DE112008000438B4

DE112008000438B4 - Hydrauliksystem zur Steuerung eines mit Nasskupplungen arbeitenden Doppelkupplungsgetriebes

Info

Publication number: DE112008000438B4
Application number: DE112008000438.2T
Authority: DE
Inventors: Marco Grethel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-03-07
Filing date: 2008-02-11
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2028-02-12
Also published as: DE112008000438A5; DE102008008454A1; WO2008106920A1; US20080223683A1; US8267233B2

Abstract

Hydrauliksystem zur Steuerung eines mit Nasskupplungen (K1, K2) arbeitenden Doppelkupplungsgetriebes (10), welches System eine Pumpe (32) zum Bereitstellen eines Systemdruckes in einer Versorgungsleitung (44), eine Steuerventileinrichtung (52, 54) zum individuellen Beaufschlagen von Kupplungsaktoren (24, 26) mit aus dem Systemdruck abgeleitetem, in Abhängigkeit von Betriebszuständen moduliertem Betätigungsdruck, und ein Systemventil (42) enthält, welches bei Erreichen des Systemdruckes von der Pumpe geförderte Hydraulikflüssigkeit in eine Rücklaufleitung (66) leitet, enthaltend ein Kühlsteuerventil (68, 84) zum Steuern der den Kupplungen (K1, K2) zugeführten Hydraulikflüssigkeitsmenge, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hilfspumpe (78) zum bedarfgerechten Fördern von Kühlflüssigkeit zu den Kupplungen (K1, K2) vorgesehen ist und dass die durch die Rücklaufleitung (66) strömende Hydraulikflüssigkeit den Kupplungen (K1, K2) für deren Kühlung unmittelbar zuführbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem zur Steuerung eines mit Nasskupplungen arbeitenden Doppelkupplungsgetriebes, welches System eine Pumpe zum Bereitstellen eines Systemdruckes in einer Versorgungsleitung, eine Steuerventileinrichtung zum individuellen Beaufschlagen von Kupplungsaktoren mit aus dem Systemdruck abgeleitetem, in Abhängigkeit von Betriebszuständen moduliertem Betriebsdruck, und ein Systemventil enthält, welches bei Erreichen des Systemdruckes von der Pumpe geförderte Hydraulikflüssigkeit in eine Rücklaufleitung leitet.
Solche Hydrauliksysteme sind beispielsweise aus den Veröffentlichungen DE 101 48 424 A1 , US 4 093 051 A oder DE 10 2005 013 137 A1 bekannt.
Ein Hydrauliksystem der vorbeschriebenen Art ist nicht nur für Nasskupplungen, sondern auch für Trockenkupplungen einsetzbar, wo es sich gut bewährt hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Hydrauliksystem derart weiter zu entwickeln, dass die für Nasskupplungen erforderliche Kühlung in einfacher Weise möglich ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Hydrauliksystem gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems gerichtet.
Demnach liegt eine Grundidee der Erfindung darin, von der Pumpe zur Druckversorgung des Hydrauliksystems geförderte Hydraulikflüssigkeit, die bei Erreichen des Systemdrucks im Umlauf gefördert wird, das heißt drucklos durch eine Rücklaufleitung rückströmt, zur Kühlung der Kupplungen zu verwenden.
Bei einem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem zur Steuerung eines mit Nasskupplungen arbeitenden Kupplungsgetriebes, welches System eine Pumpe zum Bereitstellen eines Systemdrucks in einer Versorgungsleitung, eine Steuerventileinrichtung zum individuellen Beaufschlagen von Kupplungsaktoren mit aus dem Systemdruck abgeleitetem, in Abhängigkeit von Betriebszuständen moduliertem Betätigungsdruck, und ein Systemventil enthält, welches bei Erreichen des Systemdrucks von der Pumpe geförderte Hydraulikflüssigkeit in eine Rücklaufleitung leitet, ist die durch die Rücklaufleitung strömende Hydraulikflüssigkeit den Kupplungen für deren Kühlung unmittelbar zuführbar. Dabei ist ein Kühlsteuerventil zum Steuern der den Kupplungen zugeführten Hydraulikflüssigkeitsmenge vorgesehen und das Hydrauliksystem zusätzlich eine Hilfspumpe zum bedarfsgerechten Fördern von Kühlflüssigkeit zu den Kupplungen.
Die Pumpe wird beispielsweise von einer in einem das Doppelkupplungsgetriebe enthaltenen Fahrzeugantriebsstrang enthaltenen Brennkraftmaschine angetrieben.
Die Hilfspumpe ist vorteilhafter Weise elektrisch angetrieben.
Weiter ist die Hilfspumpe vorteilhafter Weise derart dimensioniert und derart in das Hydrauliksystem integriert, dass mittels der Hilfspumpe in der Versorgungsleitung ein Versorgungsdruck erzeugbar ist.
Die Versorgungsleitung des Hydrauliksystems ist vorteilhafter Weise mit einem Druckspeicher verbunden, der im aufgeladenen Zustand einen Systemdruck sicherstellt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
1 zeigt eine nicht erfindungsgemäße Ausführungsform eines Hydrauliksystems.
Die 2 bis 4 zeigen Blockschaltbilder verschiedener Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems.
Gemäß 1 weist ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Doppelkupplungsgetriebe zwei Kupplungen K1 und K2 auf, mittels denen eine nicht dargestellte, von einer Brennkraftmaschine angetriebene Antriebswelle selektiv mit Eingangswellen 12 und 14 drehfest kuppelbar sind. Die Eingangswelle 12 ist hohl und die Eingangswelle 14 erstreckt sich durch die Eingangswelle 12 hindurch. Die Eingangswellen 12 und 14 sind über schaltbare Radsätze mit einer gemeinsamen, nicht dargestellten Ausgangswelle des Doppelkupplungsgetriebes drehfest verbindbar. Dabei gehört im dargestellten Beispiel die Eingangswelle 12 zu einem Teilgetriebe, mit dem die Gänge 1, 3, 5 und 7 schaltbar sind. Die Eingangswelle 14 gehört zu einem Teilgetriebe, mit dem die Gänge 2, 4, 6 und R schaltbar sind. Getriebeaktoren zum Einlegen der Gänge sind mit 16, 18, 20 und 22 bezeichnet. Kupplungsaktoren, mit denen die Kupplung K1 bzw. die Kupplung K2 betätigt werden können, sind mit 24 und 26 bezeichnet.
Zur Betätigung der hydraulisch betätigten Aktoren ist ein insgesamt mit 30 bezeichnetes Hydrauliksystem vorgesehen, das zur Hydraulikdruckversorgung eine Pumpe 32 enthält, die aus einem Hydraulikflüssigkeitsvorrat 34 durch einen Filter 36 hindurch Hydraulikflüssigkeit in eine Zufuhrleitung 38 fördert. Die Pumpe 32 wird von einer Brennkraftmaschine 40 angetrieben, die auch das vom Doppelkupplungsgetriebe 10 übertragene Drehmoment liefert. Die Zufuhrleitung ist über ein Systemventil 42 mit einer Versorgungsleitung 44 verbunden, in der ein für die Funktionsfähigkeit des Hydrauliksystems erforderlicher Systemdruck herrscht. An die Versorgungsleitung 44 ist ein Druckspeicher 46 angeschlossen, der auf einen vorbestimmten Systemdruck eingestellt ist und bei Erreichen dieses Systemdrucks ein bestimmtes Volumen an Hydraulikflüssigkeit speichert, so dass dieser Systemdruck verfügbar ist, auch wenn aus der Versorgungsleitung 44 eine gewisse Menge an Hydraulikflüssigkeit entweicht. Die Versorgungsleitung 44 ist über ein mittels eines Schaltmagneten 48 betätigtes Ventil 50 mit einem Steuerventil 52 verbunden, das den Kupplungsaktor 24 der Kupplung K1 steuert, und weiter mit einem Steuerventil 54 verbunden, das den Kupplungsaktor 26 der Kupplung K2 steuert, und zusätzlich mit einem Steuerventil 56 verbunden, das unter Zwischenschaltung eines Umschaltventils 58 die Getriebeaktoren 16, 18, 20 und 22 steuert.
Die Steuerventile 52, 54 und 56 weisen jeweils Proportionalmagneten auf, deren Strombeaufschlagung von Ausgängen 60 einer elektronischen Steuereinrichtung 62 erfolgt, deren Eingängen 64 Signale zugeführt werden, die für den Betrieb des Doppelkupplungsgetriebes 10 relevant sind.
Aufbau und Funktion der beschriebenen Anordnung sind an sich bekannt und werden daher nicht weiter erörtert.
In an sich bekannter Weise besteht die Funktion des Systemventils 42 darin, bei Erreichen des Systemdrucks in der Versorgungsleitung 44 bzw. bei vollem Druckspeicher 46 umzuschalten, so dass die von der Pumpe 32 geförderte Hydraulikflüssigkeit in eine drucklose Rücklaufleitung 66 und von dort zurück in den Hydraulikflüssigkeitsvorrat 34 gelangt.
Erfindungsgemäß führt die Rückleitung 66 zu einem Kühlsteuerventil 68, das als Ausgangsleitungen eine zu einer Kupplungskühleinrichtung 70 führende Kühlleitung 72 und eine Rückführleitung 74 aufweist, die in einen Flüssigkeitsvorrat 76 führt, der identisch mit dem Hydraulikflüssigkeitsvorrat 34 sein kann.
Die Funktion der beschriebenen Anordnung ist wie folgt:
Bei vollem Druckspeicher 46, das heißt vollem Systemdruck in der Versorgungsleitung 44, steuert das Systemventil 42 um, so dass die von der Pumpe 32 geförderte Hydraulikflüssigkeit in die Rücklaufleitung 66 gefördert wird. Das Kühlsteuerventil 68 ist mit einem Ausgang der elektronischen Steuereinrichtung 62 verbunden, der eine Signal betreffend den Kühlbedarf der Kupplungen K1 und K2 liefert, das beispielsweise aus den Betriebsbedingungen der Kupplungen (Schlupf, Drehmoment) hergeleitet wird. Alternativ ist das Kühlsteuerventil 68 mit einem oder mehreren Temperatursensoren verbunden, der die Temperaturen der Kupplungen feststellt, wobei ein Überschreiten vorbestimmter Temperaturen auf einen Kühlbedarf deutet. Bei bestehendem Kühlbedarf verbindet das Kühlsteuerventil 68 die Rücklaufleitung 66 mit der Kühlleitung 72, so dass die Kupplungen mittels der an sich bekannten Kupplungskühleinrichtung 70 gekühlt werden können, die insbesondere darin besteht, dass die nassen Kupplungen von der Hydraulikflüssigkeit durchströmt und dadurch gekühlt werden. Wenn kein Kühlbedarf besteht, verbindet das Kühlsteuerventil 68 die Rücklaufleitung 66 mit der Rückführleitung 74. Das Kühlelement 68 kann derart ausgebildet sein, dass es bei bestehendem Kühlbedarf die Kühlleitung 72 vollständig mit der Rücklaufleitung 66 verbindet und die Rückführleitung 74 abtrennt oder der Kühlleitung 72 nur die jeweils benötigte Flüssigkeit zuführt.
In einer vereinfachten Ausführungsform kann das Kühlsteuerventil 68 fehlen, so dass bei vollem Systemdruck umgepumpte Kühlflüssigkeit 66 ständig zur Kühlung der Kupplungen verwendet wird.
Eine Eigenart der beschriebenen Anordnung liegt darin, dass die Pumpe 32, damit eine ausreichende Kühlung der Kupplungen gewährleistet ist, größer dimensioniert sein muss als für die Versorgung der Aktoren erforderlich, nämlich so groß, dass der maximale Kühlbedarf abgedeckt werden kann. Eine weitere Eigenart liegt darin, dass bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine 40 deutlich zu viel Hydraulikflüssigkeit gefördert wird. Um die Strömungsverluste gering zu halten, sind dazu hohe Leitungsquerschnitte erforderlich.
Um die vorgenannten Eigenarten zu vermeiden, kann das System, wie in 2 dargestellt, abgewandelt werden:
Gemäß 2 ist eine Hilfspumpe 78 vorgesehen, die vorzugsweise ebenfalls aus dem Hydraulikflüssigkeitsvorrat 34 Hydraulikflüssigkeit über eine Leitung 80 dem Kühlsteuerventil 68 zuführt. Die Hilfspumpe 78 ist beispielsweise eine Tandempumpe der Pumpe 32 und wird somit ebenfalls von der Brennkraftmaschine 40 angetrieben. Wenn die Pumpe 32 eine Flügelzellenpumpe ist, kann die Hilfspumpe als zweite Flut der Flügelzellenpumpe ausgebildet sein. Die Hilfspumpe ist auf die für eine maximale Kühlung der Kupplungen erforderliche Kühlflüssigkeitsmenge oder vorteilhaft auf denjenigen Kühlflüssigkeitsdurchsatz abgestimmt, der zusätzlich zu der von der Pumpe 32 durch die Rücklaufleitung 66 geförderten Hydraulikflüssigkeit erforderlich ist. Die Hilfspumpe 78 kann gegebenenfalls sauggedrosselt werden, was ohne akustische Probleme möglich ist, da die Hilfspumpe nur in einem geringen Druckbereich, beispielsweise mit maximal 3 bar arbeitet. Es versteht sich, dass das Kühlsteuerventil 68 derart ausgebildet ist, dass es bei vorhandenem Kühlbedarf die Leitungen 66 und 80 mit der Kühlleitung 72 verbindet. Vorteilhafter Weise ist in der Rücklaufleitung 66 ein Rückschlagventil angeordnet, das ein Strömen von der Hilfspumpe 78 geförderter Kühlflüssigkeit in Richtung auf das Systemventil 42 verhindert. Auch bei der Ausführungsform gemäß 2 kann das Kühlsteuerventil 68 entfallen, wobei dann gegebenenfalls eine Überkühlung der Kupplungen in Kauf genommen wird.
3 zeigt eine Ausführungsform des Systems, die besonders gut an den jeweiligen Kühlbedarf anpassbar ist und mit geringem Energieverbrauch arbeitet.
Bei der Ausführungsform gemäß 3 wird die Hilfspumpe 78 von einem eigenen Elektromotor 81 angetrieben, der beispielsweise von der elektronischen Steuereinrichtung 62 oder einem oder mehreren gesonderten Temperaturfühlern zur Erfassung der Temperatur der Kupplungen angesteuert wird. Bei hohem Kühlbedarf wird der Elektromotor 81 aktiviert, so dass die Hilfspumpe 78 nur dann und vorteilhafterweise bedarfsgerecht zusätzliche Hydraulikflüssigkeit fördert. Die Leitung 80 könnte ebenso wie Leitung 80 der 2 unmittelbar mit der Kühlleitung 72 verbunden sein, wobei in der Leitung 80 dann vorteilhafter Weise ein Rückschlagventil angeordnet ist, das eine Flüssigkeitsströmung zu der Hilfspumpe 78 hin verhindert.
Während bei der Ausführungsform gemäß 1 für die kurzen Zeiträume, für die der Druckspeicher 46 nachgeladen werden muss, zur Kühlung keine Hydraulikflüssigkeit zur Verfügung steht, steht bei den Ausführungsformen gemäß 2 und 3 ständig Hydraulikflüssigkeit für die Kühlung zur Verfügung.
4 zeigt eine Ausführungsform, die gegenüber der 3 dadurch abgeändert ist, dass von der Hilfspumpe 78 über eine Hilfszufuhrleitung 82 Hydraulikflüssigkeit unmittelbar in die Zufuhrleitung 38 förderbar ist. Zusätzlich ist das Kühlsteuerventil 68 der 3 durch eine Ventileinrichtung 84 ersetzt, die vorzugsweise ebenfalls mit der elektronischen Steuereinrichtung 62 verbunden ist. Der Elektromotor 81 und die Hilfspumpe 78 sind gegenüber der Ausführungsform gemäß 3 vorteilhafter Weise etwas stärker ausgelegt, so dass mittels der Hilfspumpe 78 das Doppelkupplungsgetriebe 10 mit dem für seine Funktion notwendigen Systemdruck versorgt werden kann. Die Ausführungsform gemäß 4 eignet sich für Fahrzeuge mit Stopp-Start-Systemen und für Hybridfahrzeuge, bei denen die Brennkraftmaschine 40 automatisch selbsttätig in bestimmten Betriebsphasen abgestellt wird und im Bedarfsfalle rasch wieder zugeschaltet wird. Bei stillstehender Brennkraftmaschine 40 und abfallendem Systemdruck in der Versorgungsleitung 44 wird der Elektromotor 81 aktiviert und die Leitung 80 über die Ventileinrichtung 84 mit der Hilfszufuhrleitung 82 verbunden, die in die Zufuhrleitung 38 mündet. Vorteilhafter Weise ist zwischen der Mündung der Hilfszufuhrleitung 82 in die Zufuhrleitung 38 und der Pumpe 32 ein nicht dargestelltes Rückschlagventil angeordnet, das eine Flüssigkeitsströmung aus der Hilfszufuhrleitung 82 durch die Pumpe 32 hindurch verhindert. Somit ist in Phasen, in denen die Brennkraftmaschine 40 steht, die Funktionsfähigkeit des Doppelkupplungsgetriebes 10 weiterhin gewährleistet. Bei vorhandenem Systemdruck wird der Elektromotor 81 vorteilhafter Weise abgeschaltet, oder läuft, falls Kühlbedarf für die Kupplungen besteht, weiter, so dass zur Kühlung der Kupplungen Hydraulikflüssigkeit bereitsteht, die von der Pumpe 32 durch die Leitungen 82, 38, das Ventil 42 und die Leitung 66 zur Kühlleitung 72 gefördert wird oder unmittelbar von der Leitung 80 in die Kühlleitung 72 gefördert wird. Im Übrigen entspricht die Funktion der Anordnung gemäß 4 der der 3.
Bezugszeichenliste

10: Doppelkupplungsgetriebe
12: Eingangswelle
14: Eingangswelle
16: Getriebeaktor
18: Getriebeaktor
20: Getriebeaktor
22: Getriebeaktor
24: Kupplungsaktor
26: Kupplungsaktor
30: Hydrauliksystem
32: Pumpe
34: Hydraulikflüssigkeitsvorrat
36: Filter
38: Zufuhrleitung
40: Brennkraftmaschine
42: Systemventil
44: Versorgungsleitung
46: Druckspeicher
48: Schalmagnet
50: Ventil
52: Steuerventil
54: Steuerventil
46: Steuerventil
58: Umschaltventil
60: Ausgänge
62: elektronische Steuereinrichtung
64: Eingänge
66: Rücklaufleitung
68: Kühlsteuerventil
70: Kupplungskühleinrichtung
72: Kühlleitung
74: Rückführleitung
76: Flüssigkeitsvorrat
78: Hilfspumpe
80: Leitung
81: Elektromotor
82: Hilfszufuhrleitung
84: Ventileinrichtung

Claims

Hydrauliksystem zur Steuerung eines mit Nasskupplungen (K1, K2) arbeitenden Doppelkupplungsgetriebes (10), welches System eine Pumpe (32) zum Bereitstellen eines Systemdruckes in einer Versorgungsleitung (44), eine Steuerventileinrichtung (52, 54) zum individuellen Beaufschlagen von Kupplungsaktoren (24, 26) mit aus dem Systemdruck abgeleitetem, in Abhängigkeit von Betriebszuständen moduliertem Betätigungsdruck, und ein Systemventil (42) enthält, welches bei Erreichen des Systemdruckes von der Pumpe geförderte Hydraulikflüssigkeit in eine Rücklaufleitung (66) leitet, enthaltend ein Kühlsteuerventil (68, 84) zum Steuern der den Kupplungen (K1, K2) zugeführten Hydraulikflüssigkeitsmenge, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hilfspumpe (78) zum bedarfgerechten Fördern von Kühlflüssigkeit zu den Kupplungen (K1, K2) vorgesehen ist und dass die durch die Rücklaufleitung (66) strömende Hydraulikflüssigkeit den Kupplungen (K1, K2) für deren Kühlung unmittelbar zuführbar ist.
Hydrauliksystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Pumpe (32) von einer in einem das Doppelkupplungsgetriebe (10) enthaltenden Fahrzeugantriebsstrang enthaltenen Brennkraftmaschine (40) angetrieben ist.
Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Hilfspumpe (78) elektrisch angetrieben ist.
Hydrauliksystem nach Anspruch 3, wobei die Hilfspumpe (78) derart dimensioniert und derart in das Hydrauliksystem (30) integriert ist, dass mittels der Hilfspumpe in der Versorgungsleitung (44) ein Versorgungsdruck erzeugbar ist.
Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Versorgungsleitung (44) mit einem Druckspeicher (46) verbunden ist.