DE112006001574B4

DE112006001574B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung einer Fahrzeugkupplung

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Publication number: DE112006001574B4
Application number: DE112006001574.5T
Authority: DE
Inventors: Reinhard Stehr; Manfred Homm; Marco Grethel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2006-06-07
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2026-06-08
Also published as: WO2007003151A1; US7757831B2; JP2008546972A; DE202006021143U1; DE112006001574A5; US20080190729A1; EP1902227A1

Abstract

Verfahren zur Ansteuerung von mindestens einer Kupplung (5, 6) eines Fahrzeuges in einem Hydraulikkreis mit einer Pumpe (1), einem Niederdruckspeicher (20) und mindestens einem im Zulauf der mindestens einen Kupplung (5, 6) angeordneten Magnetventil, wobei zum Schließen mindestens einer Kupplung (5, 6) dieser der entsprechende Bedarf an Arbeitsfluid mit dem erforderlichen Druck zur Verfügung stellbar ist, wobei die mindestens eine Kupplung (5, 6) mit Arbeitsfluid aus dem Niederdruckspeicher (20) vorbefüllt wird, um ein Lüftspiel der Kupplung (5, 6) zu überwinden, wobei die Kupplung (5, 6) mittels Arbeitsfluid aus der Pumpe (1) geschlossen wird, wobei das Arbeitsfluid aus der Pumpe unter einem höheren Druck steht als das Arbeitsfluid aus dem Niederdruckspeicher (20), wobei die Pumpe (1) gleichzeitig mit dem Befüllen der Kupplung (5, 6) in Betrieb gesetzt wird, um das Arbeitsfluid unter Hochdruck zum Schließen der Kupplung (5, 6) zuzuführen, und wobei das von einem zwischen der Pumpe (1) und dem Niederdruckspeicher (20) vorgesehenen Folgeventil (21,10) abströmende Arbeitsfluid zum Aufladen des Niederdruckspeichers (20) genutzt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung in Form einer Hydraulikeinheit zur Ansteuerung einer Fahrzeugkupplung gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 3.
Bisher bekannte Lösungen zum Betätigen einer Kupplung in einem Achsgetriebe eines Fahrzeuges, um in bestimmten Fahrsituationen ein Lenkfehlverhalten auszugleichen, sehen eine Hydraulikeinheit vor, die einen Hochdruckspeicher umfasst, der auf den maximalen Kupplungsdruck aufgefüllt sein muss, um in diesen bestimmten Fahrsituationen reaktionsschnell die Kupplung bzw. Kupplungen schließen zu können. Zur Vorbefüllung einer Kupplung würde allerdings ein niedriger Druck im Druckspeicher ausreichend sein.
Die Patentanmeldung US 2004/0159523 A1 beschreibt verschiedene Ausführungsformen hydraulischer Kupplungssysteme für Kraftfahrzeuge. In Verbindung mit 8A bis 8C ist ein Kupplungssystem beschrieben, bei welchem die Kupplung zunächst ausgerückt ist und der Druck des Arbeitsfluides im Hochdruckspeicher gleich oder höher als der maximale Systemarbeitsdruck ist. Soll die Kupplung eingerückt werden, wird der Pumpenmotor aktiviert und das Ventil in der Verbindungsleitung zum Hochdruckspeicher geöffnet. Daraufhin wird sowohl vom Hochdruckspeicher als auch von der Pumpe Arbeitsfluid zum Betätigungszylinder der Kupplung gefördert, um eine schnelle Zylinderbetätigung zu erreichen. Während des Vorgangs wird im Hochdruckspeicher gespeichertes Arbeitsfluid abgefordert, so dass der Druck im Hochdruckspeicher sinkt. Sobald sich der Druck im Betätigungszylinder und der Druck im Hochdruckspeicher angleichen, wird das Ventil in der Verbindungsleitung zum Hochdruckspeicher wieder geschlossen. In dieser Stellung fördert nur die Pumpe Arbeitsfluid zum Betätigungszylinder, um die Kupplung zu schließen.
In der 1 ist eine weitere Hydraulikeinheit, wie sie im Stand der Technik verwendet wird, schematisch dargestellt.
Eine Pumpe 1 wird von einem (Elektro-)Motor 2 angetrieben und befüllt den Hochdruckspeicher 3, der als Membranspeicher ausgebildet ist. Ein Sensor 4 misst den Druck. Sind zwei Kupplungen 5 und 6 vorgesehen, so werden diese über jeweils ein Magnetventil 7 und 8 angesteuert und im Bedarfsfall mit dem Arbeitsfluid aus dem Hochdruckspeicher 3 versorgt. Die Pumpe 1 wird aus einem Tank 9 mit dem Arbeitsfluid versorgt.
Die Magnetventile 7 und 8 sind beispielsweise als Druckminderventile ausgebildet. Zur Vorbefüllung der Kupplungen 5 oder 6 wäre es ausreichend, das Arbeitsfluid unter einem geringen Druck, von beispielsweise 5 bis 10 bar zu fördern, um das Lüftspiel der Kupplungen zu befüllen. Zum Schließen der Kupplung 5 oder 6 müsste ein Druck von etwa 45 bar anliegen, ohne dass ein Volumenstrom an Arbeitsfluid notwendig wäre.
Die bekannte Hydraulikeinheit verwendet jedoch einen großen und teuren Hochdruckspeicher um die Kupplungen 5 oder 6 zu befüllen und zu schließen.
Werden die Kupplungen 5 und 6 geöffnet, so strömt das Arbeitsfluid über die Magnetventile 7 und 8 in den Tank 9 zurück. Die gezeigten Elemente der bekannten Hydraulikeinheit sind über hydraulische Leitungen bzw. Steuerleitungen miteinander verbunden, wie es in der 1 dargestellt ist.
Durch entsprechendes Schalten der Magnetventile 7 und 8 werden die Kupplungen 5 und 6 mit Arbeitsfluid aus dem Hochdruckspeicher 3 versorgt, so dass diese geschlossen werden oder es wird das Arbeitsfluid aus den Kupplungen 5 und 6 in den Tank 9 zurück gefördert, wobei die Kupplungen 5 oder 6 durch Eigengewicht oder eine Feder öffnen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung in Form einer Hydraulikeinheit und einem Verfahren zur Betätigung dieser Vorrichtung zu schaffen, die mit einem einfachen Aufbau und unter Erhalt einer hohen Dynamik (reaktionsschnell) das Befüllen und Schließen der zumindest einen Kupplung ermöglicht, wobei auf den Einsatz eines Hochdruckspeichers verzichtet werden soll.
Vorzugsweise sollen dabei zwei in einer Hinterachse eines Fahrzeuges vorgesehene Lamellenkupplungen, also in einem Hinterachsdifferential, zur Umverteilung der Radmomente hydraulisch geschlossen werden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 3.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schließen einer Kupplung mittels einer als Hydraulikeinheit ausgebildeten Vorrichtung ist in den Ansprüchen 1 und 2 ausgeführt.
Demnach umfasst die Hydraulikeinheit, die insbesondere zur Ansteuerung von zumindest einer Kupplung in einem Hydraulikkreis für ein Achsgetriebe eines Fahrzeuges vorgesehen ist, eine Pumpe, die ein Arbeitsfluid fördert, einen Druckspeicher, der das unter Druck stehende Arbeitsfluid speichert und zumindest ein Magnetventil, welches im Zulauf der zumindest einen Kupplung angeordnet ist, wobei der Druckspeicher als Niederdruckspeicher ausgebildet ist und mit der Pumpe so in Wirkverbindung steht, dass fahrsituationsabhängig der mindestens einen Kupplung der entsprechende Bedarf an Arbeitsfluid mit dem geforderten Druck zur Verfügung steht.
Vorteilhaft hierbei ist, dass der teure Hochdruckspeicher, wie er im Stand der Technik Verwendung findet, eingespart und durch einen einfachen, robusten und kostengünstigen Niederdruckspeicher ersetzt werden kann. Zudem kann die Pumpe bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform sehr klein ausfallen.
Die Pumpe, die vorzugsweise elektromotorisch angetrieben wird, lädt den Niederdruckspeicher auf den Druck auf, der zur Befüllung der Kupplung erforderlich ist, also beispielsweise 10 bar. Die Pumpe kann allerdings ebenso gut von einer Achswelle eines Elektromotors, oder eines Verbrennungsmotors des Fahrzeuges angetrieben werden. Hierzu wird vorzugsweise ein Druckbegrenzungsventil in den Hydraulikkreis eingebaut, welches den Druck entsprechend begrenzt. Nach dem Aufladen des Niederdruckspeichers kann die Pumpe abgeschaltet werden.
Vorzugsweise ist vor jeder zu betätigenden Kupplung ein Druckminderventil eingebaut, so dass der Druck aus dem Niederdruckspeicher, sobald dieses Druckminderventil bestromt wird, in die Kupplung geleitet und diese befüllt werden kann. Bevorzugt wird gleichzeitig die Pumpe in Betrieb gesetzt, so dass unmittelbar nach dem Befüllen der Kupplung(en) der Pumpendruck die Druckminderventile bedient und die Kupplung entsprechend schließt.
Weiterhin muss zwischen der Pumpe und dem Niederdruckspeicher ein Folgeventil vorgesehen werden, das immer so weit schließt, dass der Pumpendruck die Druckminderventile bedient, wobei das von dem Folgeventil abströmende Arbeitsfluid, vorzugsweise ein Öl, genutzt wird, um den Niederdruckspeicher wieder aufzuladen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Niederdruckspeicher als Federspeicher ausgeführt, wobei eine mechanische Feder anstelle der sonst üblichen Gasblase eingebaut ist und damit ein besonders kostengünstiger und robuster Druckspeicher realisierbar ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist für jede Kupplung entweder jeweils ein Druckminderventil im Zulauf vorgesehen oder für zwei Kupplungen sind ein Druckminderventil und ein Schaltventil vorgesehen.
Von Vorteil ist weiterhin, dass das Magnetventil ein Druckbegrenzungsventil ist, welches das von der Pumpe geförderte Arbeitsfluid auf das für das Schließen der Kupplung erforderliche Druckniveau aufstaut.
Vorzugsweise wird für jede der beiden Kupplungen eine eigene Pumpe vorgesehen, so dass die beiden beispielsweise als Lamellenkupplungen ausgeführten und in einem Hinterachsdifferential eines Fahrzeuges angeordneten Kupplungen unabhängig voneinander angesteuert bzw. geschlossen werden können.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass als Pumpe die Servolenkpumpe des Fahrzeuges verwendet wird. Somit dient die vorhandene Servolenkungspumpe als Quelle für das unter Druck stehende Arbeitsfluid. Hierzu wird der Ablaufdruck des Servolenkungssystems zum Befüllen und Schließen der Kupplung(en) genutzt. Bei dieser Ausführungsform muss durch geeignete Maßnahmen sichergestellt werden, dass die Lenkfunktion vor der Kupplungsfunktion priorisiert wird.
Vorteilhaft ist bei der erfindungsgemäßen Lösung, dass der teure im Stand der Technik verwendete Hochdruckspeicher eingespart werden kann.
Die erfindungsgemäße Hydraulikeinheit, die insbesondere zur Ansteuerung von zumindest einer Kupplung in einem Achsgetriebe eines Fahrzeuges ausgebildet ist, kann zumindest eine Pumpe aufweisen, die ein Arbeitsfluid fördert und zumindest ein Magnetventil aufweisen, welches der zumindest einen Kupplung zugeordnet ist, wobei die Pumpe sowohl zum Befüllen der Kupplung als auch zum Schließen der Kupplung das Arbeitsfluid unter Druck zur Kupplung fördert.
Das Arbeitsfluid kann permanent von der Pumpe gefördert und daher nicht nur für die Kupplungsschließfunktion, sondern unter Umständen auch für eine Kühlfunktion, beispielsweise eines Hinterachsdifferentials, benutzt werden.
Mit der vorliegenden Erfindung soll der technische Aufwand für die Ansteuerung von vorzugsweise zwei Lamellenkupplungen in bestimmten Fahrsituationen in einem Hinterachsdifferential, die hydraulisch zu schließen sind, minimal gehalten werden. Eine hohe Dynamik ist dabei notwendig, wobei ein Lüftspiel in der Kupplung durch Befüllung mit dem Arbeitsfluid vor dem eigentlichen Schließen der Kupplung zu erfolgen hat. Das Schließen mindestens einer der beiden Kupplungen muss dabei in kürzester Zeit (unter 100 ms) erfolgen. Für das Befüllen ist ein relativ geringer Druck von 5 bis 10 bar erforderlich, während für das endgültige Schließen der Kupplung ein Druck von etwa 45 bar anliegen muss, wobei dann allerdings praktisch kein Volumenstrom an Arbeitsfluid mehr erforderlich ist.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der nachfolgenden Figurenbeschreibungen.
Es zeigen im Einzelnen:
1 eine schematische Darstellung einer Hydraulikeinheit mit einem Hochdruckspeicher nach dem Stand der Technik
2 eine schematische Darstellung einer nicht erfindungsgemäßen Hydraulikeinheit mit zwei permanent betriebenen Pumpen für zwei Kupplungen;
3 eine schematische Darstellung einer weiteren nicht erfindungsgemäßen Hydraulikeinheit mit einer permanent betriebenen Pumpe für zwei Kupplungen;
4 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hydraulikeinheit mit einem Niederdruckspeicher und einem Folgeventil;
5 eine schematische Darstellung einer weiteren nicht erfindungsgemäßen Hydraulikeinheit, die an einem Servolenkungssystem eines Fahrzeuges angeschlossen ist; und
6 eine erfindungsgemäße Ausführungsform gemäß 4, bei der nur ein Druckminderventil eingesetzt ist.
Für alle Ausführungsformen gilt, dass für gleiche oder gleich wirkende Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.
Eine nicht erfindungsgemäße Ausführungsform einer Hydraulikeinheit wird unter Bezugnahme auf die 2 im Folgenden beschrieben.
Für zwei Kupplungen 5 und 6, die beispielsweise in einem Achsgetriebe, einem Hinterachsdifferential eines Fahrzeuges zur Verteilung der Radmomente, eingebaut sind, sind zwei Pumpen 1 vorgesehen, die die Versorgung der Kupplungen 5 und 6 mit Arbeitsfluid bzw. Öl sicherstellen. Jede der Kupplung 5 und 6 wird von jeweils einer Pumpe 1 mit Öl versorgt, die vorzugsweise von den Achswellen der Hinterachse angetrieben werden. Wahlweise können die beiden Pumpen 1 auch über Elektromotoren (nicht dargestellt) angetrieben werden.
Die beiden Kupplungen 5 und 6 nach der 2 können unabhängig voneinander angesteuert, d. h. geschlossen werden, wobei kein Hochdruckspeicher erforderlich ist. Anstatt zweier getrennter Pumpen 1 lässt sich auch eine Ausführungsform mit nur einer Flügelzellenpumpe realisieren, wobei dann zweckmäßigerweise die beiden Fluten dieser Flügelzellenpumpe die Ölversorgung für jeweils eine der Kupplungen 5 und 6 übernimmt.
In jedem der Kupplung 5 oder 6 zugeordneten Hydraulikkreis staut ein elektrisch betätigtes Druckbegrenzungsventil 10 bzw. 11 bei Bestromung den Pumpenvolumenstrom an Arbeitsfluid bzw. Hydrauliköl derart auf das erforderliche Druckniveau auf, dass die jeweilige Kupplung geschlossen werden kann, während bei einem stromlosen Druckbegrenzungsventil 10 und 11 diese Ventile öffnen und das Arbeitsfluid bzw. Hydrauliköl in den Tank 9 ableiten.
Optional kann auch ein einfaches Schaltventil 12 im Notfall, zum Beispiel bei einem Versagen eines der Druckbegrenzungsventile 10 oder 11, beide Kupplungen 5 und 6 drucklos schalten. Diese Variante ist in dem gestrichelten Kreis in der 2 dargestellt. Dann wird das Arbeitsfluid aus den Kupplungen 5 und 6 über die Rückschlagventile 13 und das Schaltventil 12 in den Tank 9 abgeleitet.
Im Falle dieser beschriebenen Ausführungsform mit einem Niederdruckspeicher kann die Pumpe ausgeschaltet werden, wenn keine Befüllung des Niederdruckspeichers mehr erforderlich bzw. wenn die Kupplung nicht zu schließen ist. Die Pumpe wird nur noch dann betrieben, wenn tatsächlich ein Schließvorgang der Kupplung eingeleitet wird. Die (Vor-)Befüllung der Kupplung wird aus dem Niederdruckspeicher heraus erfolgen, während vorzugsweise gleichzeitig die Pumpe anläuft, um das endgültige Schließen der Kupplung mittels des Pumpendrucks zu erreichen.
Bei der nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform, die in der 3 dargestellt ist, ist nur eine Pumpe 1 vorgesehen, die über die Druckminderventile 18 und 19 sowie ein Vorspannventil 15 beide Kupplungen 5 und 6 mit Arbeitsfluid versorgt.
Hierbei fördert die Pumpe 1, die wiederum vorzugsweise durch eine Achswelle oder einen Elektromotor (nicht dargestellt) angetrieben wird, nahezu drucklos in einer Ruhestellung das Arbeitsfluid über das Vorspannventil 15 in den Tank 9, so dass eine permanent angetriebene Pumpe 1 eingesetzt werden kann.
Nach einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform kann das Arbeitsfluid, welches aus dem Vorspannventil 15 strömt, für eine Kühlung, beispielsweise zur Kühlung des Hinterachsdifferentials, verwendet werden.
Bei einer Betätigung mindestens eines der beiden Druckminderventile 18 oder 19 durch das Steuersignal einer elektronischen Steuereinheit hebt der sich einstellende Kupplungsdruck der Kupplungen 5 oder 6 über die Rückführung mit dem Oder-Glied 17 den Druck des Arbeitsfluids am Vorspannventil 15 entsprechend dem Kupplungsdruckbedarf an. Bei einer gleichzeitigen Betätigung, sofern diese erwünscht ist, der beiden Druckminderventile 18 und 19 ist der höhere der beiden Kupplungsdrücke maßgeblich und bestimmend für den Systemdruck.
Bei Bedarf kann eine Notablassvorrichtung 16, ähnlich wie in der 2, vorgesehen werden. Dann übernimmt das Oder-Glied 17 die Funktion der in der 2 vorgesehenen beiden Rückschlagventile 13. Die Notablassvorrichtung 16 ist bei der vorliegenden Ausführungsform als 2/2-Wege-Schaltventil ausgebildet und kann als Öffner oder Schließer ausgeführt werden.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung ist in 4 dargestellt.
Eine Pumpe 1, die durch einen Elektromotor 2 angetrieben wird, lädt den als Niederdruckspeicher 20 ausgebildeten Druckspeicher auf einen Druck auf, der zum Vorbefüllen der Kupplungen 5 und 6 nötig ist. Dieser Druck beträgt in der Praxis beispielsweise 10 bar. Dieser Druck wird durch das am Niederdruckspeicher 20 vorgesehene, fest eingestellte Druckbegrenzungsventil 10 begrenzt. Ist der Niederdruckspeicher 20 gefüllt bzw. geladen, kann die Pumpe 1, gesteuert durch einen Drucksensor 4, abgeschaltet werden.
Der Speicherdruck, d. h. der Druck des Niederdruckspeichers 20 liegt über das Rückschlagventil 13 an den Druckminderventilen 18 und 19 an und kann sofort bei einem Bestromen eines der Druckminderventile 18 oder 19 durch die elektronische Steuerung die jeweilige Kupplung 5 oder 6 befüllen, noch während das Steuergerät die Pumpe 1 wieder anlaufen lässt.
Ist der Kupplungsdruck nach der Befüllphase über den Speicherdruck angestiegen, schließt bei dieser Ausführungsform das Folgeventil 21 immer so weit, dass der Pumpendruck die Druckminderventile 18 und 19 bedienen kann und das vom Folgeventil 21 abströmende Arbeitsfluid kann mittels des Druckbegrenzungsventils 10 genutzt werden, um den Niederdruckspeicher 20 wieder aufzuladen.
Da das Befüllen der Kupplungen 5 oder 6 vom Niederdruckspeicher 20 erfolgt, kann auch die Pumpe 1 sehr klein ausfallen. Ebenso kann, da der Druckspeicher als Niederdruckspeicher 20 ausgebildet ist, dieser einfach, robust und kostengünstig aufgebaut sein. Beispielsweise kann eine mechanische Feder als Speicherelement anstelle der üblicherweise in Membranspeichern verwendeten Gasblasen eingesetzt werden. Der Speicher ist damit temperaturunabhängig und erleidet keinen Vorspannverlust infolge Gasdiffusion durch eine Membran.
Veranlasst das elektronische Steuergerät fahrsituationsbedingt – beispielsweise zum Ausgleich eines Lenkfehlverhaltens – das Öffnen einer der Kupplungen 5 oder 6, werden die Druckminderventile 18 oder 19 entsprechend geschaltet und das Arbeitsfluid kann in den Tank 9 zurück strömen.
Bei einer zeichnerisch bisher nicht dargestellten Ausführungsform, die jedoch auf alle bisher beschriebenen Ausführungsformen zutrifft und auch dort anwendbar ist, wird das Betätigen zweier Kupplungen 5 und 6 nun mittels einem Druckminderventil 18 und einem einfachen Schaltventil 12 erreicht. Dadurch können die Kosten durch das Weglassen eines weiteren teuren Druckminderventils gesenkt werden. Mit Hilfe des Schaltventils 12 wird zwischen den beiden Kupplungen 5 und 6 umgeschaltet oder in einer Notfallsituation kann mittels eines entsprechend ausgebildeten Schaltventils 12 auch auf den Tank 9 umgeschaltet werden, um entweder Kupplung 5 oder 6 zu öffnen. Allerdings werden mit dieser nicht dargestellten Ausführungsform die Kupplungen 5 und 6 nacheinander bedient, während bei den oben beschriebenen Ausführungsformen die Kupplungen 5 und 6 mit Überschneidung arbeiten können bzw. gleichzeitig betätigbar sind.
In der 5 ist schließlich eine weitere nicht erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt, wobei bei dieser Ausführungsform als Volumenstromquelle für das Arbeitsfluid eine im Fahrzeug bereits vorhandene, ständig angetriebene Pumpe, beispielsweise die Lenkhelfpumpe bzw. Servolenkpumpe 22, verwendet wird.
Ein Servolenksystem 23 ist als Umlaufsystem ausgelegt, bei dem ein ständiger (Öl-)Strom an Arbeitsfluid durch ein Lenkventil 27 angedrosselt und auf eine der beiden Seiten eines Lenkzylinders 26 angelegt wird. Da es sich um einen Differentialzylinder handelt, spielt der Ablaufdruck keine Rolle für die Lenkfunktion, sondern nur der angestaute Differenzdruck.
Die typischen Arbeitsdrücke der Lenkhydraulik sind deutlich größer als die Drücke zur Betätigung einer der Kupplungen 5 oder 6, so dass die Tankaufstauung des Arbeitsfluids gemäß der Ausführungsform nach 5 die Auslegung des Servolenksystem 23 nur gering beeinflusst.
Die Servolenkpumpe 22 fördert aus dem Tank 9. Ein Fahrer des Fahrzeuges gibt die Lenkimpulse über ein Lenkrad 24 ein und das Lenkventil 27 steuert dementsprechend den Lenkzylinder 26 mit Arbeitsfluid an, so dass die angeschlossenen Räder 25 entsprechend gelenkt werden.
Darüber hinaus stehen in der Regel Servolenkungspumpen 22 mit verschiedenen Nenndrücken – je nach Fahrzeugmotorisierung – zur Verfügung, so dass bei einer Kopplung mit einem Kupplungsaktor der Hinterachse, wie hier vorgeschlagen, auf die nächst größere Servolenkpumpe 22 übergegangen werden kann.
Staut man den Ablaufstrom des Servolenkungssystems 23 mit einem Druckbegrenzungsventil 10, wie in der 3 dargestellt, auf, so kann unter Priorisierung der Lenkfunktion mit der Servolenkungspumpe 22 gleichzeitig die Aktorik der Kupplung 5 und/oder 6 angesteuert werden.
Sofern im Servolenkungssystem 23 zur Schmierung und Kühlung der Kupplung 5 und 6 das gleiche Arbeitsfluid bzw. -öl eingesetzt wird wie die Betätigung, kann mit dem Ablauföl zusätzlich die Kupplung 5 und/oder 6 gekühlt und geschmiert werden.
Außerdem wäre über die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors des Fahrzeuges sogar eine gewisse Leistungsabhängigkeit der Kühlung gegeben.
Zur Einsparung von Kosten wird in 6 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung dargestellt, die auf der Ausführungsform gemäß 4 basiert. Bei dieser Hydraulikeinheit wird für das Betätigen der beiden Kupplungen 5 oder 6 ebenfalls nur ein Druckminderventil 18 in Verbindung mit einem einfachen Schaltventil 12 anstelle zweier Druckminderventile 18 und 19 eingesetzt, wodurch die gleiche Funktion erfüllt wird. Durch das Schaltventil wird zwischen den beiden Kupplungen 5 und 6 umgeschaltet oder in einer Notfallsituation, kann mittels eines entsprechend ausgebildeten Schaltventils 12 auch auf den Tank 9 umgeschaltet werden, um die Kupplungen 5 und 6 zu öffnen.
Die Befüllung des Luftspiels der Kupplungen 5 oder 6 erfolgt mit Arbeitsfluid aus dem Niederdruckspeicher 20, währenddessen die Pumpe 1 anläuft und über das Druckminderventil 18 den entsprechenden Druck für das endgültige Schließen der Kupplung 5 oder 6 aufbaut.
Erfolgt, wie bereits bei 4 erwähnt, über die elektronische Steuerung ein Signal, dass die Kupplung 5 oder 6 geöffnet werden soll, wird das Schaltventil 12 betätigt und über das Druckminderventil 18 strömt das Arbeitsfluid in den Tank 9 zurück.
Ebenso wie gemäß 4 wird auch bei dieser Ausführungsform die Dynamik zur Kupplungsbefüllung beibehalten und die Kupplung 5 oder 6 schließen in einer Zeit von unter 100 ms, um in kürzester Zeit ein Lenkfehlverhalten ausgleichen zu können. Allerdings ist bei dieser Ausführung eine Überschneidung der Schließvorgänge beider Kupplungen 5 und 6 nicht möglich.
Bei 6 werden zur Reduzierung der Leckage im Gegensatz zu 4 nicht ständig zwei Druckminderventile 18 mit Druck beaufschlagt. Somit kann im Standby-Betrieb die Leckage halbiert werden.
Das bei dieser Lösung eingesetzte als Druckminderventil 18 liegt beispielsweise in Cartridge-Bauform vor, so dass durch diese Bauform die Standby-Leckage ebenfalls verringert werden kann.
Sollte in einer Notfallsituation, wie bereits oben beschrieben, der Strom ausfallen, so wird das Druckminderventil 18 sofort den Kupplungsdruck abbauen. Bei einem verklemmten Druckminderventil 18 wird der Druckaufbau dadurch unterbunden, indem der Elektromotor 2 für die Pumpe 1 nicht anläuft. Durch die Leckage am Druckminderventil 18 wird der Kupplungsdruck, falls noch vorhanden, auf das Niveau des Niederdruckspeichers 20 abgebaut.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen die Ansteuerung mehrerer Kupplungen in einem Hinterachsdifferential eines Fahrzeuges zur Umverteilung der Radmomente ohne den Einsatz eines teuren und großen Membranspeichers als Hochdruckspeicher, um die hohen Drücke von etwa 45 bar zur Betätigung der Kupplung(en) zur Verfügung zu stellen.
Bezugszeichenliste

1: Pumpe
2: Elektromotor
3: Hochdruckspeicher
4: Manometer (Drucksensor)
5: Kupplung
6: Kupplung
7: Magnetventil
8: Magnetventil
9: Tank
10: Druckbegrenzungsventil
11: Druckbegrenzungsventil
12: Schaltventil
13: Rückschlagventil
14: Filter
15: Vorspannventil
16: Notablassvorrichtung
17: Oder-Glied
18: Druckminderventil
19: Druckminderventil
20: Druckspeicher/Niederdruckspeicher
21: Folgeventil
22: Servolenkungspumpe
23: Servolenkungssystem
24: Lenkrad
25: Rad
26: Lenkzylinder
27: Lenkventil

Claims

Verfahren zur Ansteuerung von mindestens einer Kupplung (5, 6) eines Fahrzeuges in einem Hydraulikkreis mit einer Pumpe (1), einem Niederdruckspeicher (20) und mindestens einem im Zulauf der mindestens einen Kupplung (5, 6) angeordneten Magnetventil, wobei zum Schließen mindestens einer Kupplung (5, 6) dieser der entsprechende Bedarf an Arbeitsfluid mit dem erforderlichen Druck zur Verfügung stellbar ist, wobei die mindestens eine Kupplung (5, 6) mit Arbeitsfluid aus dem Niederdruckspeicher (20) vorbefüllt wird, um ein Lüftspiel der Kupplung (5, 6) zu überwinden, wobei die Kupplung (5, 6) mittels Arbeitsfluid aus der Pumpe (1) geschlossen wird, wobei das Arbeitsfluid aus der Pumpe unter einem höheren Druck steht als das Arbeitsfluid aus dem Niederdruckspeicher (20), wobei die Pumpe (1) gleichzeitig mit dem Befüllen der Kupplung (5, 6) in Betrieb gesetzt wird, um das Arbeitsfluid unter Hochdruck zum Schließen der Kupplung (5, 6) zuzuführen, und wobei das von einem zwischen der Pumpe (1) und dem Niederdruckspeicher (20) vorgesehenen Folgeventil (21,10) abströmende Arbeitsfluid zum Aufladen des Niederdruckspeichers (20) genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Niederdruckspeicher (20) das Arbeitsfluid mit einem Druck von 5 bis 10 bar gespeichert wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Ansteuerung von mindestens einer Kupplung (5, 6) eines Fahrzeuges in einem Hydraulikkreis mit einer Pumpe (1), einem Niederdruckspeicher (20) und mindestens einem im Zulauf der mindestens einen Kupplung (5, 6) angeordneten Magnetventil, wobei der Niederdruckspeicher (20) mit der Pumpe (1) so in Wirkverbindung steht, dass der mindestens einen Kupplung (5, 6) der entsprechende Bedarf an Arbeitsfluid mit dem geforderten Druck zur Verfügung steht, und wobei für jede Kupplung (5, 6) entweder jeweils ein Druckminderventil (18, 19) im Zulauf vorgesehen ist oder für zwei Kupplungen (5, 6) ein Druckminderventil (18) und ein Schaltventil (12) vorgesehen sind, und wobei zwischen der Pumpe (1) und dem Niederdruckspeicher (20) ein Folgeventil (21, 10) zum Aufladen des Niederdruckspeichers (20) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1) von einer Achswelle eines Elektromotors (2) oder eines Verbrennungsmotors des Fahrzeuges angetrieben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kupplungen (5, 6) angesteuert werden und im Zulauf jeder Kupplung (5, 6) ein Druckminderventil (18, 19) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckspeicher (20) ein Federspeicher ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil ein Druckbegrenzungsventil (10, 11) ist, welches das von der Pumpe (1) geförderte Arbeitsfluid auf das für das Schließen der Kupplung (5, 6) erforderliche Druckniveau aufstaut.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Kupplung (5, 6) eine Pumpe (1) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (5, 6) als Lamellenkupplungen ausgeführt und in einem Hinterachsdifferential eines Fahrzeuges angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Pumpe (1) und der Kupplung (5, 6) ein Druckbegrenzungsventil (10) vorgesehen ist, welches das Arbeitsfluid auf das erforderliche Druckniveau zum Schließen der Kupplung (5, 6) aufstaut.