EP4463643A1 - Hydrauliksystem mit hoch- und trockensumpf - Google Patents

Hydrauliksystem mit hoch- und trockensumpf

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EP4463643A1
EP4463643A1 EP22829677.8A EP22829677A EP4463643A1 EP 4463643 A1 EP4463643 A1 EP 4463643A1 EP 22829677 A EP22829677 A EP 22829677A EP 4463643 A1 EP4463643 A1 EP 4463643A1
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EP
European Patent Office
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sump
hydraulic medium
hydraulic
hydraulic system
pump flow
Prior art date
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Pending
Application number
EP22829677.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Bauer
Ludwig EISENBEIS
Carsten Mayer
Marco Grethel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Publication date
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Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP4463643A1 publication Critical patent/EP4463643A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F16H57/0476—Electric machines and gearing, i.e. joint lubrication or cooling or heating thereof

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic system for use in a motor vehicle, which system comprises a raised sump and a dry sump.
  • the hydraulic system is preferably used in partially or fully electric drive trains of motor vehicles.
  • Hydraulic systems are known in which a hydraulic pump is formed in a transmission sump or an oil pan in a motor vehicle and pumps hydraulic medium out of the transmission sump.
  • a hydraulic pump is formed in a transmission sump or an oil pan in a motor vehicle and pumps hydraulic medium out of the transmission sump.
  • the installation space available for such a transmission sump is becoming ever smaller, particularly since the accumulators or batteries required for the operation of electrical machines are often installed in the floor area of the motor vehicle.
  • a dry sump lying below and a raised sump lying higher are formed.
  • Two pumps are required for operation here, with a first pump delivering the hydraulic medium from the dry sump to the high sump and a second pump delivering the hydraulic medium from the high sump to the hydraulic medium receivers.
  • hydraulic systems with two pumps are known, for example from DE 10 2017 115 070 A1.
  • the solution disclosed there has two pumps that work at different pressure levels and are regulated separately from one another. Depending on the design, this regulation can become complex.
  • the object of the present invention is to at least partially overcome the problems known from the prior art.
  • the hydraulic system according to the invention for a motor vehicle comprises an elevated sump as the first reservoir for hydraulic medium and a dry sump as the second reservoir for hydraulic medium; a dry sump pump flow, which has a first conveying direction and which, with respect to the first conveying direction, is connected to the dry sump on the inlet side and to the high sump on the outlet side, a main pump flow, which has a second conveying direction and which is connected to the high sump on the inlet side and on the outlet side with regard to the second conveying direction is connected to at least one hydraulic medium receiver, and is characterized in that an electric motor is formed, which is connected via a common drive shaft with the dry sump pump flow and the main pump flow.
  • An electrically drivable motor vehicle is understood as meaning a motor vehicle which has at least one electric machine for providing torque for driving the motor vehicle.
  • an internal combustion engine and/or at least one additional electrical machine can be configured.
  • a hydraulic medium is understood to mean a fluid that is used to transmit energy by means of a volume flow and/or by means of pressure in hydraulic systems. Hydraulic oils are preferably used as hydraulic media.
  • actuators or cylinders are actuated by the hydraulic medium
  • the hydraulic medium is used for lubrication and, if necessary, for cooling.
  • the raised sump When installed in the motor vehicle, the raised sump is related to the gravitational force above the dry sump.
  • the dry sump is emptied by the dry sump pump flow and at the same time the raised sump is filled.
  • the main pump flow conveys the hydraulic medium from the high sump to the hydraulic medium receivers for hydraulic actuation, for lubrication and/or for cooling.
  • the dry sump pump flow and the main pump flow are therefore operated speed-synchronously. Due to the speed-synchronous operation, the control of the pump flow is easily possible.
  • the hydraulic system preferably includes a pump controller for controlling the speed of the electric motor. This is preferably connected to a speed sensor, via which the speed of the common drive shaft is measured.
  • the pump controller preferably controls the speed of the electric motor and thus of the common drive shaft as a function of the hydraulic medium requirement of the at least one hydraulic medium receiver.
  • the dry sump pump flow and the main pump flow are preferably designed in such a way that the dry sump is always emptied and the raised sump is filled accordingly for all possible hydraulic medium requirements in the hydraulic system. This enables simple control of the pump flows.
  • the electric motor is preferably designed as a direct current motor, in particular as a brushless direct current motor. This enables simple control, while at the same time wear and tear on the electric motor can be reduced.
  • the at least one hydraulic medium receiver preferably comprises at least one of the following receivers: a) a valve unit for controlling at least one valve; b) a heat exchanger; c) at least one electric machine for providing torque for driving the motor vehicle; and d) a gearbox.
  • a hydraulic interconnection in the hydraulic system can be achieved by the valve unit.
  • complex hydraulic circuits via which different gears are engaged and disengaged, for example in the context of a dual clutch transmission, and a parking lock is also actuated, can be implemented in a compact component.
  • a heat exchanger can Heat transfer between the hydraulic medium and a heat medium such as air or water can be made possible, so that the hydraulic medium can be temperature-controlled and, in particular, cooled.
  • the electric machine is used to provide torque in the drive train of the motor vehicle to drive the motor vehicle. In this case, only electric machines can provide torque and thus enable a fully electric drive train, or torque is also provided, at least temporarily, by an internal combustion engine, so that a hybrid drive train is present.
  • the transmission preferably provides several translations, in particular in the form of different gears.
  • the transmission is preferably a double-clutch transmission, which has two sub-transmissions, for example with different gears and correspondingly two clutches, via which one sub-transmission can be connected to the drive.
  • the main pump flow is connected on the output side to a valve unit and downstream of the valve unit to an electric machine for providing torque for the motor vehicle.
  • the hydraulic medium can be available for actuating actuators in the valve unit and, on the other hand, it can enable the electrical machine to be lubricated and cooled. This enables a simple construction of the hydraulic system.
  • a heat exchanger is formed between the valve unit and the electrical machine. As a result, further cooling of the hydraulic medium can be achieved before it flows into the electrical machine.
  • the main pump flow and the dry sump pump flow are preferably designed in such a way that, both at the highest hydraulic medium requirement to be assumed and at the lowest hydraulic medium requirement to be assumed, the hydraulic medium receiver and the associated speeds of the main pump flow, both emptying of the dry sump and a corresponding supply of the hydraulic medium receiver with hydraulic medium are guaranteed.
  • From the design of the hydraulic system it is known how high the maximum possible and the minimum possible hydraulic medium requirement of the hydraulic medium receiver is. From here is then a speed range of the electric motor and a design of the main pump flow possible. At the same time, it is then possible to design the dry sump pump flow, since this also results in the need for hydraulic medium for emptying the dry sump and for making it available in the high sump.
  • first”, “second”, ... ) primarily (only) serve to distinguish between several similar objects, sizes or processes, i.e. in particular no dependency and/or sequence of these objects, sizes or make processes mandatory for each other. Should a dependency and/or order be necessary, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment.
  • FIG. 1 schematically shows an example of a hydraulic system 1 with a first reservoir 2, which is designed as a raised sump 3, and a second reservoir 4, which is designed as a dry sump 5.
  • the dry sump 5 lies below the high sump 3 in relation to the gravitational force.
  • the hydraulic system 1 includes a pump module 6 with a dry sump pump flow 7, which has a first conveying direction 8.
  • the pump module 6 includes a main pump flow 9 with a second conveying direction 10.
  • Both the dry sump pump flow 7 and the main pump flow 9 are connected to an electric motor 12 via a common drive shaft 11.
  • Main pump flood 9 and dry sump pump flight 7 are thus driven by the electric motor 12 at a synchronous speed.
  • the speed of the drive shaft 11 is measured via a speed sensor 13 which is connected to a pump controller 1 .
  • the speed sensor 13 is optional here. Alternatively or additionally, it is preferred that the speed is determined indirectly, for example based on known quantities such as the electrical current and the electrical voltage.
  • the pump controller 14 regulates the speed of the electric motor 12.
  • the electric motor 12 is designed as a brushless DC motor.
  • the dry sump pump flow 7 is connected to the dry sump 5 .
  • the dry sump pump flow 7 is connected to the high sump 3 , so that the dry sump pump flow 7 conveys hydraulic medium from the dry sump 5 into the high sump 3 during operation. As a result, the dry sump 5 is emptied and the raised sump 3 is filled.
  • the main pump flow 9 is connected to the high sump 3 via an intake filter 15 .
  • the main pump flow 9 with several hydraulic medium receivers 16.
  • the hydraulic medium receivers 16 use the hydraulic medium as a high-pressure medium for actuating hydraulic control elements and/or for cooling.
  • a valve unit 17 is designed as a hydraulic medium receiver 16 directly downstream of the main pump flow 9 .
  • This valve unit 17 can be used, for example, to apply pressure to one or more actuators with hydraulic medium in order to trigger processes, for example to engage or disengage a gear in a transmission, to actuate a clutch or to actuate a parking lock.
  • an electric machine 18 is formed as a further hydraulic receiver 16, which in a drive train provides torque for driving the motor vehicle.
  • the drive train can preferably also include an internal combustion engine (not shown) as an additional torque source.
  • the hydraulic medium is used for lubrication and for cooling.
  • a heat exchanger 19 is formed, via which the hydraulic medium can be cooled before it flows into the electrical machine 18.
  • the hydraulic medium in the heat exchanger 19 is in thermal contact with a heat medium, in particular air or water.
  • the hydraulic medium Downstream of the electrical machine 18, the hydraulic medium is supplied to a transmission 20 and the valve unit 17 for lubrication.
  • the dry sump 5 is formed below the gearbox 20 in relation to the gravitational force.
  • the pump controller 14 controls the speed of the common drive shaft 11 depending on the hydraulic medium requirement of the at least one hydraulic medium receiver 16 .
  • This can vary significantly depending on the operating situation, since, for example, the cooling requirement of the electric machine 18 varies depending on the speed of the electric machine 18 and the need for hydraulic medium under high pressure in the valve unit 17 can vary depending on the switching state.
  • Main pump flow 9 and dry sump pump flow 7 are designed in such a way that both the highest hydraulic medium requirement to be assumed and the lowest hydraulic medium requirement to be assumed and the associated speeds of the main pump flow 9 ensure that the dry sump 5 is emptied and that the hydraulic medium receiver 16 is supplied with hydraulic medium accordingly.
  • the hydraulic system 1 presented here advantageously allows the sump to be designed merely as a dry sump 5, in which no separate pump module with its own drive motor for conveying the hydraulic medium is designed. Rather, hydraulic medium is conveyed from the dry sump 5 into an elevated sump 3 via the dry sump pump flow 7 , which lies above the dry sump 5 .
  • the dry sump 5 can be made much smaller than a conventional transmission sump or an oil pan.
  • it can be avoided that the level of the hydraulic medium can no longer be kept below all rotating components by designing a pump module in the transmission sump, but instead components rotate in the hydraulic medium.
  • the design of the hydraulic system 1 proposed here avoids splashing losses in comparison to known systems.
  • the drive of the pump floods 7, 9 due to a common drive shaft 11, simple control with a simple structure of the corresponding pump module 6.

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Abstract

Das hier vorgestellte Hydrauliksystem (1) erlaubt es in vorteilhafter Weise, den Sumpf lediglich als Trockensumpf (5) auszubilden, in dem kein separates Pumpenmodul mit eigenem Antriebsmotor zur Förderung des Hydraulikmediums ausgebildet ist. Vielmehr wird über die Trockensumpfpumpenflut (7) Hydraulikmedium aus dem Trockensumpf (5) in einen Hochsumpf (3) gefördert, der oberhalb des Trockensumpfes (5) liegt. So kann der Trockensumpf (5) deutlich kleiner ausgebildet werden als ein üblicher Getriebesumpf bzw. eine Ölwanne. Gleichzeitig kann vermieden werden, dass durch eine Ausbildung eines Pumpenmoduls im Getriebesumpf das Niveau des Hydraulikmediums nicht mehr unterhalb aller drehenden Bauteile gehalten werden kann, sondern vielmehr Bauteile im Hydraulikmedium drehen. So werden durch die hier vorgeschlagene Ausbildung des Hydrauliksystems (1) im Vergleich zu bekannten Systemen Planschverluste vermieden. Gleichzeitig ermöglicht der Antrieb der Pumpenfluten (7, 9) durch eine gemeinsame Antriebswelle (11) eine einfache Regelung bei einfachem Aufbau des entsprechenden Pumpenmoduls (6).

Description

Hydrauliksystem mit Hoch- und Trockensumpf
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug, welche einen Hochsumpf und einen Trockensumpf umfasst. Bevorzugt wird das Hydrauliksystem in teil- oder vollelektrischen Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen eingesetzt.
Hydrauliksysteme sind bekannt, bei denen im Kraftfahrzeug eine Hydraulikpumpe in einem Getriebesumpf oder einer Ölwanne ausgebildet sind und Hydraulikmedium aus dem Getriebesumpf fördert. Insbesondere in modernen Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen wird der für einen solchen Getriebesumpf zur Verfügung stehende Bauraum immer kleiner, insbesondere, da im Bodenbereich der Kraftfahrzeuge oftmals die für den Betrieb von elektrischen Maschinen notwendigen Akkumulatoren oder Batterien ausgebildet werden.
Um dieser Situation zu begegnen, wird statt einem Getriebesumpf oder einer Ölwanne ein untenliegender Trockensumpf und ein höher liegender Hochsumpf ausgebildet. Zum Betrieb sind hier zwei Pumpen notwendig, wobei eine erste Pumpe das Hydraulikmedium aus dem Trockensumpf in den Hochsumpf fördert und eine zweite Pumpe das Hydraulikmedium aus dem Hochsumpf zu den Hydraulikmediumempfängern fördert. Grundsätzlich sind Hydrauliksysteme mit zwei Pumpen bekannt, beispielsweise aus der DE 10 2017 115 070 A1 . Die dort offenbarte Lösung weist zwei Pumpen auf, die auf unterschiedlichen Druckniveaus arbeiten und getrennt voneinander geregelt werden. Je nach Ausgestaltung kann diese Regelung komplex werden.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zumindest teilweise zu überwinden.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 . Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus wer- den die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
Das erfindungsgemäße Hydrauliksystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, umfasst einen Hochsumpf ais erstes Reservoir für Hydraulikmedium und einen Trockensumpf als zweites Reservoir für Hydraulikmedium; eine Trockensumpfpumpenflut, die eine erste Förderrichtung aufweist und die in Bezug auf die erste Förderrichtung eingangsseitig mit dem Trockensumpf und ausgangsseitig mit dem Hochsumpf verbunden ist, eine Hauptpumpenflut, die eine zweite Förderrichtung aufweist und die in Bezug auf die zweite Förderrichtung eingangsseitig mit dem Hochsumpf und ausgangsseitig mit mindestens einem Hydraulikmediumempfänger verbunden ist, und zeichnet sich dadurch aus, dass ein Elektromotor ausgebildet ist, der über eine gemeinsame Antriebswelle mit der Trockensumpfpumpenflut und der Hauptpumpenflut verbunden ist.
Unter einem elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug wird ein Kraftfahrzeug verstanden, welches mindestens eine elektrische Maschine zur Bereitstellung von Drehmoment zum Antrieb des Kraftfahrzeugs aufweist. Zusätzlich können ein Verbrennungsmotor und/oder mindestens eine weitere elektrische Maschine ausgebildet sein. Unter einem Hydraulikmedium wird ein Fluid verstanden, dass zur Übertragung von Energie durch einen Volumenstrom und/oder durch Druck in Hydrauliksystemen eingesetzt wird. Bevorzugt werden als Hydraulikmedien Hydrauliköle eingesetzt.
Durch das Hydraulikmedium werden einerseits Aktuatoren beziehungsweise Zylinder betätigt, anderseits wird das Hydraulikmedium zur Schmierung und ggf. zur Kühlung eingesetzt.
Der Hochsumpf ist im verbauten Zustand im Kraftfahrzeug bezogen auf die Gravitationskraft oberhalb des Trockensumpfs. Durch die Trockensumpfpumpenflut wird der Trockensumpf entleert und gleichzeitig die Befüllung des Hochsumpfes gewährleistet. Die Hauptpumpenflut fördert das Hydraulikmedium aus dem Hochsumpf zu den Hyd- raulikmediumempfängern zur hydraulischen Aktuierung, zur Schmierung und/oder zur Kühlung. Statt zweier Pumpen ist im vorliegenden Hydrauliksystem ein Pumpenmodul mit zwei Pumpenfluten ausgebildet, die durch eine gemeinsame Antriebswelle von einem einzigen Elektromotor angetrieben werden. Die Trockensumpfpumpenflut und die Hauptpumpenflut werden daher drehzahlsynchron betrieben. Durch den Drehzahlsynchronen Betrieb ist die Regelung der Pumpenfluten einfach möglich.
Bevorzugt umfasst das Hydrauliksystem eine Pumpensteuerung zur Steuerung der Drehzahl des Elektromotors. Diese ist bevorzugt mit einem Drehzahlsensor verbunden, über den die Drehzahl der gemeinsamen Antriebswelle gemessen wird.
Bevorzugt steuert die Pumpensteuerung die Drehzahl des Elektromotors und damit der gemeinsamen Antriebswelle in Abhängigkeit vom Bedarf des mindestens einen Hydraulikmediumempfängers an Hydraulikmedium. Bevorzugt sind dabei Trockensumpfpumpenflut und Hauptpumpenflut so ausgelegt, dass bei allen im Hydrauliksystem möglichen Bedarfen von Hydraulikmedium immer eine Entleerung des Trockensumpfes und entsprechende Befüllung des Hochsumpfes erfolgt. Hierdurch wird eine einfache Regelung der Pumpenfluten ermöglicht.
Bevorzugt ist der Elektromotor als Gleichstrommotor ausgebildet, insbesondere als als bürstenloser Gleichstrommotor. So wird eine einfache Regelung ermöglicht, gleichzeitig kann der Verschleiß des Elektromotors reduziert werden.
Bevorzugt umfasst der mindestens eine Hydraulikmediumempfänger mindestens einen der folgenden Empfänger: a) eine Ventileinheit zur Ansteuerung mindestens eines Ventils; b) einen Wärmeaustauscher; c) mindestens eine elektrische Maschine zur Bereitstellung von Drehmoment für den Antrieb des Kraftfahrzeugs; und d) ein Getriebe.
Durch die Ventileinheit kann eine hydraulische Verschaltung im Hydrauliksystem erreicht werden. Dadurch können beispielsweise komplexe hydraulische Schaltungen, über die beispielsweise im Rahmen eines Doppelkupplungsgetriebes verschiedene Gänge ein- und ausgelegt werden und zusätzlich eine Parksperre betätigt wird, in einem kompakten Bauteil realisiert werden. Durch einen Wärmeaustauscher kann ein Wärmeübertrag zwischen Hydraulikmedium und einem Wärmemedium wie Luft oder Wasser ermöglicht werden, so dass das Hydraulikmedium temperiert und insbesondere gekühlt werden kann. Die elektrische Maschine dient der Bereitstellung von Drehmoment im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs zum Antrieb des Kraftfahrzeugs. Dabei können ausschließlich elektrische Maschinen Drehmoment bereitstellen und so einen vollelektrischen Antriebsstrang ermöglichen oder Drehmoment wird auch, zumindest zeitweise, durch einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, so dass ein hybrider Antriebsstrang vorliegt. Im Falle der elektrischen Maschine wird das Hydraulikmedium zur Schmierung und zur Kühlung eingesetzt. Das Getriebe stellt bevorzug mehrere Übersetzungen zur Verfügung, insbesondere in Form verschiedener Gänge. Das Getriebe ist bevorzugt ein Doppelkupplungsgetriebe, welches zwei Teilgetriebe beispielweise mit verschieden Gängen und entsprechend zwei Kupplungen aufweist, über die jeweils ein Teilgetriebe mit dem Antrieb verbindbar ist.
Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der die Hauptpumpenflut ausgangsseitig mit einer Ventileinheit und stromabwärts der Ventileinheit mit einer elektrischen Maschine zur Bereitstellung von Drehmoment für das Kraftfahrzeug verbunden ist. So kann das Hydraulikmedium einerseits zur Betätigung von Aktuatoren in der Ventileinheit zur Verfügung stehen und andererseits eine Schmierung und Kühlung der elektrischen Maschine ermöglichen. Dies ermöglicht einen einfachen Aufbau des hydraulischen Systems.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass zwischen der Ventileinheit und der elektrischen Maschine ein Wärmeaustauscher ausgebildet ist. Hierdurch kann eine weitere Kühlung des Hydraulikmediums vor Einströmen in die elektrische Maschine erreicht werden.
Bevorzugt sind die Hauptpumpenflut und die Trockensumpfpumpenflut so ausgelegt, dass sowohl beim höchsten anzunehmenden Hydraulikmediumbedarf als auch beim niedrigsten anzunehmenden Hydraulikmediumbedarf der Hydraulikmediumempfänger und den damit jeweils verbundenen Drehzahlen der Hauptpumpenflut sowohl eine Entleerung des Trockensumpfes als auch eine entsprechende Versorgung der Hydraulikmediumempfänger mit Hydraulikmedium gewährleistet ist. Aus der Auslegung des Hydrauliksystems ist bekannt, wie hoch der maximal mögliche und der minimal mögliche Hydraulikmediumbedarf der Hydraulikmediumempfänger ist. Hieraus ist dann ein Drehzahlbereich des Elektromotors und eine Auslegung der Hauptpumpenflut möglich. Gleichzeitig ist dann daraus die Auslegung der Trockensumpfpumpenflut möglich, da sich daraus auch der Bedarf an Hydraulikmedium zur Entleerung des Trockensumpfes und zur Bereitstellung im Hochsumpf ergibt.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ... ) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch das gezeigte Ausführungsbeispiel nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in der Figur erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder der Figur zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figur und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigt:
Fig. 1 : eine Schemazeichnung eines Hydrauliksystems.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel eines Hydrauliksystems 1 mit einem ersten Reservoir 2, welches als Hochsumpf 3 ausgebildet ist, und einem zweiten Reservoir 4, welches als Trockensumpf 5 ausgebildet ist. Der Trockensumpf 5 liegt dabei in Bezug auf die Gravitationskraft unterhalb des Hochsumpfes 3.
Weiterhin umfasst das Hydrauliksystem 1 ein Pumpenmodul 6 mit einer Trockensumpfpumpenflut 7, die eine erste Förderrichtung 8 aufweist. Zudem umfasst das Pumpenmodul 6 eine Hauptpumpenflut 9 mit einer zweiten Förderrichtung 10. Sowohl die Trockensumpfpumpenflut 7 als auch die Hauptpumpenflut 9 sind über eine gemeinsame Antriebswelle 11 mit einem Elektromotor 12 verbunden. Hauptpumpenflut 9 und Trockensum pfpumpenflug 7 werden somit drehzahlsynchron vom Elektromotor 12 angetrieben. Die Drehzahl der Antriebswelle 11 wird dabei über einen Drehzahlsensor 13 gemessen, der mit einer Pumpensteuerung 1 verbunden ist. Der Drehzahlsensor 13 ist hier optional. Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, dass die Drehzahl indirekt bestimmt wird, beispielsweise basierend auf bekannten Größen wie dem elektrischen Strom und der elektrischen Spannung. Die Pumpensteuerung 14 regelt dabei die Drehzahl des Elektromotors 12. Als Elektromotor 12 ist als ein bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet.
In erster Förderrichtung 8 eingangsseitig ist die Trockensum pfpumpenflut 7 mit dem Trockensumpf 5 verbunden. In erster Förderrichtung 8 ausgangsseitig ist die Trockensumpfpumpenflut 7 mit dem Hochsumpf 3 verbunden, so dass im Betrieb die Trockensumpfpumpenflug 7 Hydraulikmedium aus dem Trockensumpf 5 in den Hochsumpf 3 fördert. Hierdurch wird der Trockensumpf 5 entleert und der Hochsumpf 3 gefüllt.
In zweiter Förderrichtung 10 eingangsseitig ist die Hauptpumpenflut 9 über einen An- saugfilter 15 mit dem Hochsumpf 3 verbunden. In zweiter Förderrichtung 10 ausgangsseitig ist die Hauptpumpenflut 9 mit mehreren Hydraulikmediumempfängern 16. Hierbei nutzen die Hydraulikmediumempfänger 16 das Hydraulikmedium als Hochdruckmedium zum Betätigen von hydraulischen Steuerelementen und/oder zur Kühlung.
Direkt stromabwärts der Hauptpumpenflut 9 ist als Hydraulikmediumempfänger 16 eine Ventileinheit 17 ausgebildet. Durch diese Ventileinheit 17 können beispielsweise einer oder mehrere Aktuatoren mit Hydraulikmedium unter Druck beaufschlagt werden, um Vorgänge auszulösen, beispielsweise, um einen Gang in einem Getriebe einzulegen oder auszulegen, eine Kupplung zu betätigen oder eine Parksperre zu betätigen. Stromabwärts der Ventileinheit 17 ist als ein weiterer Hydraulikempfänger 16 eine elektrische Maschine 18 ausgebildet, die in einem Antriebsstrang Drehmoment zum Antrieb des Kraftfahrzeugs zur Verfügung stellt. Bevorzugt kann der Antriebsstrang auch einen, nicht gezeigten, Verbrennungsmotor als zusätzliche Drehmomentquelle umfassen. In der elektrischen Maschine 18 wird das Hydraulikmedium zur Schmierung und zur Kühlung eingesetzt. Um die Kühlung zu unterstützen, ist zwi- sehen Ventileinheit 17 und elektrischer Maschine 18 ein Wärmeaustauscher 19 ausgebildet, über den das Hydraulikmedium vor Einströmen in die elektrische Maschine 18 gekühlt werden kann. Hierzu steht im Wärmeaustauscher 19 das Hydraulikmedium in thermischem Kontakt mit einem Wärmemedium, insbesondere Luft oder Wasser.
Stromabwärts der elektrischen Maschine 18 wird das Hydraulikmedium einem Getriebe 20 und der Ventileinheit 17 zur Schmierung zugeführt. Bezogen auf die Gravitationskraft ist der Trockensumpf 5 unterhalb des Getriebes 20 ausgebildet.
Im Betrieb steuert die Pumpensteuerung 14 die Drehzahl der gemeinsamen Antriebswelle 11 in Abhängigkeit vom Bedarf des mindestens einen Hydraulikmediumempfängers 16 an Hydraulikmedium. Dieser kann je nach Betriebssituation deutlich variieren, da zum Beispiel der Kühlbedarf der elektrischen Maschine 18 in Abhängigkeit von der Drehzahl der elektrischen Maschine 18 variiert und der Bedarf an Hydraulikmedium unter hohem Druck in der Ventileinheit 17 in Abhängigkeit vom Schaltzustand variieren kann. Hauptpumpenflut 9 und Trockensumpfpumpenflut 7 sind dabei so ausgelegt, dass sowohl beim höchsten anzunehmenden Hydraulikmediumbedarf ais auch beim niedrigstgen anzunehmenden Hydraulikmediumbedarf und den damit jeweils verbundenen Drehzahlen der Hauptpumpenflut 9 sowohl eine Entleerung des Trockensumpfes 5 als auch eine entsprechende Versorgung der Hydraulikmediumempfänger 16 mit Hydraulikmedium gewährleistet ist.
Das hier vorgestellte Hydrauliksystem 1 erlaubt es in vorteilhafter Weise, den Sumpf lediglich als Trockensumpf 5 auszubilden, in dem kein separates Pumpenmodul mit eigenem Antriebsmotor zur Förderung des Hydraulikmediums ausgebildet ist. Vielmehr wird über die Trockensumpfpumpenflut 7 Hydraulikmedium aus dem Trockensumpf 5 in einen Hochsumpf 3 gefördert, der oberhalb des Trockensumpfes 5 liegt. So kann der Trockensumpf 5 deutlich kleiner ausgebildet werden als ein üblicher Getriebesumpf bzw. eine Ölwanne. Gleichzeitig kann vermieden werden, dass durch eine Ausbildung eines Pumpenmoduls im Getriebesumpf das Niveau des Hydraulikmediums nicht mehr unterhalb aller drehenden Bauteile gehalten werden kann, sondern vielmehr Bauteile im Hydraulikmedium drehen. So werden durch die hier vorgeschlagene Ausbildung des Hydrauliksystems 1 im Vergleich zu bekannten Systemen Planschverluste vermieden. Gleichzeitig ermöglicht der Antrieb der Pumpenfluten 7, 9 durch eine gemeinsame Antriebswelle 11 eine einfache Regelung bei einfachem Aufbau des entsprechenden Pumpenmoduls 6.
Bezuqszeichenhste
Hydrauliksystem
Erstes Reservoir
Hochsumpf
Zweites Reservoir
Trockensumpf
Pumpenmodul
Trockensumpfpumpenflut
Erste Förderrichtung
Hauptpumpenflut
Zweite Förderrichtung
Antriebswelle
Elektromotor
Drehzahlsensor
Pumpensteuerung
Ansaugfilter
Hydraulikmediumempfänger
Ventileinheit
Elektrische Maschine
Wärmeaustauscher
Getriebe

Claims

Patentansprüche Hydrauliksystem (1 ) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, umfassend einen Hochsumpf (3) als erstes Reservoir (2) für Hydraulikmedium und einen Trockensumpf (5) als zweites Reservoir (4) für Hydraulikmedium; eine Trockensumpfpumpenflut (7), die eine erste Förderrichtung (8) aufweist und die in Bezug auf die erste Förderrichtung (8) eingangsseitig mit dem Trockensumpf (5) und ausgangsseitig mit dem Hochsumpf (3) verbunden ist, eine Hauptpumpenflut (9), die eine zweite Förderrichtung (10) aufweist und die in Bezug auf die zweite Förderrichtung (10) eingangsseitig mit dem Hochsumpf (3) und ausgangsseitig mit mindestens einem Hydraulikmediumempfänger (16) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektromotor (12) ausgebildet ist, der über eine gemeinsame Antriebswelle (11 ) mit der Trockensum pfpumpenflut (7) und der Hauptpumpenflut (9) verbunden ist. Hydrauliksystem (1 ) nach Anspruch 1 , weiterhin umfassend eine Pumpensteuerung (14) zur Steuerung der Drehzahl des Elektromotors (12). Hydrauliksystem (1 ) nach Anspruch 2, bei dem die Pumpensteuerung (14) die Drehzahl des Elektromotors (12) in Abhängigkeit vom Bedarf des mindestens einen Hydraulikmediumempfängers (16) an Hydraulikmedium steuert. Hydrauliksystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Elektromotor (12) als Gleichstrommotor ausgebildet ist. Hydrauliksystem (1 ) nach Anspruch 4, bei dem der Gleichstrommotor als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet ist. Hydrauliksystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine Hydraulikmediumempfänger (16) mindestens einen der folgenden Empfänger umfasst: a) eine Ventileinheit (17) zur Ansteuerung mindestens eines Ventils; b) einen Wärmeaustauscher (19); c) mindestens eine elektrische Maschine (18) zur Bereitstellung von Drehmoment für den Antrieb des Kraftfahrzeugs; und d) ein Getriebe (20). Hydrauliksystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Hauptpumpenflut (9) ausgangsseitig mit einer Ventileinheit (17) und stromabwärts der Ventileinheit (17) mit einer elektrischen Maschine (18) zur Bereitstellung von Drehmoment für das Kraftfahrzeug verbunden ist. Hydrauliksystem (1 ) nach Anspruch 7, bei dem zwischen der Ventileinheit (17) und der elektrischen Maschine (18) ein Wärmeaustauscher (19) ausgebildet ist. Hydrauliksystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Hauptpumpenflut (9) und die Trockensumpfpumpenflut (7) so ausgelegt sind, dass sowohl beim höchsten anzunehmenden Hydraulikmediumbedarf ais auch beim niedrigsten anzunehmenden Hydraulikmediumbedarf der Hydraulikmediumempfänger (16) und den damit jeweils verbundenen Drehzahlen der Hauptpumpenflut (9) sowohl eine Entleerung des Trockensumpfes (5) als auch eine entsprechende Versorgung der Hydraulikmediumempfänger (16) mit Hydraulikmedium gewährleistet ist.
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