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Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem für ein Automatikgetriebe und ein Verfahren zum Betreiben eines Hydrauliksystems gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 9 näher definierten Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
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Ein Hydrauliksystem für ein Automatikgetriebe ist aus der
DE 10 2018 219 322 A1 bekannt. Das Hydrauliksystem umfasst zwei Fördereinheiten und mehrere Ventileinrichtungen. Mittels mindestens einer Ventileinrichtung ist das Hydrauliksystem in mindestens einen Hochdruckkreis und einen Niederdruckkreis aufteilbar. Die erste Fördereinheit ist dem Hochdruckkreis als Hochdruckpumpe und die zweite Fördereinheit ist dem Niederdruckkreis als Niederdruckpumpe zugeordnet. Mittels der Ventileinrichtungen ist ein im Niederdruckkreis herrschender Niederdruck und ein im Hochdruckkreis herrschender Hochdruck auf ungleiche Werte einstellbar.
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Nachteilhafterweise ist das Hydrauliksystem während Betriebszustandsverläufen eines Automatikgetriebes, während dem Volumenstrombedarf im Bereich des Hochdruckkreises durch die erste Fördereinheit nicht alleine zur Verfügung gestellt werden können, nicht mit der gewünschten Spontanität betreibbar, um einen Volumenstrombedarf des Hochdruckkreises innerhalb kurzer Betriebszeiten zur Verfügung stellen zu können.
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Ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Hydrauliksystem für ein Automatikgetriebe zur Verfügung zu stellen, das mit einer gewünscht hohen Spontaneität betreibbar ist. Des Weiteren soll ein Verfahren zum Betreiben eines Hydrauliksystems geschaffen werden, mittels dem jeweils ein aktueller Hydraulikfluidvolumenstrom eines Automatikgetriebes mit der gewünscht hohen Spontanität zur Verfügung stellbar ist. Zusätzlich sollen ein Steuergerät, welches zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist, und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Hydrauliksystem mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Aus verfahrenstechnischer Sicht erfolgt eine Lösung der Aufgabe ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruches 9 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen. Ein Steuergerät sowie ein Computerprogrammprodukt sind zudem Gegenstand der weiteren unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Es wird ein Hydrauliksystem für ein Automatikgetriebe mit einer ersten Pumpeneinheit und wenigstens einer zweiten Pumpeneinheit sowie mit wenigstens einem vorsteuerbaren Druckregelventil beschrieben. Über das Druckregelventil sind Förderseiten der Pumpeneinheiten mit separaten Druckkreisen in Wirkverbindung bringbar. Die Förderseiten der Pumpeneinrichtungen stehen über das Druckregelventil mit einem ersten Druckkreis in Verbindung, wenn ein Ventilschieber des Druckregelventils von einer am Ventilschieber anliegenden Gesamtkraftkomponente in einem ersten Stellwegbereich des Ventilschiebers überführt ist. Die Förderseite der ersten Pumpeneinheit steht über das Druckregelventil mit dem ersten Druckkreis und die Förderseite der zweiten Pumpeneinheit steht über das Druckregelventil mit dem zweiten Druckkreis in Wirkverbindung, wenn der Ventilschieber des Druckregelventils von einer am Ventilschieber anliegenden Gesamtkraftkomponente in einen zweiten Stellwegbereich des Ventilschiebers überführt ist.
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Dabei steht die am Ventilschieber anliegende Gesamtkraftkomponente wenigstens in Abhängigkeit einer am Ventilschieber anliegenden Vorsteuerkraft, die am Ventilschieber in Richtung des ersten Stellwegbereiches wirkend angreift. Darüber hinaus steht die am Ventilschieber anliegende Gesamtkraftkomponente auch in Abhängigkeit der Drücke im Bereich der Förderseiten der Pumpeneinheiten, die im Bereich eines Druckraumes an einer Steuerfläche des Ventilschiebers in Richtung des zweiten Stellwegbereiches am Ventilschieber wirkend angreifen.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass der Druck im Druckraum über eine Steuereinheit jeweils sprungartig auf Werte innerhalb eines Wertebereiches einstellbar ist, innerhalb dem der Ventilschieber von der jeweils anliegenden Vorsteuerkraft in den ersten Stellwegbereich überführt wird.
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Mit anderen Worten sind die beiden Pumpeneinheiten bzw. ist das erfindungsgemäße Hydrauliksystem über das Druckregelventil sowohl in einem sogenannten Einkreisbetrieb als auch in einem sogenannten Zweikreisbetrieb betreibbar. Im Einkreisbetrieb sind die beiden Förderseiten der Pumpeneinheiten über das Druckregelventil mit dem ersten Druckkreis verbunden. Der erste Druckkreis kann einen Hochdruckkreis des Hydrauliksystems darstellen, über den eine sogenannte Aktuatorik des Automatikgetriebes mit einem sogenannten Systemdruck versorgt bzw. beaufschlagt wird. Die Aktuatorik kann beispielsweise Schaltkupplungen, eine Schaltaktuatorik, eine Parksperre und dergleichen umfassen.
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Der Einkreisbetrieb wird beispielsweise während funktionsseitig priorisierter Befüllungen von Schaltaktuatoren angestrebt, während den jeweils ein hoher Volumenstrombedarf sowie ein mittlerer Druckbedarf erforderlich ist und die jeweils nur von verhältnismäßig kurzer Dauer sind. Da während des Einkreisbetriebes beide Pumpeneinheiten Hydraulikfluidvolumen in Richtung des ersten Druckkreises fördern, kann der hohe Volumenstrombedarf des ersten Druckkreise innerhalb kurzer Betriebszeiten gedeckt werden.
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Im Zweikreisbetrieb steht die erste Pumpeneinheit über das Druckregelventil mit dem ersten Druckkreis und die Förderseite der zweiten Pumpeneinheit über das Druckregelventil mit dem zweiten Druckkreis in Wirkverbindung. Der zweite Druckkreis kann einen sogenannten Niederdruckkreis darstellen, über den beispielsweise die Schmierung und/oder die Kühlung des Automatikgetriebes mit Hydraulikfluid versorgbar ist. Damit fördert die erste Pumpeneinheit im Zweikreisbetrieb nach wie vor über das Druckregelventil Hydraulikfluid in Richtung des ersten Druckkreises, während die zweite Pumpeneinheit gegen den hydraulischen Widerstand des zweiten Druckkreises arbeitet. Der Zweikreisbetrieb ist energetisch günstiger als der Einkreisbetrieb der Pumpeneinheiten, wenn das Hydrauliksystem in der vorstehend näher beschriebenen Art und Weise ausgeführt ist.
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Wenn im Zweikreisbetrieb des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems erkannt wird, dass die erste Pumpeneinheit den Volumenstrombedarf des ersten Druckkreises innerhalb einer gewünscht kurzen Betriebszeit nicht alleine decken kann, wird das Hydrauliksystem über die Steuereinheit in den Einkreisbetrieb überführt. Dann kann der vorzugsweise abrupt ansteigende Hydraulikfluidvolumenbedarf des ersten Druckkreises mit einer gewünscht hohen Spontanität durch beide Pumpeneinheiten gemeinsam zur Verfügung gestellt werden. Hierfür stellt bzw. senkt die Steuereinheit des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems den Druck im Druckraum sprungartig auf Werte innerhalb des Wertebereiches ein bzw. ab, innerhalb dem der Ventilschieber von der jeweils anliegenden Vorsteuerkraft in den ersten Stellwegbereich überführt wird. Dann werden die beiden Pumpeneinheiten des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems im Einkreisbetrieb betrieben und fördern beide Hydraulikfluidvolumen in Richtung des ersten Druckkreises.
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Über die sprungartige bzw. spontane Veränderung des Druckes im Druckraum und die daraus resultierende spontane Umschaltung des Hydrauliksystems aus dem Zweikreisbetrieb in den Einkreisbetrieb sind hydraulisch betätigbare Schaltelemente, wie reibschlüssige Kupplungen oder Bremsen, innerhalb kurzer Betriebszeiten aus einem abgeschalteten Zustand in einen zugeschalteten Betriebszustand überführbar, in den die Schaltelemente jeweils Drehmoment übertragen. Dabei sind insbesondere sogenannte Schnellfüllphasen hydraulisch betätigbarer Schaltelemente im Vergleich zu Automatgetrieben, die herkömmlich ausgeführte Hydrauliksysteme aufweisen, innerhalb wesentlich kürzerer Betriebszeiten durchführbar. Damit sind Schaltelemente beispielsweise während sogenannter Hochschaltungen bis zur vollständigen Drehmomentübernahme mit der gewünscht hohen Spontanität zuschaltbar.
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Des Weiteren sind Betriebszustandswechsel von Automatgetrieben auch in Drehzahlbereichen der Pumpeneinheiten, innerhalb den der erste Druckkreis alleine durch die erste Pumpeneinheit nicht ausreichend mit Hydraulikvolumen versorgbar ist, mit einer gewünscht hohen Genauigkeit reproduzierbar.
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Grundsätzlich ist bei dem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem die Druckrückmeldeseite des Druckregelventils, das prinzipiell das Hauptdruckventil darstellt, schaltbar ausgeführt. Über die Steuereinheit ist der Rückmeldekanal bzw. der Druckraum im Bereich einer Steuerfläche des Ventilschiebers des Druckregelventils entlüftbar, um das Hydrauliksystem in den Einkreisbetrieb zu überführen und damit die Pumpeneinheiten bzw. das Hydrauliksystem in den Einkreisbetrieb zu überführen.
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Bei einer mit geringem Aufwand betreibbaren und bauraum- sowie kostengünstigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems ist die Steuereinheit als eine Ventileinheit ausgeführt, über die der Druckraum mit einem im Wesentlichen drucklosen Bereich verbindbar ist.
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Dabei wird vorliegend unter einem drucklosen Bereich ein Bereich des Hydrauliksystems bzw. des Automatikgetriebes verstanden, in dem der Druck jeweils geringer ist als der Förderdruck der Pumpeneinheiten. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn im drucklosen Bereich der Umgebungsdruck des Automatikgetriebes bzw. der atmosphärische Umgebungsdruck wirkt. Der drucklose Bereich kann beispielsweise ein Getriebeölsumpf oder dergleichen sein, der über eine Entlüftungseinheit mit der Umgebung des Automatikgetriebes, d. h. mit einem Bereich außerhalb des Getriebegehäuses, in Verbindung steht.
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Die Ventileinheit kann auf bauraum- und kostengünstige Art und Weise mittels eines elektrohydraulischen Druckstellers betätigbar sein.
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Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die Ventileinheit als Piezoventil ausgeführt ist, über das die Wirkverbindung zwischen dem Druckraum und dem drucklosen Bereich freigebbar oder sperrbar ist.
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Bei einer einfach betätigbaren und durch geringe Herstellkosten gekennzeichneten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems kann die Ventileinheit auch als Magnetventil ausgebildet sein, um den Druckraum in gewünschtem Umfang in Richtung des drucklosen Bereiches mit hoher Spontanität zu entlüften.
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Zwischen der Förderseite der ersten Pumpeneinheit und dem Druckraum sowie zwischen der Förderseite der zweiten Pumpeneinheit und dem Druckraum kann jeweils eine Drosseleinheit vorgesehen sein. Dadurch ist auf einfache Art und Weise gewährleistet, dass der erste Druckkreis in angeforderter Art und Weise mit Hydraulikfluid beaufschlagt wird und gleichzeitig die Pumpeneinheiten im Einkreisbetrieb betrieben werden. Dies ist der Fall, da über die beiden Drosseleinheiten ein unerwünscht hoher Leckagevolumenstrom von den Förderseiten der Pumpeneinheiten in Richtung des drucklosen Bereiches auf konstruktiv einfache Art und Weise vermieden wird.
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Ist das Fördervolumen der zweiten Pumpeneinheit größer als das Fördervolumen der ersten Pumpeneinheit und der Druck im ersten Druckkreis höher als der Druck im zweiten Druckkreis, ist ein mit dem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem ausgeführtes Automatikgetriebe mit hohem Wirkungsgrad betreibbar.
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Die Pumpeneinheiten können über ein Überlagerungsgetriebe mechanisch und/oder elektrisch antreibbar sein. Dann ist die Drehzahl der Pumpeneinheiten insbesondere während eines rein elektrischen oder eines kombinierten elektrischen und mechanischen Antriebes betriebszustandsabhängig variierbar.
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Des Weiteren wird ein Verfahren zum Betreiben des Hydrauliksystems vorgeschlagen, während dem der Druckraum über die Steuereinheit mit dem im Wesentlichen drucklosen Bereich verbunden wird, wenn erkannt wird, dass der Ventilschieber von der anliegenden Gesamtkraftkomponente in den zweiten Stellwegbereich überführt ist und ein Volumenstrombedarf des ersten Druckkreises das Fördervolumen übersteigt, das von der ersten Pumpeneinheit zur Verfügung gestellt wird.
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Bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Drehzahl der ersten Pumpeneinheit und/oder der zweiten Pumpeneinheit angehoben, wenn erkannt wird, dass ein Volumenstrombedarf des ersten Druckkreises das von der ersten Pumpeneinheit und/oder der zweiten Pumpeneinheit zur Verfügung gestellte Fördervolumen übersteigt.
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Zudem kann es vorgesehen sein, dass die Vorsteuerkraft erhöht wird, wenn erkannt wird, dass ein Volumenstrombedarf des ersten Druckkreises das von der ersten Pumpeneinheit zur Verfügung gestellte Fördervolumen übersteigt.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Das Steuergerät umfasst beispielsweise Mittel, die der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen. Bei diesen Mitteln kann es sich um hardwareseitige Mittel und um softwareseitige Mittel handeln. Die hardwareseitigen Mittel des Steuergeräts bzw. der Steuerungseinrichtung sind beispielsweise Datenschnittstellen, um mit den an der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beteiligten Baugruppen des Automatikgetriebes Daten auszutauschen. Weitere hardwareseitige Mittel sind beispielsweise ein Speicher zur Datenspeicherung und ein Prozessor zur Datenverarbeitung. Softwareseitige Mittel können unter anderem Programmbausteine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sein.
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Das Steuergerät ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit zumindest einer Empfangsschnittstelle ausführbar, die ausgebildet ist, Signale von Signalgebern zu empfangen. Die Signalgeber können beispielsweise als Sensoren ausgebildet sein, die Messgrößen erfassen und an das Steuergerät übermitteln. Ein Signalgeber kann auch als Signalfühler bezeichnet werden. So kann die Empfangsschnittstelle von einem Signalgeber ein Signal empfangen, über welches signalisiert wird, dass ein Hydraulikfluidvolumenstrom für den ersten Druckkreis, der seitens der ersten Pumpeneinheit im Zweikreisbetrieb zur Verfügung gestellt wird, anzuheben ist. Das Signal kann von einer Fahrstrategie erzeugt werden, die im Bereich des Steuergerätes oder im Bereich eines weiteren Steuergerätes des Automatikgetriebes aktiviert ist und durchgeführt wird.
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Das Steuergerät kann zudem eine Datenverarbeitungseinheit aufweisen, um die empfangenen Eingangssignale bzw. die Informationen der empfangenen Eingangssignale auszuwerten und/oder zu verarbeiten.
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Auch kann das Steuergerät mit einer Sendeschnittstelle ausgeführt sein, die ausgebildet ist, Steuersignale an Stellglieder auszugeben. Unter einem Stellglied sind Aktoren zu verstehen, die Befehle des Steuergeräts umsetzen. Die Aktoren können beispielsweise zur Betätigung der Steuereinheit ausgebildet sein.
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Wird während des Betriebes des Hydrauliksystems durch das Steuergerät erkannt oder anhand von empfangenen Eingangssignalen ermittelt, dass der Ventilschieber von der anliegenden Gesamtkraftkomponente in den zweiten Stellwegbereich überführt ist, und ein Volumenstrombedarf des ersten Druckkreises das von der ersten Pumpeneinheit zur Verfügung gestellte Fördervolumen übersteigt, dann bestimmt das Steuergerät anhand von erfassten Eingangssignalen eine entsprechende Anforderung und löst eine angepasste Betätigung der Steuereinheit aus.
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Hierfür ist das Steuergerät derart ausgeführt, dass die Steuereinheit den Druckraum mit dem im Wesentlichen drucklosen Bereich verbindet, um das Hydrauliksystem vom Zweikreissystem in den Einkreissystem zu überführen und den ersten Druckkreis durch beide Pumpeneinheiten mit dem erforderlichen Hydraulikfluidvolumenstrom zu versorgen.
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Das Steuergerät stellt den Druck im Druckraum über die Steuereinheit jeweils sprungartig auf Werte innerhalb eines Wertebereiches ein, innerhalb dem der Ventilschieber von der jeweils anliegenden Vorsteuerkraft in den ersten Stellwegbereich überführt wird, wenn es erkennt, dass ein aktueller Volumenstrombedarf des ersten Druckkreises größer ist als das aktuell zur Verfügung stehende Fördervolumen der ersten Pumpeneinheit.
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Mittels des Steuergerätes wird auf einfache Art und Weise gewährleistet, dass das Hydrauliksystem mit der gewünscht hohen Spontanität betreibbar ist und eine Aktuatorik des Automatikgetriebes innerhalb kurzer Betriebszeiten mit einem erforderlichen Hydraulikfluidvolumenstrom beaufschlagt wird, der zur Darstellung eines angeforderten Betriebszustandes des Automatikgetriebes benötigt wird.
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Die zuvor genannten Signale sind nur als beispielhaft anzusehen und sollen die Erfindung nicht beschränken. Die erfassten Eingangssignale und die angegebenen Steuersignale können über einen Fahrzeugbus beispielsweise über einen CAN-Bus übertragen werden. Die Steuerungseinrichtung bzw. das Steuergerät kann beispielsweise als zentrales elektronisches Steuergerät des Automatikgetriebes oder eines damit ausgeführten Fahrzeugantriebsstranges oder als elektronisches Getriebesteuergerät ausgebildet sein.
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Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich auch als Computerprogrammprodukt verkörpern, welches, wenn es auf einem Prozessor einer Steuerungseinrichtung läuft, den Prozessor softwaremäßig anleitet, die zugeordneten erfindungsgegenständlichen Verfahrensschritte durchzuführen. In diesem Zusammenhang gehört auch ein computerlesbares Medium zum Gegenstand der Erfindung, auf dem ein vorstehend beschriebenes Computerprogrammprodukt abrufbar gespeichert ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten Ansprüche oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen oder unmittelbar aus der Zeichnung hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Hydraulikschaltplan eines Teils einer hydraulischen Steuerung eines Automatikgetriebes mit zwei Pumpeneinheiten, einem Druckregelventil und jeweils zwei stromab des Druckregelventils vorgesehenen Druckkreisen.
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Ein Hydraulikschaltplan eines Teils eines Hydrauliksystems 1 eines Automatikgetriebes mit einer ersten Pumpeneinheit 2 und einer zweiten Pumpeneinheit 3 ist in der Figur dargestellt. Saugseiten 4, 5 der Pumpeneinheiten 2 und 3 stehen jeweils mit einem Tank 6 in Verbindung und saugen über einen Filter 7 Hydraulikfluid aus dem Tank 6 an. Förderseiten 8, 9 der Pumpeneinheiten 2, 3 und stehen mit einem Druckregelventil 10 in Wirkverbindung.
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Das Druckregelventil 10 umfasst einen Ventilschieber 11, der in einem Ventilgehäuse 12 längsverschiebbar angeordnet ist. Der Ventilschieber 11 weist sechs Ventilschieberabschnitte 111 bis 116 auf und das Ventilgehäuse 12 ist mit Ventiltaschen 121 bis 127 ausgebildet. In Abhängigkeit seines axialen Stellweges verbindet der Ventilschieber die Ventiltaschen 121 bis 127 zumindest teilweise miteinander oder trennt diese voneinander.
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Die Förderseite 8 der ersten Pumpeneinheit 2 steht vorliegend mit der Ventiltasche 123 des Druckregelventils 10 in Wirkverbindung. Zusätzlich zweigt eine Leitung 13 von der Ventiltasche 123 in Richtung eines ersten Druckkreises 14 des Hydrauliksystems 1 ab, der einen Hochdruckkreis des Hydrauliksystems 1 darstellt und in dem über das Druckregelventil 10 ein sogenannter Systemdruck p_sys eingestellt wird. Des Weiteren ist die Förderseite 9 der zweiten Pumpeneinheit 3 mit der Ventiltasche 125 wirkverbunden, die über ein Rückschlagventil 15 mit dem ersten Druckkreis 14 in Wirkverbindung steht.
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Zusätzlich sind die Förderseiten 8 und 9 der Pumpeneinheiten 2 und 3 mit der Ventiltasche 127 verbunden, die gemeinsam mit einer Stirnseite 117 des Ventilschiebers 11 einen Druckraum 16 des Druckregelventils 10 begrenzt. Zwischen der Förderseite 8 der ersten Pumpeneinheit 2 und dem Druckraum 16 sind eine erste Drosseleinheit 17 und eine zweite Drosseleinheit 18 angeordnet. Darüber hinaus sind zwischen der Förderseite 9 der zweiten Pumpeneinheit 3 und dem Druckraum 16 eine dritte Drosseleinheit 19 und die zweite Drosseleinheit 18 vorgesehen, wobei zwischen der Drosseleinheit 19 und der zweiten Drosseleinheit 18 ein weiterer Filter 20 angeordnet ist.
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Der Ventilschieberabschnitt 111 ist vorliegend zur Aufnahme einer Federeinrichtung 21 hohlzylindrisch ausgeführt, wobei sich die Federeinrichtung 21 einenends am Ventilschieber 11 und anderenends am Ventilgehäuse 12 abstützt. Die Federeinrichtung 21 beaufschlagt den Ventilschieber 11 mit seiner Federkraft in Richtung eines ersten axialen Stellwegbereiches des Ventilschiebers 11. Dabei erstreckt sich der erste Stellwegbereich von einer ersten Endlage des Ventilschiebers 11, in der der Ventilschieber 11 mit seiner Stirnseite 117 am Ventilgehäuse 12 anliegt, bis zu einer Stellung des Ventilschiebers 11, in der eine Steuerkante 113A des Ventilschieberabschnittes 113 und eine Steuerkrante 124A der Ventiltasche 124 bündig miteinander abschließen.
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An den ersten Stellwegbereich des Ventilschiebers 11 schließt sich unmittelbar ein zweiter Stellwegbereich des Ventilschiebers 11 an, der sich in axialer Richtung des Druckregelventils 10 von der Steuerkante 124A der Ventiltasche 124 bis zur Steuerkante 113A des Ventilschieberabschnittes 113 erstreckt, wenn der Ventilschieber 11 in seiner zweiten Endlage vorliegt, in der der Ventilschieber 11 mit einer Stirnfläche 118 am Ventilgehäuse 12 anliegt.
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Im drucklosen Zustand des Hydrauliksystems 1 wird der Ventilschieber 11 von der Federeinrichtung 21 vollständig in seine erste Endlage verschoben. Im Betrieb des Hydrauliksystems 1 werden die Pumpeneinheiten 2 und 3 über ein Überlagerungsgetriebe entweder von einer Drehmoment führenden Welle des Automatikgetriebes, einem Elektromotor oder von der Welle des Automatikgetriebes und dem Elektromotor angetrieben und fördern Hydraulikfluidvolumen aus dem Tank 6 in Richtung des Druckregelventils 10. In der ersten Endlage des Ventilschiebers 11 fördert die erste Pumpeneinheit 2 von der Förderseite 8 Hydraulikfluidvolumen zur Ventiltasche 123 und über die Leitung 13 direkt in den ersten Druckkreis 14, wenn der Förderdruck der ersten Pumpeneinheit 2 eine Ansprechgrenze eines weiteren Rückschlagventils 22 erreicht. Dann fördert die erste Pumpeneinheit 2 über das Druckregelventil 10 Hydraulikfluidvolumen in Richtung einer Aktuatorik des Automatikgetriebes. Die Aktuatorik umfasst beispielsweise Schaltkupplungen, eine Schaltaktuatorik, eine Parksperre und dergleichen.
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Gleichzeitig ist die Förderseite 9 der zweiten Pumpeneinheit 3 in der ersten Endlage des Ventilschiebers 11 über die Ventiltasche 125 und das Rückschlagventil 15 mit dem ersten Druckkreis 14 verbunden, wenn der Förderdruck der zweiten Pumpeneinheit 3 die Ansprechgrenze des Rückschlagventils 15 übersteigt. Dabei variiert die Ansprechgrenze des Rückschlagventils 15 in Abhängigkeit des Drucks p_sys im ersten Druckkreis 14, der dem Förderdruck der zweiten Pumpeneinheit 2 entgegenwirkend am Rückschlagventil 15 anliegt. Damit gibt das Rückschlagventil 15 die Verbindung zwischen der Ventiltasche 125 und dem ersten Druckkreis 14 erst frei, wenn die zweite Pumpeneinheit 3 einen entsprechenden Förderdruck erzeugt. In geöffnetem Zustand des Rückschlagventils 15 fördert die zweite Pumpeneinheit 3 ebenfalls Hydraulikfluidvolumen in den ersten Druckkreis 14, wobei sich das Hydrauliksystem 1 dann im sogenannten Einkreisbetrieb befindet.
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Mit steigenden Förderdrücken der Pumpeneinheiten 2 und 3 nimmt auch der Druck im Druckraum 16 zu. In Abhängigkeit des Drucks im Druckraum 16 liegt am Ventilschieber 11 jeweils eine Druckkraftkomponente an, die am Ventilschieber 11 der Federkraft der Federeinrichtung 21 entgegenwirkend angreift. Der Ventilschieber 11 wird von den Förderdrücken der Pumpeneinheiten 2 und 3 aus seiner ersten Endlage in Richtung seiner zweiten Endlage verschoben, wenn die Druckkraftkomponente die Federkraft der Federeinrichtung 21 zunehmend dominiert. Am Übergang vom ersten Stellwegbereich in den zweiten Stellwegbereich des Ventilschiebers 11 gibt der Ventilschieberabschnitt 113 die Verbindung zwischen der Ventiltasche 125 und der Ventiltasche 124 frei. Dann steht die Förderseite 9 der zweiten Pumpeneinheit 3 mit einem zweiten Druckkreis 23 in Verbindung, über den eine Kühlung und Schmierung des Automatikgetriebes mit Hydraulikfluidvolumen beaufschlagt wird. Der zweite Druckkreis 23 stellt einen sogenannten Niederdruckkreis des Hydrauliksystems 1 dar, dessen Druck im Betrieb des Hydrauliksystems 1 kleiner ist als der Systemdruck p_sys im ersten Druckkreis 14.
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Da der Druck im zweiten Druckkreis 23 wesentlich niedriger ist als im ersten Druckkreis 14, fällt der Förderdruck der zweiten Pumpeneinheit 3 aufgrund der Verbindung zwischen den beiden Ventiltaschen 125 und 124 schlagartig ab. Dies führt dazu, dass das Rückschlagventil 15 schließt und die zweite Pumpeneinheit 3 nur noch gegen den geringeren Druck des zweiten Druckkreises 23 fördert. Dann befindet sich das Hydrauliksystem 1 im Zweikreisbetrieb.
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Wird der Ventilschieber 11 von der im Bereich der Stirnfläche 117 des Ventilschiebers 11 angreifenden Druckkraftkomponente und entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 21 weiter in Richtung seiner zweiten Endlage verschoben, erreicht eine Steuerkante 111A des Ventilschieberabschnittes 111 eine Steuerkante 122A der Ventiltasche 122. Sobald die Steuerkante 111A des Ventilschieberabschnittes 111 die Steuerkante 122A der Ventiltasche 122 in axialer Richtung des Druckregelventils 10 überfährt, gibt der Ventilschieber 11 eine Verbindung zwischen der Ventiltasche 123 und der Ventiltasche 122 frei, die mit dem zweiten Druckkreis 23 verbunden ist.
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In diesem Betriebszustand des Druckregelventils 10 wird von der ersten Pumpeneinheit 2 zur Verfügung gestelltes überschüssiges Hydraulikfluidvolumen, das nicht zur Versorgung des ersten Druckkreises 14 benötigt wird, in Richtung des zweiten Druckkreises 23 abgeführt und zur Schmierung und Kühlung des Automatikgetriebes verwendet.
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Um den Systemdruck p_sys betriebszustandsabhängig variieren zu können, ist im Bereich der Ventiltasche 121 ein Vorsteuerdruck p_VS anlegbar, der im Bereich eines elektrohydraulischen Druckstellers 24 vorgebbar ist. Der Vorsteuerdruck p_VS greift gleichwirkend zur Federkraft der Federeinrichtung 21 an dem Ventilschieber 11 in Richtung der ersten Endstellung bzw. in Richtung des ersten Stellwegbereiches des Ventilschiebers 11 an.
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Über den Vorsteuerdruck p_VS ist im Betrieb des Hydrauliksystems 1 der Systemdruck p_sys und/oder der dem ersten Druckkreis 14 jeweils zugeführte Hydraulikfluidvolumenstrom anforderungsgemäß anhebbar, wenn seitens eines Getriebesteuergeräts ein entsprechender Bedarf erkannt wird, der beispielsweise während des Schaltvorganges im Automatikgetriebe entsteht. Während eines solchen Schaltvorganges wird üblicherweise ein Schaltelement in den Kraftfluss des Automatikgetriebes zugeschaltet, das hydraulisch betätigt wird.
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Dabei ist eine hydraulische Kapazität des Automatikgetriebes entsprechend mit Hydraulikfluidvolumen zu versorgen. Um den jeweils erhöhten Hydraulikfluidvolumenbedarf des ersten Druckkreises 14 decken zu können, besteht die Möglichkeit, den Vorsteuerdruck p_VS zu erhöhen und den Ventilschieber 11 in Richtung seiner ersten Endstellung bzw. in seinen ersten Stellwegbereich zu überführen, wenn sich der Ventilschieber 11 im zweiten Stellwegbereich befindet und das Hydrauliksystem 1 im Zweikreisbetrieb betrieben wird.
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Zusätzlich besteht auch die Möglichkeit, die Drehzahlen der Pumpeneinheiten 2 und 3 mittels des Elektromotors unabhängig von der Drehzahl der Welle des Automatikgetriebes anzuheben und seitens der Pumpeneinheiten 2 und 3 jeweils ein höheres Fördervolumen zur Verfügung zu stellen. Die beiden letztbeschriebenen Maßnahmen zur Erhöhung des Hydraulikfluidvolumenstromes in Richtung des ersten Druckkreises 14 sind jedoch während bestimmter Betriebszustandsverläufe nicht dazu geeignet, dass das Hydrauliksystem 1 den aktuell angeforderten erhöhten Hydraulikfluidvolumenbedarf im Bereich des ersten Druckkreises 14 mit der erforderlichen Spontanität zur Verfügung stellt.
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Um das Hydrauliksystem 1 bei entsprechend zeitsensitiven Betriebszustandsverläufen mit der gewünscht hohen Spontanität zumindest für begrenzte Betriebszeiten betreiben zu können, zweigt vom Druckraum 16 eine Leitung 25 in Richtung eines sogenannten drucklosen Bereiches 26 ab. Die Wirkverbindung zwischen dem Druckraum 16 und dem drucklosen Bereich 26 ist über eine Steuereinheit 27 schaltbar ausgeführt. Der Druck im drucklosen Bereich 26 entspricht vorliegend einem Umgebungsdruck p_∞ des Automatikgetriebes, der im Wesentlichen dem atmosphärischen Druck entspricht und somit im Betrieb des Hydrauliksystems 1 jeweils unter dem Niveau des Druckes im Druckraum 16 liegt, das von den Förderdrücken der beiden Pumpeneinheiten 2 und 3 sowie den Drosseleinheiten 17, 19 und 18 definiert ist.
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Gibt die Steuereinheit 27 die Wirkverbindung zwischen dem Druckraum 16 und dem drucklosen Bereich 26 im Betrieb des Hydrauliksystems 1 frei, fällt der Druck im Druckraum 16 schlagartig auf das Druckniveau im Bereich des drucklosen Bereiches 26 ab und der Ventilschieber 11 wird von der Federkraft der Federeinrichtung 21 und gegebenenfalls vom anliegenden Vorsteuerdruck p_VS spontan in Richtung seiner ersten Endstellung und somit in den ersten Stellwegbereich überführt. Somit führt das Entlüften des Druckraumes 16 dazu, dass das Hydrauliksystem 1 und somit auch die beiden Pumpeneinheiten 2 und 3 in den Einkreisbetrieb übergehen, in dem beide Pumpeneinheiten 2 und 3 das jeweils geförderte Fördervolumen in Richtung des ersten Druckkreises 14 führen. Dies führt dazu, dass ein aktuell erhöhter Hydraulikfluidvolumenbedarf im Bereich des ersten Druckkreises 14 innerhalb kurzer Betriebszeiten und somit mit hoher Spontaneität erfüllt werden kann.
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Wird erkannt, dass der erste Druckkreis 14 wieder gesättigt ist, trennt die Steuereinheit 27 die Wirkverbindung zwischen dem Druckraum 16 und dem drucklosen Bereich 26, womit der Druck im Druckraum 16 wieder ansteigt und den Ventilschieber 11 in Richtung des zweiten Stellwegbereiches verschiebt und gegebenenfalls das Hydrauliksystem 1 wieder in den energetisch günstigeren Zweikreisbetrieb übergeht.
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Die Steuereinheit 27 kann als Ventileinheit ausgeführt sein, die mittels eines elektrohydraulischen Druckstellers betätigt wird. Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, dass die Ventileinheit 27 als Piezoventil oder als Magnetventil ausgeführt ist.
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Das Fördervolumen der zweiten Pumpeneinheit 3 ist vorliegend größer als das Fördervolumen der ersten Pumpeneinheit 2. Dabei stellt die zweite Pumpeneinheit 3 bezogen auf das gesamte Fördervolumen der beiden Pumpeneinheiten 2 und 3 beispielsweise 60% zur Verfügung, während das Fördervolumen der ersten Pumpeneinheit 2 40% des gesamten Fördervolumens entspricht.
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Es liegt im Ermessen des Fachmannes in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles, das Verhältnis der Fördervolumina der beiden Pumpeneinheiten 2 und 3 hiervon abweichend auszulegen. Unabhängig davon ist das Fördervolumen der zweiten Pumpeneinheit 3 aus energetischen Gesichtspunkten jeweils größer als das Fördervolumen der ersten Pumpeneinheit 2.
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Bezugszeichen
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- 1
- Hydrauliksystem
- 2
- erste Pumpeneinheit
- 3
- zweite Pumpeneinheit
- 4
- Saugseite der ersten Pumpeneinheit
- 5
- Saugseite der zweiten Pumpeneinheit
- 6
- Tank
- 7
- Filter
- 8
- Förderseite der ersten Pumpeneinheit
- 9
- Förderseite der zweiten Pumpeneinheit
- 10
- Druckregelventil
- 11
- Ventilschieber
- 12
- Ventilgehäuse
- 13
- Leitung
- 14
- erster Druckkreis
- 15
- Rückschlagventil
- 16
- Druckraum
- 17
- erste Drosseleinheit
- 18
- zweite Drosseleinheit
- 19
- dritte Drosseleinheit
- 20
- weiterer Filter
- 21
- Federeinrichtung
- 22
- zweites Rückschlagventil
- 23
- zweiter Druckkreis
- 24
- elektrohydraulischer Drucksteller
- 25
- Leitung
- 26
- druckloser Bereich
- 27
- Steuereinheit
- 111 bis 116
- Ventilschieberabschnitt
- 111A
- Steuerkante des Ventilschieberabschnittes 111
- 113A
- Steuerkante des Ventilschieberabschnittes 113
- 117
- Stirnfläche des Ventilschiebers
- 118
- zweite Stirnfläche des Ventilschiebers
- 121 bis 127
- Ventiltasche
- 122A
- Steuerkante der Ventiltasche 122
- 124A
- Steuerkante der Ventiltasche 124
- p_sys
- Systemdruck
- p_VS
- Vorsteuerdruck
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018219322 A1 [0002]
