache Art und Weise ein unerwünschtes Wegrollen des mit dem Hydrauliksystem ausgestatteten Kraftfahrzeugs verhindert, wenn die Parksperre aktuiert ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 ein Hydrauliksystem mit zwei hydraulisch betätigten Abkoppeleinrichtungen, die zwei elektrischen Traktionsmaschinen einer Fahrzeugachse zugeordnet sind, und mit einer hydraulisch betätigten Parksperre gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit zwei Systemdruckventilen, zwei Koppelventilen und einem Parksperrenventil in Form eines Hydraulikschaltplans; und
- 2 ein ähnliches Hydrauliksystem wie in 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit nur einem Systemdruckventil und einem Oder-Ventil.
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In den 1 und 2 ist ein Hydrauliksystem 1 gemäß zwei verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt. Zunächst werden die Gemeinsamkeiten der beiden Ausführungsbeispiele beschrieben. Anschließend wird auf deren Unterschiede eingegangen. Zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile werden in den 1 und 2 die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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Das Hydrauliksystem 1 ist betätigungsmäßig einer durch zwei Traktionsmaschinen 3, 4 angetriebenen Fahrzeugachse 2 eines zumindest teilelektrisch, vorzugsweise nur elektrisch, angetriebenen Kraftfahrzeugs zugeordnet. Die Fahrzeugachse 2 ist ebenso wie die zwei Traktionsmaschinen 3, 4 der angetriebenen Fahrzeugsachse 2 nur durch ein Bezugszeichen angedeutet.
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Bei den Traktionsmaschinen 3, 4 handelt es sich um elektrische Maschinen, insbesondere Elektromotoren, die antriebsmäßig über Abkoppeleinrichtungen 51, 52 mit Rädern des Kraftfahrzeugs verbindbar sind. Die Abkoppeleinrichtungen 51, 52 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel als Kupplungen ausgeführt.
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Im geschlossenen oder eingelegten Zustand übertragen die Abkoppeleinrichtungen 51, 52 Drehmoment zwischen den Traktionsmaschinen 3, 4 und den Rädern der Fahrzeugachse 2. Durch die Abkoppeleinrichtungen 51, 52 kann diese antriebsmäßige Verbindung bei Bedarf unterbrochen werden.
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Das Hydrauliksystem 1 umfasst des Weiteren eine Kühlung und/oder Schmierung 5. Die Kühlung und/oder Schmierung 5 wiederum umfasst eine Kühlung und/oder Schmierung 45 für eine Seite, zum Beispiel eine linke Seite, der Fahrzeugsachse 2 und eine weitere Kühlung und/oder Schmierung 46 für eine weitere Seite, zum Beispiel eine rechte Seite, der Fahrzeugsachse 2.
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Das Hydrauliksystem 1 umfasst des Weiteren eine Parksperre 6. Die Parksperre 6 wird über einen Parksperrenzylinder 30 mit Hilfe eines Parksperrenkolbens 31 betätigt. Der Parksperrenzylinder 30 ist als doppelt wirkender Hydraulikzylinder ausgeführt. Dem Parksperrenzylinder 30 ist ein Parksperrenventil 33 zugeordnet.
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Die Parksperre 6 wird über eine Parksperrenmechanik 34 über den Parksperrenzylinder 30 und das Parksperrenventil 33 hydraulisch betätigt. Die Parksperrenmechanik 34 umfasst in bekannter Art und Weise ein Parksperrenrad 35. Über das Parksperrenrad 35 kann die Fahrzeugachse 2 blockiert werden. Das funktioniert aber nur, wenn die Abkoppeleinrichtungen 51, 5 2 eingelegt, gekoppelt oder geschlossen sind.
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Die Abkoppeleinrichtungen 51, 52 werden hydraulisch über Betätigungszylinder 49, 50 betätigt. Die Betätigungszylinder 49, 50 sind als doppelt wirkende Hydraulikzylinder mit Betätigungskolben 53, 54 ausgeführt. Jedem Betätigungszylinder 49, 50 ist ein Koppelventil 47, 48 zugeordnet.
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Das Hydrauliksystem 1 umfasst zwei Pumpen 7, 8, die als einfache Hydraulikpumpen ausgeführt sind. Die Pumpen 7, 8 sind jeweils durch einen Elektromotor 43, 44 angetrieben. Wenn die Pumpen 7, 8 angetrieben werden, dann fördern sie Hydraulikmedium aus einem Tank 10 über Filter 41, 42 in den 1 und 2 von unten nach oben.
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Eine Ventilanordnung 40 umfasst zusätzlich zu den beiden Koppelventilen 47, 48 und dem Parksperrenventil 33 in 1 zwei Systemdruckventile 11, 12 und in 2 ein Systemdruckventil 21 sowie ein Oder-Ventil 23.
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Nur wenn die beiden Koppelventile 47, 48 der Abkoppeleinrichtungen 51, 52 in Richtung Einlegen beziehungsweise Ankoppeln geschaltet sind, wird auch Volumenstrom zum Parksperrenventil 33 freigegeben.
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Da das nötige Druckniveau für die Abkoppeleinrichtungen 51, 52 niedriger als das für die Parksperre 6 ist, baut sich erst dann ausreichend Druck an der Parksperre 6 auf, wenn zumindest die Abkoppeleinrichtung 51, 52, die von der gleichen Pumpe 7, 8 versorgt wird, im Endanschlag einen Druckaufbau ermöglicht.
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Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Abkoppeleinrichtung 51 betätigungsmäßig an die Pumpe 7 angebunden. Die Abkoppeleinrichtung 52 ist betätigungsmäßig an die Pumpe 8 angebunden.
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In 2 sind beide Abkoppeleinrichtungen 51 und 52 betätigungsmäßig an die Pumpe 7 angebunden. Erst wenn beide Abkoppeleinrichtungen 51, 52 eingelegt oder geschlossen sind, kann sich am Parksperrenventil 33 ein ausreichend großer Druck aufbauen. So kann im Vergleich zu 1 das zweite Systemdruckventil 12 eingespart werden.
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Durch das Oder-Ventil 23 wird in 2 sichergestellt, dass die Kühlungen und/oder Schmierungen 45, 46 auf beiden Seiten der Fahrzeugachse 2 ausreichend mit Hydraulikmedium versorgt werden. Über die Mengenverhältnisse und die hydraulischen Widerstände, die sich in den Kühlölkreisen ergeben, ist sichergestellt, dass außerhalb von Aktuierungen der Abkoppeleinrichtungen 51, 52 jede Pumpe 7, 8 den ihr zugewiesenen Kühlölkreis 45, 46 versorgt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydrauliksystem
- 2
- Fahrzeugachse
- 3
- Traktionsmaschine
- 4
- Traktionsmaschine
- 5
- Kühlung und/oder Schmierung
- 6
- Parksperre
- 7
- Pumpe
- 8
- Pumpe
- 10
- Tank
- 11
- Systemdruckventil
- 12
- Systemdruckventil
- 21
- Systemdruckventil
- 23
- Oder-Ventil
- 30
- Parksperrenzylinder
- 31
- Parksperrenkolben
- 33
- Parksperrenventil
- 34
- Parksperrenmechanik
- 35
- Parksperrenrad
- 40
- Ventilanordnung
- 41
- Filtereinrichtung
- 42
- Filtereinrichtung
- 43
- Elektromotor
- 44
- Elektromotor
- 45
- linke Seite
- 46
- rechte Seite
- 47
- Koppelventil
- 48
- Koppelventil
- 50
- Betätigungszylinder
- 51
- Abkoppeleinrichtung
- 52
- Abkoppeleinrichtung
- 53
- Betätigungskolben
- 54
- Betätigungskolben
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2019219971 A1 [0002]
- DE 102011086743 A1 [0002]
