DE102022110968A1 - Hydraulic system with relief valve to reduce pump motor load - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem (1) für eine Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung, mit einer ausgangsseitig an eine erste Leitung (2) angeschlossenen, ersten Pumpe (3), einer ausgangsseitig an eine zweite Leitung (4) angeschlossenen, zweiten Pumpe (5) sowie einem zum gleichzeitigen Antrieb beider Pumpen (3, 5) eingesetzten Elektromotor (6), wobei die erste Pumpe (3) zum Erzeugen eines höheren Systemdrucks in der ersten Leitung (2) als die zweite Pumpe (5) in der zweiten Leitung (4) ausgelegt ist, wobei zwischen den beiden Leitungen (2, 4) ein Primärventil (7) derart wirkend eingesetzt ist, dass in einer ersten Stellung des Primärventils (7) die Leitungen (2, 4) miteinander verbunden sind und in einer zweiten Stellung des Primärventils (7) die erste Leitung (2) von der zweiten Leitung (4) abgetrennt ist, und wobei ferner ein Entlastungsventil (8) vorhanden ist, das in Abhängigkeit eines in der ersten Leitung (2) vorhandenen Drucks selbsttätig die zweite Leitung (4) zu einem Tank (9) hin öffnet..The invention relates to a hydraulic system (1) for a motor vehicle drive device, with a first pump (3) connected on the output side to a first line (2), a second pump (5) connected on the output side to a second line (4), and a simultaneous The electric motor (6) used to drive both pumps (3, 5), the first pump (3) being designed to generate a higher system pressure in the first line (2) than the second pump (5) in the second line (4), wherein a primary valve (7) is inserted between the two lines (2, 4) in such a way that in a first position of the primary valve (7) the lines (2, 4) are connected to one another and in a second position of the primary valve (7) the first line (2) is separated from the second line (4), and there is also a relief valve (8) which, depending on a pressure present in the first line (2), automatically turns the second line (4) into a tank (9) opens towards...
Description
Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem für eine Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung, bevorzugt für ein Getriebe und/oder eine Antriebsmaschine der Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung, mit einer ausgangsseitig an eine erste Leitung angeschlossenen, ersten Pumpe, einer ausgangsseitig an eine zweite Leitung angeschlossenen, zweiten Pumpe sowie einem zum gleichzeitigen Antrieb beider Pumpen eingesetzten Elektromotor, wobei die erste Pumpe zum Erzeugen eines höheren Systemdrucks in der ersten Leitung als die zweite Pumpe in der zweiten Leitung (bei einer bestimmten Drehzahl des Elektromotors) ausgelegt ist, und wobei zwischen den beiden Leitungen ein Primärventil derart wirkend eingesetzt ist, dass in einer ersten Stellung des Primärventils die beiden Leitungen miteinander verbunden sind und in einer zweiten Stellung des Primärventils die erste Leitung von der zweiten Leitung abgetrennt ist. Die Baueinheit / Anordnung aus den beiden Pumpen und dem gemeinsamen Elektromotor wird auch als Tandempumpe bezeichnet.The invention relates to a hydraulic system for a motor vehicle drive device, preferably for a transmission and/or a drive machine of the motor vehicle drive device, with a first pump connected on the output side to a first line, a second pump connected on the output side to a second line and one for driving both pumps simultaneously used electric motor, wherein the first pump is designed to generate a higher system pressure in the first line than the second pump in the second line (at a certain speed of the electric motor), and wherein a primary valve is inserted between the two lines in such a way that in in a first position of the primary valve the two lines are connected to one another and in a second position of the primary valve the first line is separated from the second line. The structural unit/arrangement consisting of the two pumps and the common electric motor is also known as a tandem pump.
Gattungsgemäße Hydrauliksysteme sind bereits hinlänglich bekannt. Beispielsweise offenbart die
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen hat es sich herausgestellt, dass der Systemdruck, das heißt jener Druck in der ersten Leitung, in bestimmten Fahrsituationen des Kraftfahrzeuges (bspw. einem Volllastrückwärtsfahren) relativ hoch einstellt, sodass es zu einer relativ hohen Leckage seitens der mit der ersten Leitung weiter verbundenen Verbraucher kommt. Dies führt wiederum dazu, dass ein relativ hoher Volumenstrombedarf an der ersten Leitung entsteht und somit eine hohe Pumpendrehzahl umzusetzen ist. Wegen der Zwangskoppelung des Elektromotors mit beiden Pumpen gleichzeitig hat dies wiederum zur Folge, dass die Menge an Hydraulikmittel aus der zweiten Pumpe in die zweite Leitung unnötigerweise erhöht wird. Dies führt ebenfalls zu einer Erhöhung der Last des Elektromotors. Da die Last auf der Hochdruckseite, sprich in der ersten Leitung, bereits relativ hoch ist, ist diese unnötige Lasterhöhung auf der Niederdruckseite, sprich in der zweiten Leitung, relativ kritisch. In the embodiments known from the prior art, it has been found that the system pressure, i.e. the pressure in the first line, is relatively high in certain driving situations of the motor vehicle (e.g. reversing under full load), so that there is a relatively high leakage on the part the consumer connected to the first line comes. This in turn leads to a relatively high volume flow requirement on the first line and therefore a high pump speed has to be implemented. Because of the forced coupling of the electric motor to both pumps at the same time, this in turn has the consequence that the amount of hydraulic fluid from the second pump into the second line is unnecessarily increased. This also leads to an increase in the load on the electric motor. Since the load on the high-pressure side, i.e. in the first line, is already relatively high, this unnecessary increase in load on the low-pressure side, i.e. in the second line, is relatively critical.
Es kann dabei zu einer Überlastung des Elektromotors und somit zu einer Fehlfunktion der Pumpen kommen.This can lead to an overload of the electric motor and thus to a malfunction of the pumps.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hydrauliksystem zur Verfügung zu stellen, das während jeglichen Betriebszuständen des Kraftfahrzeuges eine sichere Funktion des Elektromotors und der damit verbundenen Pumpen gewährleistet.It is therefore the object of the present invention to provide a hydraulic system which ensures safe functioning of the electric motor and the pumps associated with it during all operating states of the motor vehicle.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ferner ein Entlastungsventil vorhanden ist, das in Abhängigkeit eines in der ersten Leitung vorhandenen Drucks selbsttätig die zweite Leitung zu einem Tank hin öffnet.This is solved according to the invention in that there is also a relief valve which, depending on a pressure present in the first line, automatically opens the second line to a tank.
Als Folge daraus wird die Last für den Elektromotor in einem kritischen Druckzustand der ersten Leitung deutlich reduziert. Der Elektromotor besitzt demzufolge eine deutlich längere Haltbarkeit bzw. ist deutlich kleiner dimensionierbar.As a result, the load on the electric motor is significantly reduced in a critical pressure state of the first line. The electric motor therefore has a significantly longer service life and can be made significantly smaller.
Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.Further advantageous embodiments are claimed in the subclaims and explained in more detail below.
Für einen einfacheren Aufbau des Entlastungsventils ist es vorteilhaft, wenn es eine (vorzugsweise federvorgespannte) Ruhestellung besitzt, in der die zweite Leitung mit einem mit einer Kühl- und/oder Schmiermittelversorgungseinrichtung verbindbaren oder verbundenen Leitungsabschnitt verbunden ist sowie von einer direkt (vor Eintritt in die Kühl- und/oder Schmiermittelversorgungseinrichtung) zu dem Tank führenden Entlastungsleitung getrennt ist.For a simpler construction of the relief valve, it is advantageous if it has a (preferably spring-loaded) rest position in which the second line is connected to a line section that can be connected or is connected to a coolant and / or lubricant supply device and from a directly (before entering the Cooling and/or lubricant supply device) is separated from the relief line leading to the tank.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Entlastungsventil derart ausgebildet ist, dass es bei Überschreiten eines Maximaldrucks innerhalb der ersten Leitung von seiner Ruhestellung in eine Entlastungsstellung umschaltet, in welcher Entlastungsstellung die zweite Leitung zu dem Tank hin geöffnet ist. Dadurch kommt es zu einer definierten Ansteuerung / Umschaltung des Entlastungsventils.Furthermore, it is advantageous if the relief valve is designed such that when a maximum pressure within the first line is exceeded, it switches from its rest position to a relief position, in which relief position the second line is opened towards the tank. This results in a defined control/switching of the relief valve.
Ist die zweite Leitung in der Entlastungsstellung des Entlastungsventils von dem mit der Kühl- und/oder Schmiermittelversorgungseinrichtung verbindbaren oder verbundenen Leitungsabschnitt abgetrennt, kommt es zu einer möglichst raschen Entlastung des Elektromotors im entsprechenden Überlastfall.If the second line is separated from the line section that can be connected or connected to the coolant and/or lubricant supply device in the relief position of the relief valve, the electric motor is relieved of the load as quickly as possible in the event of a corresponding overload.
Alternativ hierzu ist es auch vorteilhaft, wenn die zweite Leitung in der Entlastungsstellung mit dem mit der Kühl- und/oder Schmiermittelversorgungseinrichtung verbindbaren oder verbundenen Leitungsabschnitt mittelbar über das Entlastungsventil oder unmittelbar verbunden ist. Dadurch wird auch in der Entlastungsstellung eine gewisse Mindestmenge in die Kühl- und/oder Schmiermittelversorgungseinrichtung gefördert.Alternatively, it is also advantageous if the second line in the relief position is connected directly via the relief valve or directly to the line section that can be connected or connected to the coolant and/or lubricant supply device. As a result, a certain minimum amount is conveyed into the coolant and/or lubricant supply device even in the relief position.
Zudem ist es von Vorteil, wenn auf einer Eingangsseite des Entlastungsventils, die hydraulisch an die zweite Pumpe angeschlossen ist, eine Strömungsblende in der zweiten Leitung integriert ist oder unmittelbar durch das Entlastungsventil ausgebildet ist. Dadurch kann der Volumenstrom möglichst geschickt zwischen dem Tank und der Kühl- und/oder Schmiermittelversorgungseinrichtung verteilt werden.In addition, it is advantageous if a flow diaphragm is integrated in the second line on an inlet side of the relief valve, which is hydraulically connected to the second pump, or is formed directly by the relief valve. This allows the volume flow to be as high as possible cleverly distributed between the tank and the coolant and/or lubricant supply device.
Als besonders zweckmäßig hat es sich herausgestellt, wenn das Entlastungsventil als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist und/oder das Primärventil als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist.It has proven to be particularly useful if the relief valve is designed as a 3/2-way valve and/or the primary valve is designed as a 2/2-way valve.
Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß ein Entlastungsventil vorhanden, das mit dem Systemdruck passiv gesteuert wird. Dadurch kann die Last auf der Niederdruckseite stark reduziert werden, was wiederum eine Lastreduktion auf den Motor (Elektromotor) bedeutet. Der Motor und die dazugehörige Elektronik können damit kleiner und günstiger dimensioniert werden.In other words, according to the invention there is a relief valve that is passively controlled with the system pressure. This allows the load on the low-pressure side to be greatly reduced, which in turn means a load reduction on the engine (electric motor). The motor and the associated electronics can therefore be made smaller and cheaper.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.The invention will now be explained in more detail below with reference to figures.
Es zeigen:
-
1 einen Schaltplan eines Teils eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei ein seitens einer Niederdruckseite eingesetztes Entlastungsventil als 3/2-Wegeventil einer mit einer Kühl- und Schmiermittelversorgungseinrichtung verbundenen oder verbindbaren Leitung eingesetzt ist, -
2 einen Schaltplan eines Teils eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei das Entlastungsventil derart ausgebildet ist, dass es in einer Entlastungsstellung eine mit einer Pumpe der Niederdruckseite verbundene Leitung sowohl mit einem Tank als auch mit der Kühl- und Schmiermittelversorgungseinrichtung verbindet, -
3 einen Schaltplan eines Teils eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems nach einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei das Entlastungsventil nun unmittelbar in einer Entlastungsleitung, die von der mit der Kühl- und Schmiermittelversorgungseinrichtung direkt verbundenen Leitung abzweigt, eingesetzt ist, sowie -
4 einen Schaltplan eines Teils eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems nach einem vierten Ausführungsbeispiel, wobei aufbauend auf das dritte Ausführungsbeispiel eine Strömungsblende vor dem Entlastungsventil eingesetzt ist.
-
1 a circuit diagram of a part of a hydraulic system according to the invention according to a first exemplary embodiment, wherein a relief valve used on a low-pressure side is used as a 3/2-way valve of a line connected or connectable to a coolant and lubricant supply device, -
2 a circuit diagram of part of a hydraulic system according to the invention according to a second exemplary embodiment, wherein the relief valve is designed such that in a relief position it connects a line connected to a pump on the low-pressure side both to a tank and to the coolant and lubricant supply device, -
3 a circuit diagram of part of a hydraulic system according to the invention according to a third exemplary embodiment, wherein the relief valve is now inserted directly in a relief line which branches off from the line directly connected to the coolant and lubricant supply device, and -
4 a circuit diagram of part of a hydraulic system according to the invention according to a fourth exemplary embodiment, with a flow orifice being inserted in front of the relief valve based on the third exemplary embodiment.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die verschiedenen Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele prinzipiell frei miteinander kombiniert werden.The figures are only of a schematic nature and serve exclusively to understand the invention. The same elements are given the same reference numbers. In principle, the various features of the different exemplary embodiments can also be freely combined with one another.
Das erfindungsgemäße Hydrauliksystem 1 wird zunächst anhand der
Die erste Pumpe 3 ist ausgangsseitig, das heißt mit ihrem Ausgang, mit einer ersten Leitung 2 verbunden / an die erste Leitung 2 angeschlossen. Eingangsseitig, das heißt mit einem Eingang, ist die erste Pumpe 3 mit einem Tank 9 verbunden / an den Tank 9 angeschlossen. Die erste Pumpe 3 dient im Betrieb zum Versorgen mindestens eines Verbrauchers 17, weiter bevorzugt mehrerer Verbraucher 17, mit einem Hydraulikmittel aufweisend einen bestimmten Druck / Systemdruck.The
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass die auch als Hochdruckpumpe bezeichnete erste Pumpe 3 über die erste Leitung 2 weiter bevorzugt gar mehrere Verbraucher 17 mit Hydraulikmittel versorgt. Jene Verbraucher 17 können Kupplungsbetätigungseinrichtungen, Getriebeschalteinrichtungen, Parksperrenbetätigungseinrichtungen, etc. sein.It should also be noted that the
Die zweite Pumpe 5 ist ausgangsseitig, das heißt mit ihrem Ausgang, mit einer weiteren zweiten Leitung 4 verbunden / an die zweite Leitung 4 angeschlossen. Eingangsseitig, das heißt mit ihrem Eingang, ist die zweite Pumpe 5 mit dem Tank 9 verbunden / an den Tank 9 angeschlossen. Es ist auch zu erkennen, dass die zweite Leitung 4 im Betrieb mit einer Kühl- und Schmiermittelversorgungseinrichtung 10 weiter verbunden ist oder genauer gesagt mittels eines nachfolgend näher beschriebenen Entlastungsventils 8 verbindbar ist.The
Es sei darauf hingewiesen, dass die erste Pumpe 3 zum Erzeugen eines höheren Drucks als die zweite Pumpe 5 bei derselben Drehzahl des Elektromotors 6 ausgelegt ist. Bei dem Einstellen einer entsprechenden Drehzahl liegt somit in der ersten Leitung 2 ein höherer Druck / Systemdruck vor als in der zweiten Leitung 4.It should be noted that the
Die auch als Niederdruckpumpe bezeichnete zweite Pumpe 5 versorgt über die zweite Leitung 4 die Kühl- und Schmiermittelversorgungseinrichtung 10 mit Hydraulikmittel. Die Kühl- und Schmiermittelversorgungseinrichtung 10 ist, wie auch die Verbraucher 17, bevorzugt in einer Kraftfahrzeugantriebsvorrichtung, wie einem Getriebe und/oder einer Antriebsmaschine, eingesetzt.The
Die erste Leitung 2 und die zweite Leitung 4 sind mittels eines Primärventils 7, das als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist, miteinander koppelbar. Es ist zu erkennen, dass das Primärventil 7 als ein Magnetventil ausgebildet ist. In einer Ruhestellung des Primärventils 7 (auch als erste Stellung bezeichnet) sind die beiden Leitungen 2, 4 miteinander verbunden und in einer Zwangsstellung / aktivierten Stellung des Primärventils 7 (auch als zweite Stellung bezeichnet) ist die erste Leitung 2 von der zweiten Leitung 4 abgetrennt.The
Zudem ist das Primärventil 7 mit einer mit der ersten Leitung 2 verbundenen Druckrückführung 18 versehen. Das Primärventil 7 ist somit vorzugsweise als ein Druckregelventil ausgebildet.In addition, the
Das Entlastungsventil 8 ist erfindungsgemäß derart eingesetzt, dass es in Abhängigkeit des in der ersten Leitung 2 vorhandenen Drucks selbsttätig die zweite Leitung 4 zu dem Tank 9 hin öffnet. Das Entlastungsventil 8 ist von seiner Ruhestellung, in der ein durch die zweite Pumpe 5 gefördertes Fördervolumen gesamtheitlich der Kühl- und Schmiermittelversorgungseinrichtung 10 zugeführt wird, in eine Entlastungsstellung, in der die zweite Leitung 4, das heißt die Ausgangsseite der zweiten Pumpe 5 zumindest teilweise, hier vollständig, zu dem Tank 9 hin geöffnet ist, umschaltbar.According to the invention, the
Es ist in
Das Entlastungsventil 8 schaltet in Abhängigkeit eines in der ersten Leitung 2 vorhandenen Drucks um. Die Umschaltung von der Ruhestellung in die Entlastungsstellung erfolgt (mittels eines Steuerungsanschlusses) bei Überschreiten eines Maximaldruckes in der ersten Leitung 2. Somit erfolgt die umgekehrte Umschaltung von der Entlastungsstellung zurück in die Ruhestellung bei Unterschreiten dieses Maximaldruckes in der ersten Leitung 2.The
Die Umschaltung zwischen der Ruhestellung und der Entlastungsstellung erfolgt somit derart selbsttätig, dass bei einem Überschreiten des Maximaldrucks in der ersten Leitung 2 das Entlastungsventil 8 selbsttätig in die Entlastungsstellung von der Ruhestellung aus umschaltet. Das Entlastungsventil 8 ist in die Ruhestellung hinein mittels einer Feder 20 vorgespannt. Bei Überschreiten einer entsprechenden Federkraft der Feder aufgrund des in der ersten Leitung 2 aufgebrachten Druckes wird somit ein der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellter Kolben des Entlastungsventils 8 in die Entlastungsstellung verschoben.The switchover between the rest position and the relief position thus takes place automatically in such a way that when the maximum pressure in the
Das Entlastungsventil 8 ist als ein 3/2-Wegeventil ausgebildet.The
In dem zweiten Ausführungsbeispiel der
In Verbindung mit
Ferner ist in dem vierten Ausführungsbeispiel der
Mit anderen Worten ausgedrückt, kann erfindungsgemäß mit einem Entlastungsventil 8, das mit dem Systemdruck passiv gesteuert wird, die Last auf der Niederdruckseite (zweite Leitung 4) stark reduziert werden, was wiederum eine Lastreduktion auf dem Motor bedeutet. Der Motor und die Elektronik können damit kleiner und günstiger dimensioniert werden.In other words, according to the invention, with a
In
Falls die Kühlung beim Volllastrückwärtsfahren nicht ganz unterbunden werden soll, kommt das Ventilkonzept aus
Die Ausführung in
Die Ausführung in
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- HydrauliksystemHydraulic system
- 22
- erste Leitungfirst line
- 33
- erste Pumpefirst pump
- 44
- zweite Leitungsecond line
- 55
- zweite Pumpesecond pump
- 66
- ElektromotorElectric motor
- 77
- PrimärventilPrimary valve
- 88th
- EntlastungsventilRelief valve
- 99
- Tanktank
- 1010
- Kühl- und SchmiermittelversorgungseinrichtungCoolant and lubricant supply device
- 1111
- erster Leitungsabschnittfirst line section
- 1212
- EntlastungsleitungRelief line
- 1313
- EingangsseiteEntrance page
- 1414
- AusgangsseiteHome page
- 1515
- StrömungsblendeFlow diaphragm
- 1616
- Antriebswelledrive shaft
- 1717
- Verbraucherconsumer
- 1818
- DruckrückführungPressure return
- 1919
- zweiter Leitungsabschnittsecond line section
- 2020
- FederFeather
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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2022
- 2022-05-04 DE DE102022110968.2A patent/DE102022110968A1/en not_active Ceased
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