DE10318152B4 - Oil supply device for the hydraulic circuit of a vehicle transmission or method for controlling the oil supply device - Google Patents
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Abstract
Ölversorgungsvorrichtung (1) für den Hydraulikkreislauf eines Fahrzeuggetriebes, wobei eine erste Pumpe (6) und eine zweite Pumpe (8) als Hydraulikpumpen zur Förderung des Öls vorgesehen sind, wobei die erste Pumpe (6) durch eine erste Welle (7) antreibbar ist, und wobei der Hydraulikkreislauf einen Niederdruck- (2) und Hochdruckkreis (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Pumpe (8) von einer zweiten Welle (9) antreibbar ist und dass eine hydraulische Steuer-/Regelungsschaltung (12) vorgesehen ist, dass die Steuer-/Regelungsschaltung (12) mindestens eine erste und eine zweite Eingangsleitung (35, 36) und eine erste und eine zweite Ausgangsleitung (3, 5) aufweist, wobei jede der beiden Pumpen (6, 8) an jeweils einer Eingangsleitung (35 bzw. 36) angeschlossen ist, und wobei der Niederdruckkreis (2) von der ersten Ausgangsleitung (3) und der Hochdruckkreis (4) von der zweiten Ausgangsleitung (5) versorgbar ist.Oil supply device (1) for the hydraulic circuit of a vehicle transmission, wherein a first pump (6) and a second pump (8) are provided as hydraulic pumps for conveying the oil, wherein the first pump (6) by a first shaft (7) is drivable, and wherein the hydraulic circuit comprises a low-pressure (2) and high-pressure circuit (4), characterized in that the second pump (8) is drivable by a second shaft (9) and in that a hydraulic control circuit (12) is provided, in that the control circuit (12) has at least one first and one second input line (35, 36) and a first and a second output line (3, 5), each of the two pumps (6, 8) being connected to an input line (16). 35 and 36) is connected, and wherein the low pressure circuit (2) from the first output line (3) and the high pressure circuit (4) from the second output line (5) can be supplied.
Description
Die Erfindung betrifft eine Ölversorgungsvorrichtung für den Hydraulikkreislauf eines Fahrzeuggetriebes, insbesondere eines Automatikgetriebes, wobei eine erste Pumpe und zweite Pumpe als Hydraulikpumpen zur Förderung des Öls, vzw. über einen Filter aus einem Tank, vorgesehen sind, wobei die erste Pumpe durch eine erste Welle, vzw. die Getriebeeingangswelle oder die Motorabtriebswelle, antreibbar ist, und wobei der Hydraulikkreislauf einen Niederdruck- und Hochdruckkreis aufweist. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung der zuvor genannten Ölversorgungsvorrichtung.The invention relates to an oil supply device for the hydraulic circuit of a vehicle transmission, in particular an automatic transmission, wherein a first pump and second pump as hydraulic pumps for conveying the oil, vzw. via a filter from a tank, are provided, wherein the first pump by a first shaft, vzw. the transmission input shaft or the engine output shaft is driven, and wherein the hydraulic circuit has a low pressure and high pressure circuit. Finally, the invention relates to a method for controlling or regulating the aforementioned oil supply device.
Im Stand der Technik sind unterschiedlich ausgebildete Ölversorgungsvorrichtungen und auch unterschiedliche Verfahren zu deren Steuerung für den Hydraulikkreislauf eines Fahrzeuggetriebes, insbesondere eines Automatikgetriebes bekannt. Ganz allgemein darf vorab zunächst folgendes ausgeführt werden: Von Bedeutung für den Aufbau und die Auslegung der eingangs genannten Ölversorgungsvorrichtung bzw. für das Verfahren zu deren Steuerung ist jeweils eine bedarfsgerechte Erzeugung von Volumenströmen und -drücken.In the prior art differently trained oil supply devices and also different methods for their control for the hydraulic circuit of a vehicle transmission, in particular an automatic transmission are known. In general, the following may first be carried out in advance: Of importance for the construction and the design of the oil supply device mentioned at the beginning or for the method for the control thereof is, in each case, an appropriate generation of volume flows and pressures.
Bei den im Stand der Technik bekannten Zwei-Pumpensystemen muss die Hochdruckpumpe für den maximalen Hochdruckvolumenstrom ausgelegt sein. Dieser Hochdruckvolumenstrom kann aber, bspw. bei stufenlosen Getrieben mit Umschlingungs- oder Reibradvariatoren, schon bei niedrigen Motordrehzahlen für schnelle Verstellvorgänge groß sein. Auch Automatikgetriebe benötigen für schnelle Schaltungen, die auch schon bei niedrigen Antriebsdrehzahlen auftreten können, einen ausreichend großen Volumenstrom. Eine separate, elektrisch betriebene Hochdruckpumpe, so wie dies derzeit im Stand der Technik realisiert wird, benötigt dann einen sehr teuren und einen groß bauenden Elektromotor. Auch eine mechanisch angetriebene Pumpe müsste ebenfalls relativ groß sein, also benötigt großen Bauraum, um bereits bei niedrigen Antriebsdrehzahlen einen ausreichenden Volumenstrom zu liefern. Auch ein Druckspeicher im Hochdrucksystem verbessert die Leistungsbilanz nur wenig. Damit der Druckspeicher nicht zu groß wird, muss sein „Spitzendruck“ aufgrund der dann steilen Druck-Volumen-Kennlinie im Ladezyklus wesentlich höher liegen als der maximale Systemdruck, bei dem der Druckspeicher, bspw. direkt nach einer Schaltung, ja auch annähernd leer sein kann. Die dann mögliche hohe Druckdifferenz zwischen Druckspeicher und Verbraucher wird dann zum Verbraucher hin über eine Druckreduzierung wieder heruntergeregelt und geht somit als Verlust verloren. Zusätzlich steigen mit dem höheren Druckniveau in der Speicherleitung die Leckagen und damit die Verluste noch weiter an.In the two-pump systems known in the prior art, the high-pressure pump must be designed for the maximum high-pressure volume flow. This high-pressure volume flow, however, can be large, for example in continuously variable transmissions with looping or friction wheel variators, even at low engine speeds for fast adjustment processes. Even automatic transmissions require a sufficiently large volume flow for fast switching, which can occur even at low drive speeds. A separate, electrically operated high-pressure pump, as is currently realized in the prior art, then requires a very expensive and a large-sized electric motor. Also, a mechanically driven pump would also be relatively large, so requires a large space to deliver even at low drive speeds sufficient volume flow. Even a pressure accumulator in the high-pressure system only slightly improves the power balance. So that the accumulator does not become too large, its "peak pressure" due to the then steep pressure-volume curve in the charging cycle must be much higher than the maximum system pressure at which the pressure accumulator, for example. Directly after a circuit, and indeed may be nearly empty , The then possible high pressure difference between accumulator and consumer is then down to the consumer down again via a pressure reduction and is thus lost as a loss. In addition, with the higher pressure level in the storage line leakage and thus the losses continue to increase.
Für den Hochdruckkreis wird im wesentlichen unter hohem Druck stehendes Öl mit relativ geringen Volumenströmen benötigt, wobei für den Niederdruckkreis unter niedrigem Druck stehendes Öl mit relativ hohen Volumenströmen benötigt wird. Der Niederdruckkreis versorgt im wesentlichen die Ritzel bzw. Zahnräder des Getriebes des Fahrzeuges und trägt zu deren Schmierung bzw. Kühlung bei. Der Hochdruckkreis realisiert im wesentlichen die Ansteuerung der insbesondere hydraulisch ausgeführten Aktuatoren, dient also im Getriebe zur Realisierung der entsprechenden Schaltungen oder Übersetzungsverstellungen. So ist eine Druckversorgung für ein Getriebe bekannt (
Für die Ausführung der Ölversorgungsvorrichtung bzw. für deren Steuerung/Regelung ist nunmehr von Bedeutung, dass die einzelnen Hydraulikkreisläufe, also der Niederdruckkreis sowie auch der Hochdruckkreis ausreichend mit Öl, d. h. mit dem entsprechenden Volumenstrom einschließlich des entsprechenden Druckes versorgt wird. Gleichzeitig muss die Ölversorgungsvorrichtung bzw. das Verfahren zu deren Steuerung unter ökonomischen/ökologischen Gesichtspunkten, insbesondere auch unter Berücksichtung des Wirkungsgrades der beiden Pumpen möglichst optimal realisiert sein. Aus energetischer Sicht ist dies im Stand der Technik bisher noch nicht optimal. Zwar sind ebenfalls zumeist zwei Pumpen vorgesehen, die separat von einander angesteuert bzw. betrieben werden können, allerdings ist aufgrund der teilweise verschiedenartigen Art der Ansteuerung, nämlich teils mechanisch, teils elektrisch die Versorgung der einzelnen Hydraulik- bzw. Druckkreisläufe, insbesondere des Niederdruck- und des Hochdruckkreises stark abhängig von den Fahrzuständen des jeweiligen Fahrzeuges. Wird bspw. ein Fahrzeug abgeschleppt oder durch eine Waschstraße „gezogen“, so treiben die Räder das Getriebe. Meistens steht dann der Motor, so dass dann auch die mit der Motordrehzahl angetriebene Pumpe steht. Folglich ist der bisher im Stand der Technik betriebene Steuerungsaufwand zum Betreiben der bisher verwendeten Ölversorgungsvorrichtungen sehr hoch und damit sehr kostenintensiv, wobei der Einsatz der entsprechenden Pumpen, nämlich der hier erzielte gesamte Wirkungsgrad noch nicht optimal ist.For the execution of the oil supply device or for their control / regulation is now important that the individual hydraulic circuits, ie the low-pressure circuit and the high-pressure circuit sufficiently with oil, d. H. is supplied with the corresponding volume flow including the corresponding pressure. At the same time, the oil supply device or the method for controlling it must be optimally realized under economic / ecological aspects, in particular taking into account the efficiency of the two pumps. From an energetic point of view, this is not yet optimal in the prior art. Although usually also two pumps are provided which can be controlled or operated separately from each other, but due to the partially different type of control, namely partly mechanical, partly electrically the supply of the individual hydraulic or pressure circuits, especially the low-pressure and of the high pressure circuit strongly dependent on the driving conditions of the respective vehicle. If, for example, a vehicle is towed or "pulled" through a car wash, the wheels drive the transmission. Most of the time then the engine is, so that then the pump driven by the engine speed is also. Consequently, the previously operated in the art control effort to operate the previously used oil supply devices is very high and therefore very expensive, with the use of the corresponding pumps, namely the overall efficiency achieved here is not optimal.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Ölversorgungsvorrichtung bzw. das Verfahren zu deren Steuerung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die erste und die zweite Pumpe derart ausgebildet bzw. ausgeführt und/oder steuerbar sind, dass der Gesamtwirkungsgrad des Systems erhöht sowie der Steuerungsaufwand und die damit verbundenen Kosten verringert sind. The invention is therefore based on the object, the above-mentioned oil supply device or the method for controlling to design and further develop that the first and the second pump are designed or executed and / or controllable that the overall efficiency of the system increases and the Control effort and the associated costs are reduced.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun für die Ölversorgungsvorrichtung dadurch gelöst, dass die zweite Pumpe von einer zweiten Welle antreibbar ist und das eine hydraulische Steuer-/Regelungsschaltung vorgesehen ist, dass die Steuer-/Regelungsschaltung mindestens eine erste und eine zweite Eingangsleitung und eine erste und eine zweite Ausgangleitung aufweist, wobei jede der beiden Pumpen an jeweils einer Eingangsleitung angeschlossen ist, und wobei der Niederdruckkreis von der ersten Ausgangsleitung und der Hochdruckkreis von der zweiten Ausgangsleitung versorgbar ist. Für das Verfahren zur Steuerung der zuvor genannten Ölversorgungsvorrichtung darf an dieser Stelle auf die entsprechenden Patentansprüche verwiesen werden.The object indicated above is now achieved for the oil supply device in that the second pump can be driven by a second shaft and that a hydraulic control circuit is provided, that the control / regulation circuit has at least a first and a second input line and a first and a second output line, wherein each of the two pumps is connected to one input line, and wherein the low pressure circuit from the first output line and the high pressure circuit from the second output line can be supplied. For the method for controlling the aforementioned oil supply device may be made at this point to the corresponding claims.
Gemäß dem der Erfindung zugrunde liegenden Prinzip wird nun zunächst die erste Pumpe durch eine erste Welle angetrieben und - nunmehr - auch die zweite Pumpe von einer zweiten Welle angetrieben. Anders ausgedrückt, beide Pumpen werden nunmehr vzw. mechanisch angetrieben. Damit entfällt der Steuerungsaufwand für eine rein elektrisch angetriebene Pumpe, wobei aber nunmehr beide Pumpen, also die erste und die zweite Pumpe derart angesteuert werden und auch der Hydraulikkreislauf mit den hier vorgesehenen Komponenten so ausgebildet ist, dass der Niederdruckkreis im wesentlichen durch die erste Pumpe gespeist wird und der Hochdruckkreis im wesentlichen durch die zweite Pumpe gespeist wird. Allerdings ist in bestimmten Fahrzuständen, nämlich dann, wenn der Druck- bzw. Volumenstrom im Hochdruckkreis nicht ausreicht, der Hochdruckkreis zusätzlich zu der zweiten Pumpe auch von der ersten Pumpe oder auch ausschließlich nur durch die erste Pumpe speisbar, was im folgenden noch ausführlich erläutert werden wird. Aus energetischer Sicht wird folgendes Ziel verfolgt: Die erste Pumpe soll in allen Betriebszuständen den Niederdruckkreis für die Schmierung und die Kühlung ausreichend versorgen können. Der Volumenstrom der ersten Pumpe ist für diese Betriebszustände möglichst klein, aber ausreichend dimensioniert. Die zusätzliche zweite Pumpe (Hochdruckpumpe) wird so ausgelegt, dass sie in den Hauptbetriebszuständen, die ca. 70 % bis 80 % der Betriebszeit einnehmen, allein den Hochdruckkreis für hohe Kräfte und schnelle Bewegungen der Aktuatoren versorgen kann. Das hier dimensionierte Zwei-Pumpensystem ist damit günstiger als ein Einpumpensystem, bei dem der gesamte Volumenstrom zuerst auf Hochdruck vorgespannt wird und dann der größere Niederdruckanteil wieder auf den Niederdruck entspannt wird. Das hier geschilderte Zwei-Pumpensystem ist auch energetisch günstiger als ein Zwei-Pumpensystem mit „starrer Zuordnung“ der Pumpen zu dem Niederdruck- bzw. dem Hochdruckkreis für alle Betriebszustände, wie bisher im Stand der Technik üblich. Das hier beschriebene Zwei-Pumpensystem ist so ausgelegt, dass wenn die Versorgung des Hochdruckkreises durch die zweite Pumpe nicht ausreicht, die erste Pumpe den Hochdruckkreis mitversorgt. Das Erkennen der Betriebszustände des Fahrzeuges erfolgt automatisch und schnell, nämlich hier durch die erfindungsgemäß vorgesehene hydraulische Steuer- und/oder Regelungsschaltung die im folgenden als „Steuer-/Regelungsschaltung“ bezeichnet wird. Der Aufwand für die Sensorik und Aktuatorik ist daher möglichst gering, so dass Kosten, Gewichts- und Reaktionszeiten des Systems minimiert sind. Vzw. kann ein entsprechender Mikroprozessor, insbesondere zur Erfassung und Weiterleitung der entsprechenden elektrischen/elektronischen Schaltsignale, vzw. von einem Hochdrucksensor etc. zur Steuerung der vorhandenen elektrisch betätigten Ventile vorgesehen werden. Von besonderem Vorteil ist es, wenn bei Getriebeanwendungen, die auch im Schleppbetrieb eine Ölversorgung benötigen, bspw. bei stufenlosen Getrieben, bei dem hier geschilderten Zwei-Pumpensystem die zweite Pumpe von einer Welle angetrieben wird, die immer proportional zur Abtriebsdrehzahl des Getriebes dreht, so dass auch bei dem Schleppen eines Fahrzeuges durch eine Waschstraße, also bei stillstehendem Motor die entsprechende zweite Pumpe betrieben wird. Im Hauptbetriebsbereich des Kraftfahrzeugs versorgt daher die zweite Pumpe den Hochdruckkreis allein, wobei bei allen anderen Betriebszuständen, in denen die zweite Pumpe für die Versorgung des Hochdruckkreises nicht ausreicht, aufgrund der vorgesehenen hydraulischen Steuer-/Regelungsschaltung dieses entsprechend erkannt wird, so dass die erste Pumpe schnell auf den Hochdruckkreis aufgeschaltet wird. Reicht in den entsprechenden Betriebszuständen der Volumenstrom der zweiten Pumpe zur Hochdruckversorgung des Hochdruckkreises wieder aus, wird die erste Pumpe von Hochdruckkreis abgekoppelt und nur noch der Niederdruckkreis durch diese versorgt. Im Ergebnis sind mit dem hier beschriebenen Zwei-Pumpensystem entscheidende Vorteile erzielt und die eingangs beschriebenen Nachteile vermieden.According to the principle underlying the invention, the first pump is first driven by a first shaft and - now - the second pump driven by a second shaft. In other words, both pumps are now vzw. mechanically driven. This eliminates the control effort for a purely electrically driven pump, but now both pumps, so the first and the second pump are controlled in such a way and also the hydraulic circuit is designed with the components provided here so that the low pressure circuit fed substantially by the first pump is and the high-pressure circuit is fed by the second pump substantially. However, in certain driving conditions, namely when the pressure or volume flow in the high-pressure circuit is insufficient, the high-pressure circuit in addition to the second pump can also be fed by the first pump or else only by the first pump, which will be explained in detail below becomes. From an energetic point of view, the following goal is pursued: The first pump should be able to supply the low pressure circuit for lubrication and cooling in all operating conditions. The volume flow of the first pump is as small as possible, but sufficiently dimensioned for these operating states. The additional second pump (high pressure pump) is designed to be able to supply only the high pressure circuit for high forces and rapid movements of the actuators in the main operating conditions, which occupy about 70% to 80% of the operating time. The here dimensioned two-pump system is thus cheaper than a single-pump system, in which the entire volume flow is first biased to high pressure and then the larger low-pressure component is relaxed back to the low pressure. The described here two-pump system is also energetically cheaper than a two-pump system with "rigid allocation" of the pumps to the low-pressure or the high-pressure circuit for all operating conditions, as usual in the prior art. The two-pump system described here is designed so that if the supply of the high-pressure circuit by the second pump is not sufficient, the first pump also supplies the high-pressure circuit. The recognition of the operating states of the vehicle takes place automatically and quickly, namely here by the inventively provided hydraulic control and / or regulating circuit which is referred to below as "control / regulation circuit". The effort for the sensors and actuators is therefore as small as possible, so that costs, weight and reaction times of the system are minimized. Vzw. can a corresponding microprocessor, in particular for detection and transmission of the corresponding electrical / electronic switching signals, vzw. be provided by a high pressure sensor, etc. for controlling the existing electrically operated valves. It is particularly advantageous if in gear applications that require an oil supply even when towing, for example. In continuously variable transmissions, in the here described two-pump system, the second pump is driven by a shaft which always rotates in proportion to the output speed of the transmission, so that even when hauling a vehicle through a car wash, so when the engine is stopped, the corresponding second pump is operated. In the main operating range of the motor vehicle, therefore, the second pump supplies the high-pressure circuit alone, wherein in all other operating conditions in which the second pump is insufficient for the supply of the high-pressure circuit, due to the proposed hydraulic control / regulating circuit, this is detected accordingly, so that the first pump quickly switched to the high pressure circuit. If the volume flow of the second pump to the high pressure supply of the high pressure circuit is sufficient again in the corresponding operating states, the first pump is disconnected from the high pressure circuit and only the low pressure circuit is supplied by it. As a result, decisive advantages are achieved with the two-pump system described here and the disadvantages described above are avoided.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Ölversorgungsvorrichtung bzw. das Verfahren zu deren Steuerung in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 bzw. dem Patentanspruch 19 nachgeordneten Ansprüche verwiesen werden. Im folgenden soll nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung und der dazugehörenden Beschreibung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine schematische Darstellung der Ölversorgungsvorrichtung bzw. des hier realisierten Systems zur Steuerung/Regelung der entsprechenden Ölversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeuggetriebe.
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1 a schematic representation of the oil supply device or the system realized here for the control / regulation of the corresponding oil supply device for a vehicle transmission.
Die Ölversorgungsvorrichtung
Die eingangs beschriebenen Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass die zweite Pumpe
Beim Start des Fahrzeugmotors, der vzw. direkt mit der ersten Welle
Die Steuer-/Regelungsschaltung
Wie die
Die Steuer-/Regelungsschaltung
Vzw. ist das Vorsteuerventil
Die zweite Teilschaltung der Steuer-/Regelungsschaltung
Sobald also der Volumenstrom nach dem Start des Motors des Kraftfahrzeugs den Hochdruckkreis
Die Steuer-/Regelungsschaltung
Die Steuer-/Regelungsschaltung
Die Steuer-/Regelungsschaltung
Schließlich weist die Steuer-Regelungsschaltung
Wenn das Fahrzeug fährt, wird über die zweite Welle
Vzw. fördert die zweite Pumpe
Steigt der Ölbedarf im Hochdruckkreis
Im Rahmen der Elastizitäten innerhalb des hydraulischen Systems dauert es eine kurze Zeit, bis in so einer Situation der Druck im Hochdruckkreis
Zur Absicherung des Hochdruckkreises
Die Auslegung der ersten und zweiten Pumpe
Vzw. wird die zweite Pumpe
Im Ergebnis ist mit der oben beschriebenen Ölversorgungsvorrichtung
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