DE112015003299T5

DE112015003299T5 - Mehrdruck-Hydraulikversorgungssystem für ein Automatikgetriebe

Info

Publication number: DE112015003299T5
Application number: DE112015003299.1T
Authority: DE
Inventors: Chengyun Guo
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2014-08-15
Filing date: 2015-08-04
Publication date: 2017-04-20
Anticipated expiration: 2035-08-05
Also published as: CN106662245B; CN106662245A; US10161422B2; DE112015003299B4; US20170306988A1; WO2016025231A1

Abstract

Bereitgestellt wird ein Druckfluid-Versorgungssystem für ein Fahrzeuggetriebe. Das Fluidversorgungssystem weist eine Pumpe mit zumindest Hoch- und Niederdruckausgängen auf, die Hoch- und Niederdruck-Komponenten über ein Wegeventil versorgt. Das Druckfluid-Versorgungssystem minimiert die parasitäre Last an einem Fahrzeugmotor.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hydraulik-Druckfluid-Versorgungssystem für Automatikgetriebe.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Automatikgetriebe für Fahrzeuge benötigen eine Quelle für druckbeaufschlagtes Fluid. Die Quelle für druckbeaufschlagtes Fluid ist in der Regel eine Hydraulikpumpe, die durch den Fahrzeugmotor angetrieben wird. Die Pumpe ist eine parasitäre Last an dem Fahrzeugmotor. Beim Versuch, die Kilometerleistung von Fahrzeugen zu verbessern, ist es wünschenswert, die parasitische Last durch die Hydraulikpumpe des Getriebes zu minimieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um die obigen und weitere Wünsche zu manifestieren, wird eine Offenbarung der vorliegenden Erfindung vorgelegt. In einer bevorzugten Ausführungsform gibt die vorliegende Erfindung einem Hydrauliksystem für ein Automatikgetriebe mit einer Pumpe sowohl mit Niederdruck- als auch Hochdruckausgängen mehr Freiheit. Einer der Druckauslässe ist mit einem Wegeventil verbunden, das eine erste Stellung, die druckbeaufschlagtes Fluid an zu dem Auslassbereich passende Druckfluid verbrauchenden Komponenten liefert, eine zweite Stellung, die druckbeaufschlagtes Fluid an nicht zu dem Auslassbereich passende Druckfluid verbrauchenden Komponenten liefert, und eine dritte Stellung aufweist, die nicht druckbeaufschlagtes Fluid an einen Einlass der Pumpe liefert.
Andere Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung werden durch die im Folgenden gegebene detaillierte Beschreibung deutlich werden. Es sollte klar sein, dass die detaillierte Beschreibung sowie die spezifischen Beispiele, auch wenn sie die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung angeben, rein dem Zweck der Veranschaulichung dienen und den Umfang der Erfindung nicht einschränken sollen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen deutlicher werden, in denen:
1 eine schematische Ansicht eines Druckfluidsystems für ein Kraftfahrzeuggetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Ansicht eines Druckfluid-Versorgungssystems einer zu der in 1 gezeigten alternativen Ausführungsform ist;
3 eine schematische Ansicht einer Pumpe ist, die in dem Druckfluidsystem der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird; und
4 eine schematische Ansicht noch einer weiteren Ausführungsform einer Pumpe ist, die als Druckfluidquelle für ein Druckfluidsystem gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en) erfolgt rein beispielhaft und soll in keiner Weise den Umfang der Erfindung, ihre Anwendung oder ihre Einsatzmöglichkeiten beschränken.
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Mehrdruck-Hydraulikversorgungssystem für ein Fahrzeuggetriebe bereitgestellt. Das System 7 weist eine Druckfluidquelle auf, die durch eine ausgeglichene Flügelzellenpumpe 10 bereitgestellt wird. Die Pumpe 10 weist einen Hochdruckauslass 12 und einen Niederdruckauslass 14 auf. Der Einlass 16 der Pumpe 10 ist über einen Filter 20 mit einem Sumpf 18 verbunden. Der Einlass 16 ist mit einem unteren Zweig 22 und einem oberen Zweig 24 der Pumpe 10 verbunden.
Der Auslass 12 ist mit einer Leitung 26 verbunden. Die Hochdruckleitung 26 verbindet den Hochdruckauslass 12 mit Komponenten 30, die Hochdruck-Hydraulikfluid verbrauchen, etwa verschiedene Kupplungen und Schaltstellglieder des Getriebes.
Der Niederdruckauslass 14 der Pumpe und der Filter 34 sind mit einem Wegeventil 36 verbunden, das hier als ein direktgesteuertes elektrisch betätigtes Ventil gezeigt ist. Alternativ kann es auch ein Zweistufen-Wegeventil sein. Das Wegeventil 36 hat eine erste Stellung 35, die das Wegeventil über eine Leitung 41 mit Niederdruck verbrauchenden Funktionskomponenten 40 verbindet, was etwa Kühlung und Schmierung für die Kupplung, Zahnräder und Lager umfasst. In einer dritten Stellung 37 verbindet das Wegeventil 36 den Niederdruckauslass über die Leitung 42 mit der Pumpeneinlassleitung 16. In einer zweiten Stellung ist das Wegeventil 36 über den Auslass 14 mit den Leitungen 44 und 26 verbunden, die mit Hochdruck-Komponenten 30 verbunden sind. Die Hochdruckleitung 26 ist auch mit einem Druckregelventil 48 verbunden.
Das Druckregelventil 48 wird verwendet, um den Leitungsdruck in der Hochdruckleitung 26 auf geeignete Weise zu steuern, und jegliche überschüssige Strömung in die Niederdruck-Schmierung/Kühlung 40 abzulassen, sowie die überschüssige Strömung zurück zu dem Einlass 16 der Pumpe 10 zu entleeren. Das Druckregelventil 48 weist ein Ende unter Rückkopplungsdruck auf, während das andere Ende eine Vorspannfeder 63 und einen Pilotdruck 65 aufweist, und mit einem proportionalen Drucksteuerungs-Elektromagnetventil (nicht dargestellt) verbunden ist. Das Druckregelventil 48 umfasst zwei Zufuhranschlüsse 67, die mit der Hochdruckleitung 26 verbunden sind. Ein Anschluss 69 ist mit einer Niederdruck-Kühlungs-/Schmierleitung 53 verbunden, und ein Anschluss 71 ist mit dem Pumpeneinlass 16 verbunden.
In 1 ist das Druckregelventil 48 in der geschlossenen, nicht regelnden Stellung 52 dargestellt; in dieser Stellung ist der Motor entweder abgestellt oder läuft mit Leerlaufdrehzahlen, wenn keine überschüssige Strömung herrscht. Wenn der von der Pumpe 10 gelieferte Hydraulikdruck zunimmt und die Strömung zu hoch ist, bewegt sich das Druckregelventil 48 in eine zweite, regelnde Stellung 56, in der ein Teil der Strömung an die Niederdruck-Kühlungs-/Schmierleitung 53 abgegeben wird. Wenn die Motordrehzahl weiter auf eine mittlere oder hohe Betriebsdrehzahl ansteigt, wird das Druckregelventil 48 in eine dritte Stellung 54 bewegt. An diesem Punkt wird die Ventilströmung sowohl an die Niederdruck-Schmier-/Kühlungsleitung 40 als auch an die Leitung zum Pumpeneinlass 16 abgelassen. In allen drei Betriebszuständen wird das geregelte Hochdruckfluid an eine Hochdruck-Betätigungsfunktion geliefert, etwa eine Gangschalt- oder eine Kupplungs-Betätigungsfunktion, wie bei 30 in 1 angegeben.
Wenn während des Betriebs die Motordrehzahl niedrig ist, jedoch die Notwendigkeit herrscht, einen adäquaten Liniendruck aufrecht zu erhalten, schaltet das Wegeventil 36 in die Stellung 36, und der Hauptdruckregler ist in Abhängigkeit von der Liniendruckanforderung in einer Zwischenstellung zwischen 52 und 56. In einem solchen Zustand geht die Strömung von beiden Seiten der Pumpe an die Hauptleitung 26.
Liegt die Motordrehzahl über einem bestimmten Punkt, ist das Fahrzeug auf Fahrgeschwindigkeit, braucht aber weder den hohen Leitungsdruck für die Betätigungsfunktion noch die Hochdruck-Kühlungs-/Schmierungsströmung für Kupplungen und Zahnräder, und die Hochdruckseite der Pumpe ist in der Lage, eine ausreichende Strömung durch die Leitung 10 zu liefern und einen adäquaten Leitungsdruck aufrecht zu erhalten. In einem solchen Zustand bewegt sich das Wegeventil 36 in die Mittelstellung 37, und die Strömung von der Niederdruckseite der Pumpe 14 zirkuliert zurück zu dem Pumpeneinlass 16, was die minimale Leistung verbraucht. Der Hauptregler 48 kann in diesem Moment in Abhängigkeit von dem erforderlichen Leitungsdruck in einer beliebigen Zwischenstellung sein.
Wenn das Fahrzeug einen Start mit hoher Energie ausführt, erfordert dies sowohl den moderat hohen Leitungsdruck für die Betätigungsfunktionen als auch die Hochdruck-Kühlungs-/Schmierungsströmung. In einem solchen Zustand ist die Strömung von der Hochdruckseite der Pumpe aufgrund der angemessen hohen Motordrehzahl in der Lage, den adäquaten Leitungsdruck durch Leitung 10 und 26 aufrecht zu erhalten. Der Hauptdruckregler ist in einer beliebigen Zwischenstellung 52, 56 oder 54, in Abhängigkeit von dem erforderlichen Leitungsdruck. Das Wegeventil 36 wird in die Stellung 35 geschaltet, was die Strömung von der Niederdruckseite der Pumpe zur Leitung 41 leitet und direkt mit der Kupplungs- und Getriebeschmierleitung verbindet.
Unter Bezugnahme auf 2 wird dort ein Hydraulikversorgungssystem einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, wobei Bestandteile, die identische oder ähnliche Funktionen ausführen wie jene in 1, mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Die Flügelzellenpumpe 10 weist einen Hochdruckauslass 12 auf, der mit einem Wegeventil 72 über einen Filter 70 verbunden und in einer Hochdruckleitung 26 vorgesehen ist. In einer ersten Stellung 74 verbindet das Wegeventil 72 den Hochdruckauslass 12 mit einem Akkumulator 86, der mit hydraulisch mit hohem Druck betriebenen Komponenten 30 verbunden ist, die die Schaltungsbetätigung und die Kupplungsbetätigung des Getriebes umfassen können. Wird das Wegeventil 72 aus seiner ersten Stellung 74, die es mit dem Akkumulator und den Hochdruck-Komponenten 30 verbindet, in eine dritte Stellung 76 bewegt, zirkuliert Fluid von dem Auslass 12 zurück in den Einlass 16 der Pumpe 10. Wird das Wegeventil 72 in seine zweite Stellung 78 bewegt, ist der Auslass fluidmäßig mit der Niederdruckleitung 88 verbunden, um über ein Flusssteuerventil 91 an die Kühlungs-/Schmierungsleitung des Lagers oder Zahnrads 90 und der Kupplung 92 zu liefern.
Während des Betriebs lädt der Hochdruckauslass 12 den Akkumulator 86 auf, wenn das Wegeventil in seiner Stellung 74 ist. Sobald der Akkumulator 86 vollständig geladen ist, wird das Elektromagnetventil 72 in Abhängigkeit von den betrieblichen Anforderungen in die Stellung 76 oder 72 geschaltet. Wenn eine hohe Betätigungslast für die Hochdruck-Komponenten 30 notwendig ist, insbesondere wenn die Motordrehzahl niedrig ist, können die Komponenten 30 druckbeaufschlagtes Fluid sowohl von dem Hochdruckauslass 12 als auch dem Akkumulator 86 erhalten, oder falls erforderlich von beiden. Ist kein hoher Durchfluss für die Betätigung der Komponenten 30 erforderlich, kann das Wegeventil 72 weiter in die Stellung 76 übergehen. In diesem Betriebsmodus können die Kühlungs-/Schmierungs-Strömungsanforderungen durch den Niederdruck-Ausgabeabschnitt 14 vollständig erfüllt werden, während der Ausgabeabschnitt 12 zurück zu dem Pumpeneinlass zirkuliert. Wenn eine hohe Schmierungsströmung erforderlich, die während eines Starts mit hoher Energie durch die Pumpenausgabe 14 allein nicht erfüllt werden kann, wird das Wegeventil 72 in die Stellung 78 geschaltet, und die Strömungen von dem Auslass 12 und dem Auslass 14 gehen beide in den Kühlungs-/Schmierkreis.
3 veranschaulicht eine Zweikreis-Zahnradpumpe 100 mit einem Hochdruckausgang 12, einem Niederdruckausgang 14 und Saugeinlässen 119 und 121. Die Pumpe 110 kann als Ersatz für die in 1 und 2 gezeigte Flügelzellenpumpe 10 dienen. In einer weiteren Alternative ist eine Pumpenanordnung 210 mit einer Hochdruckpumpe 211 vorgesehen, die durch den Motor 207 über eine Riemenscheibe, eine direkte Welle, oder eine durch das Getriebe angetriebene Welle angetrieben wird, und ihrerseits die Niederdruckauslasspumpe 215 über eine Kupplung 213 antreibt. Ist die Niederdruckausgabe unerwünscht, öffnet sich die Kupplung 213, was die Niederdruckpumpe 215 trennt.
Die Beschreibung der Erfindung ist rein beispielhafter Natur, und somit werden auch Variationen, die vom Prinzip der Erfindung nicht abweichen, als in den Umfang der Erfindung fallend betrachtet. Solche Variationen werden nicht als Abweichungen vom Geist und Umfang der Erfindung betrachtet.

Claims

Mehrdruck-Hydraulikversorgungssystem für ein Kraftfahrzeuggetriebe, wobei das Getriebe zumindest einen ersten niedrigeren Druckbereich für Druckfluid verbrauchende Komponenten und einen zweiten höheren Druckbereich für Druckfluid verbrauchende Komponenten aufweist, wobei das Druck-Hydraulikversorgungssystem umfasst: eine Druckfluidquelle mit einem ersten Niederdruckausgang und einem zweiten Hochdruckausgang; ein Wegeventil, das mit einem der ersten und zweiten Druckausgänge verbunden ist, wobei das Wegeventil eine erste Stellung aufweist, die einen der ersten und zweiten Druckausgänge mit zu dem entsprechenden Druckbereich passenden ersten oder zweiten Komponente beliefert, wobei das Wegeventil eine zweite Stellung aufweist, die den einen der ersten und zweiten Druckausgänge mit nicht zu dem entsprechenden Druckbereich passenden ersten oder zweiten Komponente beliefert, wobei das Wegeventil eine dritte Stellung aufweist, um Fluid zurück zu einem Einlass der Druckfluidquelle zu zirkulieren.
Hydraulikversorgungssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden oder folgenden Ansprüche, wobei das Wegeventil mit dem Niederdruckauslass verbunden ist.
Hydraulikversorgungssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden oder folgenden Ansprüche, wobei das Wegeventil mit dem Hochdruckauslass verbunden ist.
Mehrdruck-Hydraulikversorgungssystem für ein Kraftfahrzeuggetriebe, das Folgendes umfasst: eine Pumpe mit einem Hochdruckausgang und einem Niederdruckausgang; und ein Wegeventil, das mit dem Hochdruckausgang verbunden ist, wobei das Wegeventil eine erste Stellung aufweist, die Hochdruckfluid an eine Hochdruck-Komponente liefert, eine zweite Stellung, um Fluid an eine Niederdruck-Komponente zu liefern, und eine dritte Stellung, um Fluid zurück an einen Pumpeneinlass zu zirkulieren.
Hydraulikversorgungssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden oder folgenden Ansprüche, des Weiteren umfassend einen Akkumulator, der mit dem ersten Wegeventil und der Hochdruck-Komponente verbunden ist.
Hydraulikversorgungssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden oder folgenden Ansprüche, mit einem Rückschlagventil zwischen dem Wegeventil und der Hochdruck-Komponente.
Hydraulikversorgungssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden oder folgenden Ansprüche, des Weiteren umfassend ein Rückschlagventil zwischen dem Niederdruckauslass und dem Niederdruck-Wegeventil.
Hydraulikversorgungssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden oder folgenden Ansprüche, wobei die Druckfluidquelle eine ausgeglichene Flügelzellenpumpe ist.
Hydraulikversorgungssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden oder folgenden Ansprüche, wobei die Druckfluidquelle eine Zahnradpumpe mit zwei Druckausgaben ist.
Hydraulikversorgungssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden oder folgenden Ansprüche, wobei die Druckfluidquelle eine Hochdruckpumpe und eine Niederdruckpumpe mit einer Kupplungsverbindung mit der Hochdruckpumpe ist.
Mehrdruck-Hydraulikversorgungssystem für ein Kraftfahrzeuggetriebe, das Folgendes umfasst: eine Pumpe mit einem Hochdruckausgang und einem Niederdruckausgang; ein Wegeventil, das mit dem Hochdruckausgang verbunden ist, wobei das Wegeventil eine erste Stellung aufweist, die Hochdruckfluid an eine Hochdruck verbrauchende Komponente liefert, eine zweite Stellung, um Fluid an eine Niederdruck verbrauchende Komponente zu liefern, und eine dritte Stellung, um Fluid zurück an einen Einlass der Pumpe zu zirkulieren; und einen Akkumulator, der mit der Hochdruck-Komponente verbunden ist.
Mehrdruck-Hydraulikversorgungssystem nach einem der vorhergehenden oder folgenden Ansprüche, wobei das Wegeventil mit dem Niederdruckausgang verbunden ist, und der Hochdruckausgang mit einem Fluiddruck-Regelventil verbunden ist, das zumindest eine Stellung aufweist, das den Hochdruckauslass mit der Niederdruck verbrauchenden Komponente verbindet, und eine zweite Stellung, die den Hochdruckauslass mit der Niederdruck verbrauchenden Komponente und einem Einlass der Druckfluidquelle verbindet, und das Regelventil des Weiteren eine dritte Stellung aufweist, die die Fluidkommunikation zwischen dem Hochdruckauslass und der Niederdruck verbrauchenden Komponente und dem Einlass der Druckfluidquelle verhindert.