DE112005000814B4 - Hydraulic system for controlling two clutches of a gearbox - Google Patents

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Abstract

Hydrauliksystem für die Steuerung zweier Kupplungen eines Getriebes, wobei jede der beiden Kupplungen über einen Nehmerzylinder (1, 2) verfügt, und das Hydraulikfluid von einer steuerbaren Pumpeneinheit (33) aus einem Reservoir (17) über eine erste Druckleitung (21) dem ersten Nehmerzylinder (1) und über eine zweite Druckleitung (22) dem zweiten Nehmerzylinder (2) zur Verfügung gestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine einzige umsteuerbare Pumpeneinheit (33) mit einem ersten und einem zweiten Anschluss vorgesehen ist, wobei je nach Förderrichtung der Verdrängungspumpe (34) entweder der eine oder andere Anschluss (7, 8) Sauganschluss und entweder der andere oder der eine Anschluss (8, 7) Druckanschluss ist, wobei die Pumpeneinheit (33) aus einer umkehrbaren Verdrängungspumpe (34) und einem umsteuerbaren Elektromotor (5) besteht, b) der erste Anschluss (7) über ein erstes bei positivem Druck schließendes Rückschlagventil (13) mit dem Reservoir (17) und über ein zweites bei positivem Druck öffnendes Rückschlagventil (14) mit einer ersten Druckleitung (21) in Verbindung steht, c) der zweite Anschluss (8) über ein drittes bei positivem Druck schließendes Rückschlagventil (15) mit dem Reservoir (17) und über ein viertes bei positivem Druck öffnendes Rückschlagventil (16) mit einer zweiten Druckleitung (22) in Verbindung steht, d) die erste Druckleitung (21) über ein fünftes Rückschlagventil (26) und die zweite Druckleitung (22) über ein sechstes Rückschlagventil (27) mit einem Manometer (25) in Verbindung steht, die einer die Pumpeneinheit (33) verstellenden Steuereinheit (30) ein Drucksignal liefert.Hydraulic system for controlling two clutches of a transmission, each of the two clutches having a slave cylinder (1, 2) and the hydraulic fluid from a controllable pump unit (33) from a reservoir (17) via a first pressure line (21) to the first slave cylinder (1) and via a second pressure line (22) to the second slave cylinder (2), characterized in that a) a single reversible pump unit (33) is provided with a first and a second connection, the depending on the direction of delivery Displacement pump (34) is either one or the other connection (7, 8) suction connection and either the other or the one connection (8, 7) pressure connection, the pump unit (33) comprising a reversible displacement pump (34) and a reversible electric motor ( 5), b) the first connection (7) via a first check valve (13) closing at positive pressure with the reservoir (17) and via a two it is connected to a first pressure line (21) in the case of positive pressure opening check valve (14), c) the second connection (8) via a third check valve (15) closing with positive pressure to the reservoir (17) and via a fourth positive pressure opening check valve (16) is connected to a second pressure line (22), d) the first pressure line (21) via a fifth check valve (26) and the second pressure line (22) via a sixth check valve (27) with a pressure gauge (25) is connected, which supplies a pressure signal to a control unit (30) adjusting the pump unit (33).

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem für die Steuerung zweier Kupplungen eines Getriebes, wobei jede der beiden Kupplungen über einen Nehmerzylinder verfügt, und das Hydraulikfluid von einer steuerbaren Pumpeneinheit aus einem Reservoir über eine erste Druckleitung der ersten Kupplung und über eine zweite Druckleitung der zweiten Kupplungen zur Verfügung gestellt wird. Dabei ist gedacht an: Doppelkupplungsgetriebe, Lastschaltgetriebe, Getriebe zur einstellbaren Verteilung einer Antriebkraft auf zwei Halbwellen einer Achse oder zur Verteilung einer Antriebkraft auf zwei angetriebene Achsen und Verteilergetriebe, gegebenenfalls noch zusätzlich mit einer schaltbaren Geländegangstufe.The invention relates to a hydraulic system for controlling two clutches of a transmission, wherein each of the two clutches has a slave cylinder, and the hydraulic fluid from a controllable pump unit from a reservoir via a first pressure line of the first clutch and a second pressure line of the second clutches available is provided. It is intended to: dual-clutch transmission, powershift transmission, gearbox for adjustable distribution of a drive force on two half-shafts of an axle or for distributing a drive force to two driven axles and transfer case, possibly additionally with a switchable off-road gear.

Bei derartigen Getrieben wird üblicherweise eine starr angetriebene Pumpe eingesetzt und die Steuerung erfolgt über eine Anzahl Steuerventile. Anzahl und Schaltung der Steuerventile bedingen aus Gründen der Betriebssicherheit und Stellgenauigkeit einen erheblichen Aufwand. Es muss sichergestellt sein, dass nie beide Kupplungen gleichzeitig eingerückt sind, dass die Kupplungen (oder zumindest eine) bei Wegfall des Öldruckes öffnen(t), die Kupplungen müssen für Fahrzeuge mit ABS (elektronisch beeinflusster Bremseneingriff) auch sehr schnell ausrückbar sein. Aus der EP 1 236 918 A1 ist ein Hydrauliksystem für die Betätigung zweier Kupplungen bekannt, bei dem zwei immer in derselben Richtung fördernde Pumpen vorhanden sind, eine für jede einzelne Kupplung, wobei die Einrückkraft der Kupplung und damit das übertragene Drehmoment durch Änderung der Drehzahl des Antriebsmotors eingestellt wird. Dadurch sind zwar Steuerventile weitgehend überflüssig, aber es ist nicht zwangsläufig sichergestellt, dass immer nur eine der Kupplungen geschlossen ist. Der Aufwand für zwei Hydraulikpumpen und der Raumbedarf sind dabei erheblich.In such transmissions usually a rigidly driven pump is used and the control is carried out via a number of control valves. Number and circuit of the control valves require for reasons of reliability and positioning accuracy a considerable effort. It must be ensured that both clutches are never engaged at the same time, that the clutches (or at least one) open when the oil pressure drops (t), the clutches must be disengaged very quickly for vehicles with ABS (electronically influenced brake intervention). From the EP 1 236 918 A1 a hydraulic system for the operation of two clutches is known, in which there are two always in the same direction promotional pump, one for each clutch, wherein the engagement force of the clutch and thus the transmitted torque is adjusted by changing the speed of the drive motor. Although this control valves are largely unnecessary, but it is not necessarily ensured that only one of the clutches is closed. The cost of two hydraulic pumps and the space required are significant.

Die DE 103 44 648 A1 sieht eine hydraulische Betätigungsanordnung mit mehreren Arbeitszylindern vor. Die Arbeitszylinder sind als doppelwirkende Zylinder ausgebildet. Eine reversierbare Pumpe kann druckseitig auf zwei Leitungen geschaltet werden. Mit einer Leitung werden Arbeitskammern erster Arbeitszylinder, mit der zweiten Leitung werden Arbeitskammern zweiter Arbeitszylinder druckbeaufschlagt.The DE 103 44 648 A1 provides a hydraulic actuator assembly with multiple working cylinders. The working cylinders are designed as double-acting cylinders. A reversible pump can be switched to two lines on the discharge side. With a line working chambers first working cylinder, with the second line working chambers second working cylinder are pressurized.

Es ist daher Ziel der Erfindung, ein einfaches, billiges, raumsparendes und absolut eigensicheres Hydrauliksystem für die Ansteuerung von zwei Kupplungen zu schaffen. Erfindungsgemäß wird das durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruches erreicht. Die Umsteuerbarkeit der Pumpeneinheit, das heißt die Umkehr der Förderrichtung wird hier genutzt, um das Drucköl der einen oder anderen Kupplung zu liefern. Das wird durch die Anordnung der vier Rückschlagventile möglich. Dadurch wird nicht nur eine ganze Pumpe mit ihrem Antrieb eingespart, sondern auch inhärente Sicherheit gegen das Einrücken von beiden Kupplungen erzielt.It is therefore an object of the invention to provide a simple, inexpensive, space-saving and absolutely intrinsically safe hydraulic system for the control of two clutches. According to the invention this is achieved by the characterizing features of the first claim. The reversibility of the pump unit, that is, the reversal of the conveying direction is used here to supply the pressure oil of one or the other clutch. This is made possible by the arrangement of the four check valves. This not only saves a whole pump with its drive, but also inherent security against the engagement of both clutches achieved.

Erfindungsgemäß besteht die Pumpeneinheit aus einer umkehrbaren Verdrängungspumpe und einem umsteuerbaren Elektromotor. Die Verdrängungspumpe hat einen rotierenden Verdränger, so dass die Förderrichtung vom Drehsinn des Verdrängers abhängt. Sie kann zum Beispiel eine Zahnradpumpe oder eine sogenannte Gerotorpumpe sein. Die Steuerung der Pumpeneinheit erfolgt dann nur durch Regelung beziehungsweise Formung des Stromes, der dem die Verdrängungspumpe treibenden Elektromotor zugeführt wird, und somit über alle vier Quadranten des Kennfeldes.According to the invention, the pump unit consists of a reversible displacement pump and a reversible electric motor. The displacement pump has a rotating displacer, so that the conveying direction depends on the direction of rotation of the displacer. It can be, for example, a gear pump or a so-called gerotor pump. The control of the pump unit is then carried out only by regulating or shaping the current which is supplied to the electric motor driving the displacement pump, and thus over all four quadrants of the characteristic field.

Erfindungsgemäß steht die erste Druckleitung über ein fünftes Rückschlagventil und die zweite Druckleitung über ein sechstes Rückschlagventil mit einem Manometer in Verbindung, die einer die Pumpeneinheit verstellenden Steuereinheit ein Drucksignal liefert. Somit wird auch nur ein einziges Manometer benötigt und die Steuereinheit braucht den vorgegebenen Sollwert nur mit einem einzigen Regelsignal zu vergleichen. Eine weitere Vereinfachung wird dadurch erzielt, dass das fünfte und das sechste Rückschlagventil zu einem doppeltwirkenden Rückschlagventil zusammengefasst sind.According to the invention, the first pressure line is connected via a fifth check valve and the second pressure line via a sixth check valve to a pressure gauge, which supplies a pressure signal to a control unit which adjusts the pump unit. Thus, only a single pressure gauge is needed and the control unit needs to compare the predetermined setpoint only with a single control signal. A further simplification is achieved in that the fifth and the sixth check valve are combined to form a double-acting check valve.

In Weiterverfolgung des Erfindungsgedankens ist in der ersten Druckleitung ein erstes Schnellablassventil und in der zweiten Druckleitung ein zweites Schnellablassventil vorgesehen, das bei Unterschreiten eines bestimmten Druckes in der jeweiligen Druckleitung sofort von selbst öffnet, sodass auch dafür kein gesteuertes Ventil benötigt wird. Weiters kann zwischen dem doppeltwirkenden Rückschlagventil und dem Manometer ein Sicherheitsventil angeordnet sein, das bei Auftreten einer Störung öffnet. Eine solche Störung kann etwa ein Zusammenbrechen der Versorgungsspannung sein. Durch Ansprechen des Sicherheitsventiles werden die Druckleitungen drucklos und die Kupplungen öffnen.In pursuit of the inventive concept, a first quick-release valve is provided in the first pressure line and a second quick-release valve in the second pressure line, which opens immediately when falling below a certain pressure in the respective pressure line by itself, so that even no controlled valve is needed. Furthermore, between the double-acting check valve and the pressure gauge, a safety valve can be arranged, which opens when a fault occurs. Such a fault may be about a breakdown of the supply voltage. When the safety valve responds, the pressure lines are depressurized and the couplings open.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer schematischen Abbildung beschrieben und erläutert. Der Nehmerzylinder der ersten Kupplung ist mit 1 bezeichnet, der der zweiten mit 2. Die Kupplungen selbst sind nicht dargestellt; sie können Reibungskupplungen beliebiger Bauart sein, mit einer oder mehreren nass oder trocken laufenden Scheiben. Die Kolben 3, 4 erzeugen den Druck, mit dem die Kupplungsscheiben aneinandergepresst werden, diesem Druck ist das übertragene Drehmoment ungefähr proportional.In the following the invention will be described and explained with reference to a schematic illustration. The slave cylinder of the first clutch is with 1 designated, the second with 2 , The couplings themselves are not shown; they may be friction clutches of any type, with one or more wet or dry running wheels. The pistons 3 . 4 generate the pressure with which the clutch discs are pressed together, this pressure is approximately proportional to the transmitted torque.

Die Pumpeneinheit 33 besteht aus einer rotierenden Verdrängungspumpe 34 und einem vorwärts und rückwärts drehzahlregelbarem Elektromotor 5. Beide sind in der Regel zu einer geschlossenen Baueinheit mit einem Drehzahlsensor 6 zusammengefasst. Die Verdrängungspumpe 34 hat einen ersten Anschluss 7 und einen zweiten Anschluss 8, beide sind mit dem Verdrängungsraum im Inneren der Verdrängungspumpe in Verbindung stehende Leitungen, die sich in T-Stücken 9, 10 verzweigen. Ein Zweig führt von der Verzweigung 9 über ein erstes Rückschlagventil 13 zum Reservoir 17, das auch ein Ölsumpf sein könnte; der andere Zweig führt über ein zweites Rückschlagventil 14 und eine erste Druckleitung 21 zum ersten Nehmerzylinder 1. Ebenso führt von der Verzweigung 10 der eine Zweig über ein drittes Rückschlagventil 15 zum Reservoir 17, und der andere Zweig führt über ein viertes Rückschlagventil 16 und eine zweite Druckleitung 21 zum zweiten Nehmerzylinder 2.The pump unit 33 consists of a rotating displacement pump 34 and a forward and reverse speed controllable electric motor 5 , Both are usually a closed unit with a speed sensor 6 summarized. The displacement pump 34 has a first connection 7 and a second connection 8th Both are connected to the displacement chamber inside the positive displacement pump related lines, which are in tees 9 . 10 branch. A branch leads from the junction 9 via a first check valve 13 to the reservoir 17 which could also be an oil sump; the other branch passes through a second check valve 14 and a first pressure line 21 to the first slave cylinder 1 , Likewise leads from the branching 10 one branch over a third check valve 15 to the reservoir 17 and the other branch leads through a fourth check valve 16 and a second pressure line 21 to the second slave cylinder 2 ,

Die Rückschlagventile (erstes 13 und drittes 15) schließen, wenn sie sich an der Druckseite der Pumpe finden. Die Rückschlagventile (zweites 14 und viertes 16) öffnen, wenn sie an der Druckseite der Verdrängungspumpe sind. Da beim Umsteuern der Verdrängungspumpe Druckseite und Saugseite Platz tauschen, wird mit dem Drehsinn der Verdrängungspumpe ohne weitere Eingriffe auch eindeutig bestimmt, welcher der beiden Nehmerzylinder 1, 2 beaufschlagt wird. Durch Steuerung der Drehzahl der Verdrängungspumpe wird das von der jeweiligen Kupplung zu übertragende Drehmoment bestimmt.The check valves (first 13 and third 15 ) when they find themselves on the pressure side of the pump. The check valves (second 14 and fourth 16 ) when they are on the pressure side of the positive displacement pump. Since swap space when reversing the displacement pump pressure side and suction, with the direction of rotation of the displacement pump without further intervention also clearly determines which of the two slave cylinder 1 . 2 is charged. By controlling the speed of the displacement pump, the torque to be transmitted by the respective clutch is determined.

In jeder der beiden Druckleitungen 21, 22 ist ein Schnellablassventil 23, 24 vorgesehen, das bei einem bestimmten Druck in den Druckleitungen 21, 22 selbsttätig öffnet und so, etwa bei einem zwischen zwei Achsen angeordneten Verteilergetriebe im Falle einer ABS-Bremsung, schnell entkuppelt. Das nur schematisch gezeigte Schnellablassventil 23, 24 kann von beliebiger Bauart sein.In each of the two pressure lines 21 . 22 is a quick release valve 23 . 24 provided that at a certain pressure in the pressure lines 21 . 22 automatically opens and so, for example in a two-axis transfer case in the case of ABS braking, quickly decoupled. The quick release valve shown only schematically 23 . 24 can be of any type.

Weiters ist nur ein einziger Drucksensor 25 vorgesehen, der dank der beiden in den Zweigleitungen 23, 24 vorgesehenen Rückschlagventile 26, 27 den in der jeweils unter Druck stehenden Druckleitung herrschenden Druck misst. Er sendet über eine Leitung 29 ein Drucksignal zu einer Steuereinheit 30. Diese erarbeitet aus dem Drucksignal von der Leitung 29, gegebenenfalls aus dem Drehzahlsignal von dem Drehzahlsensor 6 und aus dem von einer Getriebesteuerung vorgegeben Sollsignal das Stellsignal für den Elektromotor 5, natürlich unter Zwischenschaltung einer entsprechenden Leistungselektronik.Furthermore, there is only one pressure sensor 25 provided thanks to the two in the branch lines 23 . 24 provided check valves 26 . 27 measures the pressure prevailing in each pressurized pressure line pressure. He sends over a line 29 a pressure signal to a control unit 30 , This elaborated from the pressure signal from the line 29 optionally from the speed signal from the speed sensor 6 and from the setpoint signal given by a transmission control, the control signal for the electric motor 5 , of course, with the interposition of a corresponding power electronics.

Weiters ist noch ein Sicherheitsventil 31 vorgesehen, das zwischen dem doppeltwirkenden Rückschlagventil 26/27 und dem Manometer 25 angeschlossen ist. Es wird von der Steuereinheit 30 aus mit Strom versorgt, der es geschlossen hält. Wenn zum Beispiel die Spannung zusammenbricht, öffnet das Sicherheitsventil 31 und das System wird drucklos, so dass beide Aktuatoren 1, 2 ihre respektiven Kupplungen öffnen.Furthermore, there is a safety valve 31 provided that between the double-acting check valve 26 / 27 and the pressure gauge 25 connected. It is from the control unit 30 powered off, which keeps it closed. For example, if the voltage breaks down, the safety valve opens 31 and the system is depressurized, leaving both actuators 1 . 2 open their respective clutches.

Claims (4)

Hydrauliksystem für die Steuerung zweier Kupplungen eines Getriebes, wobei jede der beiden Kupplungen über einen Nehmerzylinder (1, 2) verfügt, und das Hydraulikfluid von einer steuerbaren Pumpeneinheit (33) aus einem Reservoir (17) über eine erste Druckleitung (21) dem ersten Nehmerzylinder (1) und über eine zweite Druckleitung (22) dem zweiten Nehmerzylinder (2) zur Verfügung gestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine einzige umsteuerbare Pumpeneinheit (33) mit einem ersten und einem zweiten Anschluss vorgesehen ist, wobei je nach Förderrichtung der Verdrängungspumpe (34) entweder der eine oder andere Anschluss (7, 8) Sauganschluss und entweder der andere oder der eine Anschluss (8, 7) Druckanschluss ist, wobei die Pumpeneinheit (33) aus einer umkehrbaren Verdrängungspumpe (34) und einem umsteuerbaren Elektromotor (5) besteht, b) der erste Anschluss (7) über ein erstes bei positivem Druck schließendes Rückschlagventil (13) mit dem Reservoir (17) und über ein zweites bei positivem Druck öffnendes Rückschlagventil (14) mit einer ersten Druckleitung (21) in Verbindung steht, c) der zweite Anschluss (8) über ein drittes bei positivem Druck schließendes Rückschlagventil (15) mit dem Reservoir (17) und über ein viertes bei positivem Druck öffnendes Rückschlagventil (16) mit einer zweiten Druckleitung (22) in Verbindung steht, d) die erste Druckleitung (21) über ein fünftes Rückschlagventil (26) und die zweite Druckleitung (22) über ein sechstes Rückschlagventil (27) mit einem Manometer (25) in Verbindung steht, die einer die Pumpeneinheit (33) verstellenden Steuereinheit (30) ein Drucksignal liefert.Hydraulic system for the control of two clutches of a transmission, each of which clutches via a slave cylinder ( 1 . 2 ), and the hydraulic fluid from a controllable pump unit ( 33 ) from a reservoir ( 17 ) via a first pressure line ( 21 ) the first slave cylinder ( 1 ) and via a second pressure line ( 22 ) the second slave cylinder ( 2 ), characterized in that a) a single reversible pump unit ( 33 ) is provided with a first and a second connection, wherein depending on the conveying direction of the displacement pump ( 34 ) either one or the other connection ( 7 . 8th ) Suction port and either the other or the one port ( 8th . 7 ) Pressure connection, whereby the pump unit ( 33 ) from a reversible displacement pump ( 34 ) and a reversible electric motor ( 5 ), b) the first connection ( 7 ) via a first positive pressure closing check valve ( 13 ) with the reservoir ( 17 ) and a second positive pressure opening check valve ( 14 ) with a first pressure line ( 21 ), c) the second port ( 8th ) via a third positive pressure closing check valve ( 15 ) with the reservoir ( 17 ) and a fourth positive pressure opening check valve ( 16 ) with a second pressure line ( 22 ), d) the first pressure line ( 21 ) via a fifth check valve ( 26 ) and the second pressure line ( 22 ) via a sixth check valve ( 27 ) with a pressure gauge ( 25 ) connected to one of the pump units ( 33 ) adjusting control unit ( 30 ) provides a pressure signal. Hydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte (26) und das sechste Rückschlagventil (27) zu einem doppeltwirkenden Rückschlagventil (26/27) zusammengefasst sind.Hydraulic system according to claim 1, characterized in that the fifth ( 26 ) and the sixth check valve ( 27 ) to a double-acting check valve ( 26 / 27 ) are summarized. Hydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Druckleitung (21) ein erstes Schnellablassventil (23) und in der zweiten Druckleitung (22) ein zweites Schnellablassventil (24) vorgesehen ist.Hydraulic system according to claim 1, characterized in that in the first pressure line ( 21 ) a first quick release valve ( 23 ) and in the second pressure line ( 22 ) a second quick release valve ( 24 ) is provided. Hydrauliksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem doppeltwirkenden Rückschlagventil (26/27) und dem Manometer (25) ein Sicherheitsventil (31) angeordnet ist, das bei Auftreten einer Störung öffnet.Hydraulic system according to claim 2, characterized in that between the double-acting check valve ( 26 / 27 ) and the manometer ( 25 ) a safety valve ( 31 ) which opens when a fault occurs.
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