DE19923154A1 - Dualer Pumpenantrieb - Google Patents

Abstract

Hydraulisches Betätigungssystem mit einer Pumpe, die mit einem Motor oder einem Getriebesystem des Fahrzeugs über einen mechanischen Antrieb einschließlich Freilaufmechanismus verbunden ist, wobei die Pumpe zusätzlich noch darauf ausgelegt ist, kraftübertragend mit einem Elektromotor verbunden zu sein.

Description

Die hier vorgestellte Erfindung bezieht sich auf einen dualen Pumpenantrieb für ein hydraulisches Betätigungssystem, und insbesondere, allerdings nicht ausschließlich, auf einen dualen Pumpenantrieb für eine automatisierte Kupplung oder ein automatisiertes Getriebe, wie Automatikgetriebesystem, eines Fahrzeugs.

Solche sind beispielsweise durch die europäischen Patente Nr. 0038113, 0043660, 0059035 und 0101220 bekannt geworden.

Bei Getriebesystemen des durch die oben genannten Patente abgedeckten Typs werden Fahrzeugkupplung und/oder Gangwahlmechanismen automatisch auf hydraulischem Wege gesteuert. Die hydraulische Leistung wird von einer Pumpe bereitgestellt, die dazu genutzt werden kann, einen hydraulischen Druckspeicher zu befüllen. Bislang wurde die Pumpe normalerweise durch einen Elektromotor angetrieben.

Es wurde allerdings vorgeschlagen, die Pumpe mechanisch vom Motor oder Getriebe des Fahrzeugs aus anzutreiben. Wird jedoch ein Fahrzeug mit einem solchen System bei eingelegtem Gang geparkt, baut sich der Druck im hydraulischen Betätigungssystem ab und folglich ist es nicht mehr möglich, die Leerlaufstellung zu schalten, um den Fahrzeugmotor erneut zu starten. Dieses Problem kann überwunden werden, wenn eine separate, von einem Elektromotor angetriebene Pumpe eingesetzt wird, deren Stromversorgung von der Fahrzeugbatterie aus erfolgt und die den hydraulischen Druck bereitstellt, der für das Schalten in den Leerlauf vor dem Starten des Motors benötigt wird. Eine solche Lösung erfordert allerdings den Einbau von zwei Pumpen und macht viele der Vorteile zunichte, die durch die Verwendung einer vom Motor/Getriebe mechanisch angetriebenen Pumpe anstelle einer elektrisch angetriebenen Pumpe geboten werden.

In Übereinstimmung mit einem Aspekt der hier beschriebenen Erfindung gehört zu einem hydraulischen Betätigungssystem für ein Automatikgetriebesystem eines Kraftfahrzeugs ein Pumpmittel, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß besagte Pumpe dergestalt ausgelegt ist, daß sie kraftübertragend mit einem Motor oder dem Getriebesystem eines Fahrzeugs über einen mechanischen Antrieb einschließlich Freilaufmechanismus verbunden ist, wobei die Pumpe zusätzlich noch darauf ausgelegt ist, kraftübertragend mit einem Elektromotor verbunden zu sein.

Ist beim oben angesprochenen hydraulischen Betätigungssystem der Motor abgestellt oder steht das Fahrzeug oder reicht der Antrieb der Pumpe vom Motor oder Getriebe nicht dazu aus, den erforderlichen Druck im Betätigungssystem aufrechtzuerhalten, dann kann das Pumpmittel vom Elektromotor angetrieben werden. Anderweitig wird die Pumpe vom Motor oder Getriebe aus angetrieben.

Beim von der Pumpe versorgten Hydrauliksystem kann es sich entweder um ein Konstantdrucksystem handeln, in dem Druck aufgebaut und dann gespeichert wird, beispielsweise in einem hydraulischen Druckspeicher, oder es kann sich um ein Konstantmengensystem handeln, in dem die Pumpe das Fluid kontinuierlich durch das System fördert, bis ein Verbraucher zugeschaltet wird.

Es folgt die beispielhafte Beschreibung der hier vorgestellten Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, wobei:

Abb. 1 schematisch eine Pumpe mit dualem Antrieb zum Einsatz in einem hydraulischen Betätigungssystem in Übereinstimmung mit der hier vorgestellten Erfindung zeigt;

Abb. 2 schematisch ein als Konstantdrucksystem ausgeführtes hydraulisches Betätigungssystem in Übereinstimmung mit der hier vorgestellten Erfindung zeigt

Abb. 3 schematisch ein als Konstantmengensystem ausgeführtes hydraulisches Betätigungssystem in Übereinstimmung mit der hier vorgestellten Erfindung zeigt.

Wie in Abb. 1 gezeigt, besitzt eine Pumpe 10, bei der es sich beispielsweise um eine Zahnradpumpe, eine Flügelzellenpumpe oder eine Mehrkolbenpumpe mit positiver Verdrängung handeln kann, eine Antriebswelle 12, die in beide Richtungen seitwärts von der Pumpe 10 weg weist.

Auf der einen Seite der Pumpe 10 ist die Antriebswelle 12 über ein Räderwerk 14 und einen ersten Freilaufmechanismus 16 mit einem Motor oder Getriebe eines Fahrzeugs verbunden. Auf der anderen Seite der Pumpe 10 ist die Antriebswelle 12 über einen zweiten Freilaufmechanismus 22 mit einem Elektromotor 20 gekoppelt. Die Freilaufmechanismen 16 und 22 können jede geeignete Form annehmen, beispielsweise als Freilaufkupplungen ausgeführt sein, die es gestatten, daß das Räderwerk 14 und der Elektromotor 20 die Pumpenwelle in eine Richtung drehen, während das Räderwerk 14 vom Antrieb durch den Elektromotor 20 und der Elektromotor 20 vom Antrieb durch das Räderwerk 14 getrennt ist.

Wie in Abb. 2 gezeigt, kann die in Abb. 1 dargestellte Pumpe 10 dazu verwendet werden, in einem als Konstantdrucksystem ausgelegten hydraulischen Betätigungssystem die Hydraulikdruckversorgung zu versehen. Wie in Abb. 2 gezeigt, ist ein Einlaß der Pumpe 10 an einen Hydraulikflüssigkeits-Vorratsbehälter 32 angeschlossen, und ein Auslaß 34 der Pumpe 10 ist an den Einlaß 36 des Füllventils 38 angeschlossen. Ein Auslaß 40 des Ventils 38 ist über das Rückschlagventil 42 an den hydraulischen Druckspeicher 44 angeschlossen.

Im Ventil 38 ist der Ventilsitz 46 vorhanden, und eine Sitzkugel 48 wird unter der Vorspannung der zugehörigen Feder 50 auf den Ventilsitz 46 gepreßt. Einlaß 36 und Auslaß 40 sind über den Ventilsitz 46 an den weiteren Auslaß 52 angeschlossen. Der Auslaß 52 ist über die Rücklaufleitung 54 an den Vorratsbehälter 32 angeschlossen.

In dem Ventil 38 sitzt ein Ventilschieber 56 verschiebbar und im Hinblick auf die Ventilbohrung 58 abdichtend angeordnet. Der Durchmesser des Ventilschiebers 56 ist größer als der des Ventilsitzes 46, und der Druckspeicher 44 ist mit dem Ventil 38 über den Zulauf 60 am der Sitzkugel 48 entfernt gelegenen Ende des Ventilschiebers 56 verbunden. Eine Ventilschieberstange 62 kleineren Durchmessers kontaktiert vom Ventilschieber 56 die Sitzkugel 48.

Bei abdichtender Sitzkugel 48 und laufender Pumpe 10 bewirkt der Druck der Hydraulikflüssigkeit, die auf die Sitzkugel 48 und das Ende des Ventilschiebers 56 entfernt von der Sitzkugel 48 einwirkt, daß der Ventilschieber 56 sich gegen den Druck der Feder 50 zur Sitzkugel 48 hin bewegt. Wurde im Druckspeicher der erforderliche Fülldruck aufgebaut, wird die Sitzkugel 48 von ihrem Ventilsitz abgehoben und gestattet ein Rückströmen von Fluid über den Ventilsitz 46 zurück zum Vorratsbehälter 32.

Am entfernt von der Sitzkugel 48 gelegenen Ende des Ventilschiebers 56 ist ein Druckschalter 64 vorgesehen, der ein Signal an ein Steuergerät 66 ausgibt, welches zum Abschalten des Elektromotors 20 genutzt werden kann, wenn sich der Ventilschieber 56 bewegt, um die Sitzkugel 48 von ihrem Ventilsitz abzuheben, oder zum Einschalten des Elektromotors 20, wenn sich der Ventilschieber 56 zurückbewegt, weil der Druck im Vorratsbehälter unter einen vorbestimmten Wert abgefallen ist.

Der hydraulische Druckspeicher 44 ist vermittels eines geeigneten Steuerventils 70 mit den Nehmerzylindern oder hydraulischen Stellgliedern 68 eines Systems oder mehrerer Systeme verbunden, beispielsweise einem Kupplungsstellglied oder Gangschaltmechanismus.

Wird beim oben beschriebenen System die Pumpe 10 vom Motor oder Getriebe des Fahrzeugs angetrieben, wird sie, anders als beim Antrieb über den Elektromotor, kontinuierlich angetrieben. Das Füllventil 38 spricht in der oben beschriebenen Art und Weise an, um den Druck im Druckspeicher 44 aufrechtzuerhalten, und gestattet ein Rückströmen der Hydraulikflüssigkeit in den Vorratsbehälter 32, wenn im Druckspeicher 44 der erforderliche Druck aufgebaut wurde.

Beim in Abb. 3 dargelegten hydraulischen Betätigungssystem ist der Auslaß 34 der Pumpe 10 an den Einlaß 136 eines elektromagnetisch betätigten, als Wegeventil ausgebildeten Proportionalventils 138 angeschlossen. Ein erster Auslaß 140 des Ventils 138 ist über geeignete Steuerventile 170 an den Nehmerzylinder oder das hydraulische Stellglied 168 eines Systems oder mehrerer Systeme angeschlossen, beispielsweise Kupplungsstell- oder Gangschaltmechanismen. Ein zweiter Auslaß 152 des Ventils 138 ist über die Rücklaufleitung 154 an den Vorratsbehälter 32 angeschlossen.

In einer ersten Stellung des Ventils 138 ist der Einlaß 136 mit den beiden Einlässen 140 und 152 verbunden. Von der Pumpe 10 gefördertes Fluid strömt dergestalt zum Vorratsbehälter 32 zurück. Der Anschluß an den Auslaß 140 gestattet eine Vorbefüllung verschiedener, an die Pumpe 10 angeschlossener hydraulischer Steuerkreise.

Zur Betätigung eines hydraulischen oder mehrerer hydraulischer Steuerkreise wird das Magnetventil 138 mit Strom versorgt, so daß der Ventilschieber 110 bewegt wird und den Auslaß 152 verschließt, damit der volle Förderstrom der Pumpe 10 zum Auslaß 140 gelenkt wird und mithin zu den hydraulischen Steuerkreisen, die dann nach Bedarf über die hydraulischen Steuerventile 170 betätigt werden können.

In der Leitung, die den Auslaß 140 mit dem Steuerkreis verbindet, ist ein Druckwandler 120 vorgesehen. Der Druckwandler 120 wird genutzt, um zur Steuerung des Drucks in den hydraulischen Steuerkreisen durch Öffnen und Schließen des Auslaßanschlusses 152 das Magnetventil 138 über ein Steuergerät 166 anzusteuern und dadurch zu ermöglichen, daß eine bestimmte Menge des Fluids zur Rezirkulation zum Vorratsbehälter 32 gepumpt wird.

Unterschiedlichste Modifikationen können ohne ein Abweichen von der hier vorgestellten Erfindung vorgenommen werden. So kann zum Beispiel zur Steuerung der Befüllung des Druckspeichers 44 das Füllventil 38 der in Abb. 2 gezeigten Ausführungsform durch ein elektromagnetisch betätigtes Wegeventil mit Druckwandler ersetzt werden, ahnlich den Bauteilen, die die in Abb. 3 gezeigte Ausführungsform ausmachen.

Statt Anordnung der elektromotorischen und mechanischen Antriebe der Pumpe an entgegengesetzten Seiten kann die Antriebswelle der Pumpe des weiteren nur zu einer Seite der Pumpe hin weisen, wobei in geeigneter Art und Weise über Freilaufmechanismen der elektromotorische und der mechanische Antrieb dort angeschlossen ist. Während in der oben beschriebenen Ausführungsform Freilaufmechanismen an beiden Antriebsanschlüssen vorgesehen sind, ist es zudem nicht unbedingt erforderlich, daß ein Antrieb des Elektromotors durch den mechanischen Antrieb verhindert wird, und folglich kann ein einzelner Freilaufmechanismus genutzt werden, der den mechanischen Antrieb vom Antrieb durch den Elektromotor trennt.

In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der hier vorgestellten Erfindung sind der Motor oder das Getriebesystem und der Elektromotor mit der Pumpe über einen Antriebsanschluß verbunden, zum Beispiel ein Planetengetriebe, durch das sich die Antriebe von den beiden Quellen aufaddieren. Sollte unzureichende Leistungsversorgung vom Fahrzeuggetriebe vorliegen, bei z. B. niedrigen Drehzahlen, kann auf diese Weise der Elektromotor genutzt werden, um die vom Getriebesystem bereitgestellte Leistung zu unterstützen.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungs­ vorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes.

Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Erfindung ist auch nicht auf das die Ausführungsbeispiele der Beschreibung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims (15)

1. Hydraulisches Betätigungssystem insbesondere für ein automatisiertes Getriebe, wie Automatikgetriebesystem, oder eine automatisierte Kupplung eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsmotor, mit Pumpmitteln, wie Pumpe, wobei besagtes Pumpmittel derart ausgelegt ist, daß es kraftübertragend mit einem Antriebsmotor oder einem Getriebe des Fahrzeugs über einen mechanischen Antrieb und über einen Freilaufmechanismus verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpmittel zusätzlich noch kraftübertragend mit einem Elektromotor verbunden sein kann.

2. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Antrieb und der Elektromotor an einer Antriebswelle des Pumpmittels an entgegengesetzten Seiten oder Enden der Welle oder des Pumpmittels angeschlossen sind.

3. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe kraftübertragend mit dem Motor oder dem Getriebesystem des Fahrzeugs über ein Räderwerk, wie Getriebe, verbunden ist.

4. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor oder das Getriebesystem und der Elektromotor an der Pumpe über einen Antriebsanschluß angeschlossen sind, durch den die beiden Kraftquellen sich aufaddieren.

5. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsanschluß ein Überlagerungsgetriebe ist.

6. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet ist, daß der Motor oder das Getriebesystem und der Elektromotor an der Pumpe über einen Planetengetriebe verbunden oder angeschlossen sind.

7. Hydraulisches Betätigungssystem nach zumindest einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Freilaufmechanismus im Antrieb zwischen der Pumpe und dem Elektromotor vorhanden ist.

8. Hydraulisches Betätigungssystem nach einem beliebigen der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auslaß der Pumpe an das hydraulische Betätigungssystem über Ventilmittel angeschlossen ist, wobei besagte Ventilmittel darauf ausgelegt sind, bei Nichtbenutzung des Betätigungssystems den Auslaß der Pumpe mit einem Rücklauf zu einem Hydraulikflüssigkeits-Vorratsbehälter zu verbinden.

9. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungssystem als Konstantdrucksystem ausgeführt ist und einen Druckspeicher besitzt, wobei das Ventilmittel dazu dient, die Beaufschlagung des Druckspeichers mit dem erforderlichen Druck zu steuern.

10. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim Ventilmittel um ein mechanisches Druckregelventil handelt, welches die Verbindung zwischen dem Auslaß der Pumpe und dem Rücklauf zum Vorratsbehälter verschließt, wenn der Druck im Druckspeicher unter dem erforderlichen Druck liegt, und die Verbindung zwischen dem Auslaß der Pumpe und dem Rücklauf zum Vorratsbehälter öffnet, wenn der Druck im Druckspeicher den erforderlichen Wert erreicht hat.

11. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Befüllung des Druckspeichers durch ein elektromagnetisch betätigtes Ventil gesteuert wird.

12. Hydraulisches Betätigungssystem nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungssystem als Konstantmengensystem ausgeführt ist, wobei das Ventilmittel dazu dient, den Fluß der Hydraulikflüssigkeit vom Auslaß der Pumpe zum Betätigungssystem oder zum Rücklauf zum Vorratsbehälter zu steuern.

13. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim Ventilmittel um ein als Wegeventil ausgebildetes Proportionalventil handelt.

14. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Betätigungssystem ein Druckwandler vorgesehen ist, über den das elektromagnetisch betätigte, als Wegeventil ausgebildete Proportionalventil angesteuert wird.

15. Hydraulisches Betätigungssystem nach einem beliebigen der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Steuerung des Elektromotors bereitgestellt sind, wobei besagte Mittel die Stromversorgung des Elektromotors herstellen, wenn der Druck im Betätigungssystem unter dem erforderlichen Wert liegt und der Antrieb vom Motor oder Getriebesystem nicht ausreicht, um den geforderten Druck aufzubauen, und die Stromversorgung des Elektromotors unterbrochen wird, wenn der erforderlich Druck im Betätigungssystem aufgebaut wurde.