DE19923154B4

DE19923154B4 - Hydraulisches Betätigtungssystem

Info

Publication number: DE19923154B4
Application number: DE1999123154
Authority: DE
Inventors: David Anthony Harries
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1998-05-22
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2019-05-21
Also published as: GB2339606B; GB2339606A; DE19923154A1; GB9911022D0

Abstract

Hydraulisches Betätigungssystem für ein automatisiertes Getriebe oder eine automatisierte Kupplung eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsmotor, mit einer Pumpe (10), wobei die Pumpe (10) zum einen kraftübertragend mit einem Antriebsmotor oder einem Getriebe des Fahrzeugs über einen mechanischen Antrieb (14) und über einen Freilaufmechanismus (16) verbunden ist und wobei die Pumpe (10) außerdem kraftübertragend mit einem Elektromotor (20) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der mechanische Antrieb (14) als auch der Elektromotor (20) an einer gemeinsamen Antriebswelle (12) der Pumpe (10) an entgegen gesetzten Seiten oder Enden der Antriebswelle (12) oder der Pumpe (10) angeschlossen sind.

Description

Die hier vorgestellte Erfindung bezieht sich ein hydraulisches Betätigungssystem für eine automatisierte Kupplung oder ein automatisiertes Getriebe eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Aus der GB 2 273 323 A ist ein gattungsmäßiges hydraulisches Betätigungssystem bekannt, bei dem der Elektromotor über eine erste Antriebswelle mit einem ersten Pumpenrad und der Antriebsmotor über ein Getriebe mit einer zweiten Antriebswelle mit einem zweiten Pumpenrad verbunden ist.
Betätigungssysteme sind ferner durch die europäischen Patente Nr. EP 0 038 113 , EP 0 043 660 , EP 0 059 035 und EP 0 101 220 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.
Die Aufgabe der Erfindung ist daher ein einfaches und kostengünstiges Pumpensystem zu schaffen. Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruches 1.
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.
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.
Es folgt die beispielhafte Beschreibung der hier vorgestellten Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, wobei:
schematisch eine Pumpe mit dualem Antrieb zum Einsatz in einem hydraulischen Betätigungssystem in Übereinstimmung mit der hier vorgestellten Erfindung zeigt;
schematisch ein als Konstantdrucksystem ausgeführtes hydraulisches Betätigungssystem in Übereinstimmung mit der hier vorgestellten Erfindung zeigt;
schematisch ein als Konstantmengensystem ausgeführtes hydraulisches Betätigungssystem in Übereinstimmung mit der hier vorgestellten Erfindung zeigt.
Wie in 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 gezeigt, kann die in dargestellte Pumpe 10 dazu verwendet werden, in einem als Konstantdrucksystem ausgelegten hydraulischen Betätigungssystem die Hydraulikdruckversorgung zu versehen. Wie in 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 44 der erforderliche Fülldruck aufgebaut, wird die Sitzkugel 48 von ihrem Ventilsitz 46 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 wenden kann, wenn sich der Ventilschieber 56 bewegt, um die Sitzkugel 48 von ihrem Ventilsitz 46 abzuheben, oder zum Einschalten des Elektromotors 20, wenn sich der Ventilschieber 56 zurückbewegt, weil der Druck im Druckspeicher 44 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 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 gezeigten Ausführungsform durch ein elektromagnetisch betätigtes Wegeventil mit Druckwandler ersetzt werden, ähnlich den Bauteilen, die die in gezeigte Ausführungsform ausmachen.

Claims

Hydraulisches Betätigungssystem für ein automatisiertes Getriebe oder eine automatisierte Kupplung eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsmotor, mit einer Pumpe (10), wobei die Pumpe (10) zum einen kraftübertragend mit einem Antriebsmotor oder einem Getriebe des Fahrzeugs über einen mechanischen Antrieb (14) und über einen Freilaufmechanismus (16) verbunden ist und wobei die Pumpe (10) außerdem kraftübertragend mit einem Elektromotor (20) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der mechanische Antrieb (14) als auch der Elektromotor (20) an einer gemeinsamen Antriebswelle (12) der Pumpe (10) an entgegen gesetzten Seiten oder Enden der Antriebswelle (12) oder der Pumpe (10) angeschlossen sind.
Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (10) kraftübertragend mit dem Antriebsmotor oder dem Getriebe des Fahrzeugs über Getriebe (14) verbunden ist.
Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor oder das Getriebe und der Elektromotor (20) an der Pumpe (10) über einen Antriebsanschluß angeschlossen sind, durch den die beiden Kraftquellen sich aufaddieren.
Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsanschluß ein Überlagerungsgetriebe ist.
Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet ist, daß der Antriebsmotor oder das Getriebe und der Elektromotor (20) an der Pumpe (10) über einen Planetengetriebe verbunden oder angeschlossen sind.
Hydraulisches Betätigungssystem nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Freilaufmechanismus (22) im Antrieb zwischen der Pumpe (10) und dem Elektromotor (20) vorhanden ist.
Hydraulisches Betätigungssystem nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auslaß (34) der Pumpe (10) an das hydraulische Betätigungssystem über Ventilmittel angeschlossen ist, wobei besagte Ventilmittel darauf ausgelegt sind, bei Nichtbenutzung des Betätigungssystems den Auslaß (34) der Pumpe (10) mit einem Rücklauf (30) zu einem Hydraulikflüssigkeits-Vorratsbehälter (32) zu verbinden.
Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungssystem als Konstantdrucksystem ausgeführt ist und einen Druckspeicher (44) besitzt, wobei das Ventilmittel dazu dient, die Beaufschlagung des Druckspeichers (44) mit dem erforderlichen Druck zu steuern.
Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim Ventilmittel um ein mechanisches Druckregelventil (38) handelt, welches die Verbindung zwischen dem Auslaß (34) der Pumpe (10) und dem Rücklauf (54) zum Vorratsbehälter (32) verschließt, wenn der Druck im Druckspeicher (44) unter dem erforderlichen Druck liegt, und die Verbindung zwischen dem Auslaß (34) der Pumpe (10) und dem Rücklauf (54) zum Vorratsbehälter (32) öffnet, wenn der Druck im Druckspeicher (44) den erforderlichen Wert erreicht hat.
Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Befüllung des Druckspeichers (44) durch ein elektromagnetisch betätigtes Ventil (138) gesteuert wird.
Hydraulisches Betätigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungssystem als Konstantmengensystem ausgeführt ist, wobei das Ventilmittel dazu dient, den Fluß der Hydraulikflüssigkeit vom Auslaß (34) der Pumpe (10) zum Betätigungssystem oder zum Rücklauf (154) zum Vorratsbehälter (32) zu steuern.
Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim Ventilmittel um ein als Wegeventil ausgebildetes Proportionalventil (138) handelt.
Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Betätigungssystem ein Druckwandler (120) vorgesehen ist, über den das elektromagnetisch betätigte, als Wegeventil (138) ausgebildete Proportionalventil angesteuert wird.
Hydraulisches Betätigungssystem nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Steuerung des Elektromotors (20) bereitgestellt sind, wobei besagte Mittel die Stromversorgung des Elektromotors (20) herstellen, wenn der Druck im Betätigungssystem unter dem erforderlichen Wert liegt und der Antrieb vom Antriebsmotor oder Getriebe nicht ausreicht, um den geforderten Druck aufzubauen, und die Stromversorgung des Elektromotors (20) unterbrochen wird, wenn der erforderlich Druck im Betätigungssystem aufgebaut wurde.