WO2015010696A2 - Hydrauliksystem - Google Patents

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WO2015010696A2
WO2015010696A2 PCT/DE2014/200312 DE2014200312W WO2015010696A2 WO 2015010696 A2 WO2015010696 A2 WO 2015010696A2 DE 2014200312 W DE2014200312 W DE 2014200312W WO 2015010696 A2 WO2015010696 A2 WO 2015010696A2
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pressure
valve
hydraulic system
clutch
pressure relief
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PCT/DE2014/200312
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WO2015010696A3 (de
Inventor
Erhard Hodrus
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Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/023—Excess flow valves, e.g. for locking cylinders in case of hose burst
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D48/00—External control of clutches
    • F16D48/02—Control by fluid pressure
    • F16D48/0206—Control by fluid pressure in a system with a plurality of fluid-actuated clutches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D48/02—Control by fluid pressure
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D48/00—External control of clutches
    • F16D48/02—Control by fluid pressure
    • F16D2048/0221—Valves for clutch control systems; Details thereof

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic system with a pressure limiting valve which has a limiting pressure which can be increased by actuation.
  • the invention further relates to a method for operating such a hydraulic system.
  • the object of the invention is to improve the response and / or performance of a hydraulic system with a pressure limiting valve having a limiting pressure that can be increased by actuation.
  • the object is achieved in a hydraulic system with a pressure limiting valve, which has a limiting pressure that can be increased by actuation, achieved in that the pressure limiting valve is combined with a device for displaying an additional pressure reduction function.
  • the pressure relief valve opens when the limit pressure is reached or exceeded.
  • the additional pressure relief function of the pressure relief valve allows opening of the pressure relief valve at a pressure that is less than the limit pressure.
  • opening of the pressure limiting valve is made possible for diagnostic purposes in a simple manner.
  • the additional depressurization function can quickly reduce a system pressure in the hydraulic system, even if the system pressure is less than the limit pressure.
  • a preferred exemplary embodiment of the hydraulic system is characterized in that the device for displaying an additional pressure reduction function has a pressure reduction opening. tion has. Pressure can be dissipated in a low pressure area or in a hydraulic medium reservoir via the pressure reduction opening.
  • Another preferred embodiment of the hydraulic system is characterized in that the pressure reduction opening is arranged between two seals.
  • the pressure relief opening is designed as or as similar as a Schnüffelbohrung in a conventional clutch master cylinder.
  • the pressure reduction opening can be closed by a valve piston.
  • the valve piston defines radially inward an annular space which is delimited in the axial direction by the two seals. Radially outwardly, the annulus is bounded by a valve housing having the pressure relief opening.
  • a further preferred embodiment of the hydraulic system is characterized in that the valve piston is biased by a closing spring in a closed position in which the pressure reduction opening is closed.
  • the closed position is advantageously defined by a stop against which the valve piston abuts in the closed position.
  • valve piston is associated with an actuator, by which the valve piston is held with an additional force in its closed position.
  • the additional force on the valve piston can be applied, for example, by an electric or electro-hydrostatic actuator.
  • valve piston is movable between a closing stop and an opening stop which defines an open position in which the pressure reduction opening is released from the valve piston.
  • the pressure limiting valve is associated with a separating clutch, which is actuated by a hydrostatic clutch actuator.
  • the disconnect clutch is preferably a hybrid disconnect clutch that is engaged by the hydrostatic clutch actuator. is done, that is opened and / or closed.
  • hybrid disconnect couplings a distinction is made between a slip start and a pulse start.
  • an angular momentum of an electrical machine is used to start an internal combustion engine. But this requires the ability to close the clutch very quickly.
  • the pressure relief valve according to the invention has proved to be advantageous.
  • the pressure relief valve according to the invention can be opened simultaneously with the actuation of the hydrostatic clutch actuator to reduce the system pressure faster. This significantly improves the pulse starting behavior of the self-closing disconnect clutch.
  • a further preferred embodiment of the hydraulic system is characterized in that the pressure limiting valve is associated with a hydrostatic section of a hydrostatically actuated clutch system.
  • the hydrostatically actuated clutch system is preferably a hydrostatically actuated double clutch system with two hydrostatic sections for the hydrostatic actuation of two partial clutches of a double clutch.
  • the hydrostatic stretches are each assigned an inventive pressure relief valve advantageous.
  • the partial clutches of the dual clutch system are preferably actuated directly via the hydrostatic stretches. For this purpose, a piston of a master cylinder can be adjusted by an electric motor. A slave cylinder is operated via one of the hydrostatic stretches.
  • a piston of the slave cylinder acts preferably directly on a clutch plate, with the aid of a clutch disc of the sub-clutch clamped and thus the transmission of torque over the closed part clutch is made possible.
  • a biasing spring acts against the piston of the slave cylinder and maintains a minimum fluid pressure in the hydrostatic actuation system.
  • the partial clutches are usually closed only as far as necessary to transmit a requested torque can.
  • the limiting pressure can be increased so that the respective hydrostatic path remains sealed even at maximum operating pressure. This advantageously allows the representation of a self-holding function of the hydrostatically operated double clutch system.
  • the valve piston In the unactuated state of the pressure relief valve, preferably in an electroless case of an electrically operated pressure relief valve, the valve piston is advantageously biased so strong by the closing spring, that the valve piston rests firmly against the closing stop.
  • the pressure reduction opening is closed.
  • the system pressure is sufficient in the unactuated or de-energized state of the pressure limiting valve in order to open the valve piston over the pressure reduction opening in order to rapidly reduce the pressure in the system.
  • the invention also relates to a method for operating a previously described
  • Hydraulic system The method according to the invention makes it possible in a simple manner to display a hydrostatically actuated clutch system, in particular a dual clutch system, with a self-holding function capable of diagnosis.
  • An overpressure triggering threshold for the limiting pressure is raised by, for example, electrical actuation so that the pressure limiting valve or the pressure limiting valves do not open or open during normal operation.
  • the pressure limiting valve or the pressure relief valves are securely held by, for example, electrical actuation.
  • the thus held pressure relief valves open advantageous only in case of failure when the electrical operation is interrupted.
  • the inventive design of the pressure relief valve or the pressure relief valves, the above-described diagnostic function is particularly advantageous.
  • Figure 1 is a greatly simplified representation of a hydrostatically operated dual clutch system with two hydrostatic stretches with two electrically controlled pressure relief valves;
  • Figure 2 is a similar view as in Figure 1, wherein the two pressure relief valves are driven by a common electric valve actuator;
  • Figure 3 is a simplified illustration of a pressure relief valve according to the invention with a valve piston in a closed position
  • a hydraulically actuated dual clutch system 10 with two hydrostatic sections 1 1, 12 is shown greatly simplified.
  • the hydrostatic sections 1 1, 12 are used for direct actuation of (not shown) partial clutches of a double clutch.
  • the hydrostatic sections 1 1, 12 each connect a Kupplungs strictlyzy- cylinder with a clutch master cylinder.
  • a piston is arranged, which is adjusted by an electric motor.
  • the adjustment movement of the piston of the clutch master cylinder is transmitted via a hydraulic medium, such as hydraulic oil, through the hydraulic lines 1 1, 12 to an associated piston of the clutch slave cylinder.
  • the piston of the clutch slave cylinder advantageously acts directly on a clutch plate of the respective sub-clutch.
  • Each sub-clutch is associated with a clutch plate and a clutch disc, which are connected to different transmission input shafts.
  • a biasing spring acts against the piston of the respective slave cylinder.
  • the biasing spring ensures that in the hydraulic lines 1 1, 12 a minimum hydraulic pressure is maintained.
  • the partial clutches are advantageously closed by the electromotive adjustment of the piston in the master cylinder only as far as necessary to transmit a requested torque can.
  • the electromotive adjustment of the master cylinder piston is realized by electromotive actuators, which are designed self-holding due to a relatively high translation. Due to the self-holding the split couplings do not open automatically in case of failure of the electrical components. For safety reasons, therefore, in conventional dual-clutch actuation systems, in each case one control unit is associated with both hydrostatic sections, which comprises two processors. The two control units ensure that represents that an electromotive actuator can still open even if the other electromotive actuator stops responding. As a result, an undesirable tension in the transmission can be prevented.
  • the two hydrostatic sections 1 1, 12 are each a pressure relief valve 15, 16; 25, 26 assigned. About the pressure relief valves 15, 16; 25, 26, an overpressure in the hydraulic lines 11, 12 in reservoirs 17, 18 or in a reservoir 28 can be reduced.
  • Figure 1 is indicated by symbols 21, 22, the biased springs, indicated that the pressure relief valves 15, 16 open when a predetermined by the spring biasing force value is exceeded.
  • the spring biasing force 21, 22, a limiting pressure is set, when exceeded, the pressure relief valves 15, 16 open in the event of a fault.
  • set limiting pressure can be increased by electric valve actuators so that the pressure relief valves 15, 16 associated hydrostatic stretches 1 1, 12 remain closed even at a pressure that exceeds the set with the springs 21, 22 limiting pressure significantly.
  • the pressure relief valves 15, 16 are designed as pressure relief valves that open, for example, at a set by the springs 21, 22 limiting pressure of four bar. This Limiting pressure corresponds to a system pressure with the part clutch open, which is maintained by a leaf spring preload.
  • the relatively low confining pressure allows the use of relatively soft seals. This allows relatively large tolerances of, for example, plus / minus one bar, which equates to 25 percent.
  • the electric valve actuators 23, 24 are not currently energized at this relatively low pressure triggering threshold. When the electric valve actuators 23, 24 are energized, the overpressure triggering threshold is raised above the maximum system pressure.
  • the pressure relief valves 15, 16 advantageously already be operated before the pressure in the hydrostatic stretches 1 1, 12 increases.
  • the electrical actuation of the actuators 23, 24 is advantageous only then withdrawn when the pressure in the hydrostatic sections 1 1, 12 has degraded.
  • the control strategy is advantageously achieved that the pressure relief valves 15, 16 never open during normal operation of the dual clutch system 10.
  • a dotted rectangle and two symbols 31, 32 indicate that the two pressure-limiting valves 25, 26 can also be combined in a common valve device 27.
  • the common valve device 27 representing a holding valve can be designed so that only one valve of both control lines of the partial clutches of the double clutches are operated can.
  • This provides the advantage that, as indicated in Figure 2 by the symbols 31, 32, only a spring and an electric valve actuator are needed.
  • the common valve device 27 is connected only to a reservoir 28.
  • the electrical actuators 23, 24; 32 for actuating the pressure limiting valves 15, 16; 25, 26 and 27 designed as piezoelectric actuators.
  • the piezoelectric actuators provide the advantage that they only need to be energized until the actuator is sufficiently energized.
  • FIGS. 3 and 4 show in simplified form a pressure limiting valve 40 with a device 42 according to the invention for the representation of an additional pressure reduction function.
  • the device 42 comprises a pressure reduction opening 44 in a valve housing 45 of the pressure limiting valve 40.
  • About the pressure reduction opening 44 can pressure in a low pressure area or in a
  • Hydraulic medium reservoir are degraded, which is acted upon by low pressure or ambient pressure.
  • the valve housing 45 further includes an input port 46 to which a system pressure is applied.
  • the system pressure is, for example, the pressure prevailing in one of the hydrostatic sections 11, 12 of the hydraulic systems illustrated in FIGS. 1 and 2.
  • the valve housing 45 includes a receiving space 48, in which a valve piston 50 is received reciprocally movable.
  • the valve piston 50, two seals 51, 52 are assigned in a similar manner as in a master cylinder with a sniffer bore.
  • the seals 51, 52 are axially fixed in the valve housing 45.
  • the seals 51, 52 are designed as ring seals, the radially inner one
  • the valve piston 50 is biased by a closing spring 55 in its closed position shown in Figure 3. In the closed position, the valve piston 50, with its upper end in FIGS. 3 and 4, abuts against a closing stop 56 which is formed on the valve housing 45. In this case, the closing spring 55 is supported on an opening stop 58, which is also provided on the valve housing 45.
  • the valve piston 50 is in the axial direction, ie in Figures 3 and 4 up and down, between the two stops 56 and 58 movable back and forth.
  • valve piston 50 closes the pressure reduction opening 44.
  • valve piston 50 is shown in its open position. In the open position, the valve piston is a connection between the inlet opening 46 and the pressure reduction opening 44 free, so that pressure can be reduced via the pressure reduction opening 44, as indicated in Figure 4 by an arrow 59.
  • the valve piston 50 is electrically actuated by an actuator 60.
  • the actuator 60 When the actuator 60 is energized, the actuator 60 applies a force directed upward in FIGS. 3 and 4 to the valve piston 50. This force acts in addition to the closing force of the closing spring 55.
  • the actuator 60 When the actuator 60 is de-energized, then the actuator 60 does not apply force to the valve piston 50. In the de-energized state of the actuator 60, the valve piston 50 is biased by the closing spring 55 so strong in its closed position that the valve piston 50 bears firmly against the closing stop 56 and the pressure reduction opening 44 closes.
  • valve piston 50 With a pressure increase at the inlet opening 46, the valve piston 50 must be actively held by the energized actuator 60 with the additional force on the closing stop 56. If an error occurs, the system pressure at the inlet port 46 is sufficient to open the valve piston 50 across the pressure relief opening 44, so that the system pressure can be reduced very quickly.
  • the opening stop 58 protects the pressure limiting valve 40 from the valve spool 50 being moved downwards so that hydraulic medium could escape at the lower seal 52.
  • the actuator 60 can be de-energized at high system pressure at the inlet opening 46 for the purpose of diagnosis in order to check whether the pressure is reduced immediately via the pressure reduction opening 44, as is to be expected. In the case of setting the valve piston 50, this can be stored in a fault memory of a controller and displayed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem mit einem Druckbegrenzungsventil, das einen Begrenzungsdruck hat, der durch Betätigung erhöht werden kann. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Druckbegrenzungsventil mit einer Einrichtung zur Darstellung einer zusätzlichen Druckabbaufunktion kombiniert ist.

Description

Hvdrauliksvstem
Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem mit einem Druckbegrenzungsventil, das einen Begrenzungsdruck hat, der durch Betätigung erhöht werden kann. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Hydrauliksystems.
Aus der internationalen Veröffentlichung WO 2007/054051 A2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Motorgrenzspannung bekannt, bei der ein Kupplungsaktor eines automatisierten Schaltgetriebes bewegungslos bleibt. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2012 202 162 A1 ist eine hydraulische Einrichtung zum Betätigen einer Kupplung mit einem Elektromotor und einer hydraulischen Pumpe bekannt, wobei zum Halten der Kupplung in einer Zielposition ein Ventil vorgesehen sein kann, das eine Hydraulikstrecke zwischen der Pumpe und der Kupplung verschließt, sobald die Zielposition der Kupplung erreicht ist. Aus der deutschen Patentschrift DE 30 04 581 C2 ist eine hydrostatische Kupplung mit einer Zahnradpumpe bekannt, der zur Vermeidung von Drehmomentspitzen zumindest ein Druckbegrenzungsventil zugeordnet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Ansprechverhalten und/oder Betriebsverhalten eines Hydrauliksystems mit einem Druckbegrenzungsventil, das einen Begrenzungsdruck hat, der durch Betätigung erhöht werden kann, zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einem Hydrauliksystem mit einem Druckbegrenzungsventil, das einen Begrenzungsdruck hat, der durch Betätigung erhöht werden kann, dadurch gelöst, dass das Druckbegrenzungsventil mit einer Einrichtung zur Darstellung einer zusätzlichen Druckabbaufunktion kombiniert ist. Normalerweise öffnet das Druckbegrenzungsventil, wenn der Begrenzungsdruck erreicht beziehungsweise überschritten wird. Die zusätzliche Druckabbaufunktion des Druckbegrenzungsventils ermöglicht ein Öffnen des Druckbegrenzungsventils bei einem Druck, der kleiner als der Begrenzungsdruck ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein Öffnen des Druckbegrenzungsventils zu Diagnosezwecken ermöglicht. Darüber hinaus kann durch die zusätzliche Druckabbaufunktion ein Systemdruck in dem Hydrauliksystem schnell verringert werden, auch dann, wenn der Systemdruck kleiner als der Begrenzungsdruck ist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Darstellung einer zusätzlichen Druckabbaufunktion eine Druckabbauöff- nung aufweist. Über die Druckabbauöffnung kann Druck in einen Niederdruckbereich oder in ein Hydraulikmediumreservoir abgebaut werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckabbauöffnung zwischen zwei Dichtungen angeordnet ist. Die Druckabbauöffnung ist so oder so ähnlich ausgeführt wie eine Schnüffelbohrung bei einem herkömmlichen Kupplungsgeberzylinder.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckabbauöffnung durch einen Ventilkolben verschließbar ist. Der Ventilkolben begrenzt radial innen einen Ringraum, der in axialer Richtung von den beiden Dichtungen begrenzt wird. Radial außen wird der Ringraum von einem Ventilgehäuse begrenzt, das die Druckabbauöffnung aufweist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben durch eine Schließfeder in eine Schließstellung vorgespannt ist, in welcher die Druckabbauöffnung verschlossen ist. Die Schließstellung wird vorteilhaft durch einen Anschlag definiert, an dem der Ventilkolben in der Schließstellung anschlägt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Ventilkolben ein Aktor zugeordnet ist, durch den der Ventilkolben mit einer zusätzlichen Kraft in seiner Schließstellung gehalten wird. Die zusätzliche Kraft auf den Ventilkolben kann zum Beispiel durch einen elektrischen oder elektro-hydrostatischen Aktor aufgebracht werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben zwischen einem Schließanschlag und einem Öffnungsanschlag hin und her bewegbar ist, der eine Öffnungsstellung definiert, in welcher die Druckabbauöffnung von dem Ventilkolben freigegeben wird. Durch die beiden Anschläge können auf einfache Art und Weise definierte Endstellungen des Ventilkolbens dargestellt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil einer Trennkupplung zugeordnet ist, die durch einen hydrostatischen Kupplungsaktor betätigt wird. Bei der Trennkupplung handelt es sich vorzugsweise um eine Hybridtrennkupplung, die durch den hydrostatischen Kupplungsaktor betä- tigt wird, das heißt geöffnet und/oder geschlossen wird. Bei Hybridtrennkupplungen wird zwischen einem Schlupfstart und einem Impulsstart unterschieden. Beim Impulsstart wird ein Drehimpuls einer elektrischen Maschine genutzt, um einen Verbrennungsmotor zu starten. Das erfordert aber die Möglichkeit, die Trennkupplung sehr schnell zu schließen. In diesem Zusammenhang hat sich das erfindungsgemäße Druckbegrenzungsventil als vorteilhaft erwiesen. Das erfindungsgemäße Druckbegrenzungsventil kann gleichzeitig mit der Betätigung des hydrostatischen Kupplungsaktors geöffnet werden, um den Systemdruck schneller zu verringern. Dadurch wird das Impulsstartverhalten der selbstschließenden Trennkupplung deutlich verbessert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil einer hydrostatischen Strecke eines hydrostatisch betätigten Kupplungssystems zugeordnet ist. Bei dem hydrostatisch betätigten Kupplungssystem handelt es sich vorzugsweise um ein hydrostatisch betätigtes Doppelkupplungssystem mit zwei hydrostatischen Strecken zur hydrostatischen Betätigung von zwei Teilkupplungen einer Doppelkupplung. Den hydrostatischen Strecken ist vorteilhaft jeweils ein erfindungsgemäßes Druckbegrenzungsventil zugeordnet. Die Teilkupplungen des Doppelkupplungssystems werden vorzugsweise direkt über die hydrostatischen Strecken betätigt. Zu diesem Zweck kann ein Kolben eines Geberzylinders elektromotorisch verstellt werden. Ein Nehmerzylinder wird über eine der hydrostatischen Strecken betätigt. Ein Kolben des Nehmerzylinders wirkt dabei vorzugsweise direkt auf eine Kupplungsplatte, mit deren Hilfe eine Kupplungsscheibe der Teilkupplung eingeklemmt und somit die Übertragung eines Drehmoments über die geschlossene Teilkupplung ermöglicht wird. Bei geöffneter Teilkupplung wirkt eine Vorspannfeder gegen den Kolben des Nehmerzylinders und sorgt für die Aufrechterhaltung eines Mindestflüssigkeitsdrucks in dem hydrostatischen Betätigungssystem. Die Teilkupplungen werden in der Regel nur soweit geschlossen, wie es nötig ist, um ein angefordertes Drehmoment übertragen zu können. Durch die elektrische Betätigung der Druckbegrenzungsventile kann der Begrenzungsdruck so erhöht werden, dass die jeweilige hydrostatische Strecke auch bei maximalem Betriebsdruck abgedichtet bleibt. Dadurch wird vorteilhaft die Darstellung einer Selbsthaltefunktion des hydrostatisch betätigten Doppelkupplungssystems ermöglicht. Bei einem Ausfall der elektrischen Betätigung kann, zum Beispiel durch eine geeignete Federvorspannung, auf einfache Art und Weise sichergestellt werden, dass das jeweilige Druckbegrenzungsventil beziehungsweise beide Druckbegrenzungsventile fehlerfrei öffnet beziehungsweise öffnen. Dadurch kann auf einfache Art und Weise erreicht werden, dass das Druckbegrenzungsventil beziehungsweise die Druckbegrenzungsventile nur im Fehlerfall öffnet beziehungsweise öffnen. Dadurch können unerwünschte Verschmutzungen am Ventilsitz - zum Beispiel bei der Ausführung des Ventils als Schieberventil - der Druckbegrenzungsventile vermieden werden. Bei einer Ausführung des Ventils mit Ventilkolben ist eine Verschmutzung nicht zu erwarten. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Druckbegrenzungsventils beziehungsweise der Druckbegrenzungsventile wird besonders vorteilhaft zusätzlich eine Diagnosefunktion ermöglicht. Im unbetätigten Zustand des Druckbegrenzungsventils, vorzugsweise in einem stromlosen Fall eines elektrisch betätigten Druckbegrenzungsventils, ist der Ventilkolben vorteilhaft durch die Schließfeder so stark vorgespannt, dass der Ventilkolben fest an dem Schließanschlag anliegt. Die Druckabbauöffnung ist verschlossen. Bei einem Druckanstieg reicht im unbetätigten beziehungsweise stromlosen Zustand des Druckbegrenzungsventils der Systemdruck aus, um den Ventilkolben über die Druckabbauöffnung hinweg zu öffnen, um den Druck im System sehr schnell abzubauen. Dadurch kann auf einfache Art und Weise ein selbstöffnendes Kupplungssystem dargestellt werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen
Hydrauliksystems. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auf einfache Art und Weise die Darstellung eines hydrostatisch betätigten Kupplungssystems, insbesondere Doppelkupplungssystems, mit einer diagnosefähigen Selbsthaltefunktion.
Eine Überdruckauslöseschwelle für den Begrenzungsdruck wird durch zum Beispiel elektrische Betätigung so angehoben, dass das Druckbegrenzungsventil beziehungsweise die Druckbegrenzungsventile im normalen Betrieb nicht öffnet beziehungsweise öffnen. Im normalen Betrieb wird das Druckbegrenzungsventil beziehungsweise werden die Druckbegrenzungsventile durch zum Beispiel elektrische Betätigung sicher zugehalten. Die so zugehaltenen Druckbegrenzungsventile öffnen vorteilhaft nur im Fehlerfall, wenn die elektrische Betätigung unterbrochen wird. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Druckbegrenzungsventils beziehungsweise der Druckbegrenzungsventile wird besonders vorteilhaft die vorab geschilderte Diagnosefunktion ermöglicht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
Figur 1 eine stark vereinfachte Darstellung eines hydrostatisch betätigten Doppelkupplungssystems mit zwei hydrostatischen Strecken mit zwei elektrisch angesteuerten Druckbegrenzungsventilen; Figur 2 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 1 , wobei die beiden Druckbegrenzungsventile durch einen gemeinsamen elektrischen Ventilaktor angesteuert sind;
Figur 3 eine vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils mit einem Ventilkolben in einer Schließstellung und
Figur 4 das Druckbegrenzungsventil aus Figur 3 mit dem Ventilkolben in einer
Öffnungsstellung.
In den Figuren 1 und 2 ist ein hydraulisch betätigtes Doppelkupplungssystem 10 mit zwei hydrostatischen Strecken 1 1 , 12 stark vereinfacht dargestellt. Die hydrostatischen Strecken 1 1 , 12 dienen zur direkten Betätigung von (nicht dargestellten) Teilkupplungen einer Doppelkupplung. Die hydrostatischen Strecken 1 1 , 12 verbinden jeweils einen Kupplungsnehmerzy- linder mit einem Kupplungsgeberzylinder.
In dem Kupplungsgeberzylinder ist ein Kolben angeordnet, der elektromotorisch verstellt wird. Die Verstellbewegung des Kolbens des Kupplungsgeberzylinders wird über ein Hydraulikmedium, wie Hydrauliköl, durch die hydraulischen Strecken 1 1 , 12 auf einen zugehörigen Kolben des Kupplungsnehmerzylinders übertragen. Der Kolben des Kupplungsnehmerzylinders wirkt vorteilhaft direkt auf eine Kupplungsplatte der jeweiligen Teilkupplung.
Jeder Teilkupplung sind eine Kupplungsplatte und eine Kupplungsscheibe zugeordnet, die mit unterschiedlichen Getriebeeingangswellen verbunden sind. Bei geöffneter Teilkupplung wirkt eine Vorspannfeder gegen den Kolben des jeweiligen Nehmerzylinders. Durch die Vorspannfeder wird sichergestellt, dass in den hydraulischen Strecken 1 1 , 12 ein Mindesthydraulikdruck aufrechterhalten wird. Die Teilkupplungen werden durch die elektromotorische Verstellung der Kolben in den Geberzylindern vorteilhaft nur so weit geschlossen, wie dies nötig ist, um ein angefordertes Drehmoment übertragen zu können.
Die elektromotorische Verstellung der Geberzylinderkolben wird über elektromotorische Aktoren realisiert, die aufgrund einer relativ hohen Übersetzung selbsthaltend ausgeführt sind. Aufgrund der Selbsthaltung öffnen die Teilkupplungen bei einem Ausfall der elektrischen Komponenten nicht automatisch. Aus Sicherheitsgründen ist deshalb in herkömmlichen Dop- pelkupplungsbetätigungssystemen beiden hydrostatischen Strecken jeweils ein Steuergerät zugeordnet, das zwei Prozessoren umfasst. Durch die beiden Steuergeräte wird sicherge- stellt, dass ein elektromotorischer Aktor auch dann noch öffnen kann, wenn der andere elektromotorische Aktor nicht mehr reagiert. Dadurch kann eine unerwünschte Verspannung im Getriebe verhindert werden.
Die Verwendung von zwei vollwertigen Steuergeräten ist relativ teuer. Darüber hinaus kann bei herkömmlichen Doppelkupplungssystemen, auch bei der Verwendung von zwei vollwertigen Steuergeräten, nur noch das jeweils funktionierende elektromotorische Aktorsystem geöffnet werden.
Den beiden hydrostatischen Strecken 1 1 , 12 ist jeweils ein Druckbegrenzungsventil 15, 16; 25, 26 zugeordnet. Über die Druckbegrenzungsventile 15, 16; 25, 26 kann ein Überdruck in den hydraulischen Strecken 1 1 , 12 in Reservoire 17, 18 beziehungsweise in ein Reservoir 28 abgebaut werden.
In Figur 1 ist durch Symbole 21 , 22, die vorgespannte Federn darstellen, angedeutet, dass die Druckbegrenzungsventile 15, 16 öffnen, wenn ein durch die Federvorspannkraft vorgegebener Wert überschritten wird. Durch die Federvorspannkraft 21 , 22 wird ein Begrenzungsdruck eingestellt, bei dessen Überschreitung die Druckbegrenzungsventile 15, 16 im Fehlerfall öffnen.
Durch weitere Symbole 23, 24 ist angedeutet, dass der mit Hilfe der Federn 21 , 22
eingestellte Begrenzungsdruck durch elektrische Ventilaktoren so erhöht werden kann, dass die den Druckbegrenzungsventilen 15, 16 zugeordneten hydrostatischen Strecken 1 1 , 12 auch bei einem Druck geschlossen bleiben, der den mit den Federn 21 , 22 eingestellten Begrenzungsdruck deutlich überschreitet.
Durch eine geeignete Ansteuerstrategie - zum Beispiel bei Ausführung des Ventils als
Schieberventil - kann mit Hilfe der elektrischen Ventilaktoren 23, 24 auf einfache Art erreicht werden, dass die Druckbegrenzungsventile 15, 16 nur in Fehlerfällen öffnen. Dadurch wird vorteilhaft vermieden, dass Ventilsitze der als Sitzventile ausgeführten Druckbegrenzungsventile 15, 16 verschmutzen. Derartige Verschmutzungen könnten die Schließfunktion der Druckbegrenzungsventile 15, 16 beeinträchtigen. Bei Ventilen in Kolbenausführung ist eine Verschmutzung nicht zu erwarten.
Die Druckbegrenzungsventile 15, 16 sind als Überdruckventile ausgeführt, die, zum Beispiel bei einem durch die Federn 21 , 22 eingestellten Begrenzungsdruck von vier bar öffnen. Dieser Begrenzungsdruck entspricht einem Systemdruck bei geöffneter Teilkupplung, der durch eine Blattfedervorspannung aufrechterhalten wird.
Der relativ geringe Begrenzungsdruck ermöglicht die Verwendung von relativ weichen Dichtungen. Dadurch werden relativ große Toleranzen, von zum Beispiel plus/minus einem bar ermöglicht, was 25 Prozent entspricht. Die elektrischen Ventilaktoren 23, 24 sind bei dieser relativ niedrigen Überdruckauslöseschwelle an sich noch nicht bestromt. Wenn die elektrischen Ventilaktoren 23, 24 bestromt werden, dann wird die Überdruckauslöseschwelle bis über den maximalen Systemdruck angehoben.
Durch die Ansteuerelektronik mit den elektrischen Aktoren 23, 24 können die Druckbegrenzungsventile 15, 16 vorteilhaft schon betätigt werden, bevor der Druck in den hydrostatischen Strecken 1 1 , 12 ansteigt. Die elektrische Betätigung der Aktoren 23, 24 wird vorteilhaft erst dann wieder zurückgenommen, wenn sich der Druck in den hydrostatischen Strecken 1 1 , 12 abgebaut hat. Durch die Ansteuerstrategie wird vorteilhaft erreicht, dass die Druckbegrenzungsventile 15, 16 im Normalbetrieb des Doppelkupplungssystems 10 nie öffnen.
In Figur 2 ist durch ein punktiertes Rechteck und zwei Symbole 31 , 32 angedeutet, dass die beiden Druckbegrenzungsventile 25, 26 auch in einer gemeinsamen Ventileinrichtung 27 zu- sammengefasst werden können.
Durch geeignete Führung der Ansteuerleitungen zwischen den Geberzylindern und den Nehmerzylindern, die durch die hydrostatischen Strecken 1 1 , 12 miteinander verbunden sind, kann die ein Halteventil darstellende gemeinsame Ventileinrichtung 27 so gestaltet werden, dass mit nur einem Ventil beider Ansteuerleitungen der Teilkupplungen der Doppelkupplungen bedient werden können. Das liefert den Vorteil, dass, wie in Figur 2 durch die Symbole 31 , 32 angedeutet ist, nur eine Feder und ein elektrischer Ventilaktor benötigt werden. Darüber hinaus ist die gemeinsame Ventileinrichtung 27 nur mit einem Reservoir 28 verbunden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die elektrischen Aktoren 23, 24; 32 zur Betätigung der Druckbegrenzungsventile 15, 16; 25, 26 beziehungsweise 27 als piezoelektrische Aktoren ausgeführt. Die piezoelektrischen Aktoren liefern den Vorteil, dass sie nur bestromt werden müssen, bis der Aktor ausreichend unter Spannung steht. ln den Figuren 3 und 4 ist ein Druckbegrenzungsventil 40 mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung 42 zur Darstellung einer zusätzlichen Druckabbaufunktion vereinfacht dargestellt. Die Einrichtung 42 umfasst eine Druckabbauöffnung 44 in einem Ventilgehäuse 45 des Druckbegrenzungsventils 40.
Über die Druckabbauöffnung 44 kann Druck in einen Niederdruckbereich oder in ein
Hydraulikmediumreservoir abgebaut werden, das mit Niederdruck oder Umgebungsdruck beaufschlagt ist. Das Ventilgehäuse 45 umfasst des Weiteren eine Eingangsöffnung 46, an der ein Systemdruck anliegt. Bei dem Systemdruck handelt es sich zum Beispiel um den Druck, der in einer der hydrostatischen Strecken 1 1 , 12 der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Hydrauliksysteme herrscht.
Das Ventilgehäuse 45 umfasst einen Aufnahmeraum 48, in welchem ein Ventilkolben 50 hin und her bewegbar aufgenommen ist. Dem Ventilkolben 50 sind in ähnlicher Weise wie bei einem Geberzylinder mit einer Schnüffelbohrung zwei Dichtungen 51 , 52 zugeordnet. Die Dichtungen 51 , 52 sind axial in dem Ventilgehäuse 45 festgelegt.
Dabei sind die Dichtungen 51 , 52 als Ringdichtungen ausgeführt, die radial innen eine
Dichtlippe aufweisen, die, wie man in Figur 3 sieht, an dem Ventilkolben 50 anliegen. Die Dichtungen 51 , 52 begrenzen in axialer Richtung einen Ringraum 53, der radial innen von dem Ventilkolben 50 begrenzt ist. Radial außen wird der Ringraum 53 von dem Ventilgehäuse 45 begrenzt. Von dem Ringraum 53 geht die Druckabbauöffnung 44 aus.
Der Ventilkolben 50 ist durch eine Schließfeder 55 in seine in Figur 3 dargestellte Schließstellung vorgespannt. In der Schließstellung schlägt der Ventilkolben 50 mit seinem in den Figuren 3 und 4 oberen Ende an einen Schließanschlag 56 an, der an dem Ventilgehäuse 45 ausgebildet ist. Dabei stützt sich die Schließfeder 55 an einem Öffnungsanschlag 58 an, der ebenfalls an dem Ventilgehäuse 45 vorgesehen ist. Der Ventilkolben 50 ist in axialer Richtung, also in den Figuren 3 und 4 nach oben und nach unten, zwischen den beiden Anschlägen 56 und 58 hin und her bewegbar.
In der in Figur 3 dargestellten Schließstellung verschließt der Ventilkolben 50 die Druckabbauöffnung 44. In Figur 4 ist der Ventilkolben 50 in seiner Öffnungsstellung dargestellt. In der Öffnungsstellung gibt der Ventilkolben eine Verbindung zwischen der Eingangsöffnung 46 und der Druckabbauöffnung 44 frei, so dass Druck über die Druckabbauöffnung 44 abgebaut werden kann, wie in Figur 4 durch einen Pfeil 59 angedeutet ist.
Der Ventilkolben 50 wird durch einen Aktor 60 elektrisch betätigt. Bei einem Bestromen des Aktors 60 wird durch den Aktor 60 eine in den Figuren 3 und 4 nach oben gerichtete Kraft auf den Ventilkolben 50 aufgebracht. Diese Kraft wirkt zusätzlich zu der Schließkraft der Schließfeder 55.
Wenn der Aktor 60 stromlos geschaltet wird, dann bringt der Aktor 60 keine Kraft auf den Ventilkolben 50 auf. Im stromlosen Zustand des Aktors 60 wird der Ventilkolben 50 durch die Schließfeder 55 so stark in seine Schließstellung vorgespannt, dass der Ventilkolben 50 fest an dem Schließanschlag 56 anliegt und die Druckabbauöffnung 44 verschließt.
Bei einem Druckanstieg an der Eingangsöffnung 46 muss der Ventilkolben 50 durch den bestromten Aktor 60 mit der zusätzlichen Kraft aktiv an dem Schließanschlag 56 gehalten werden. Wenn ein Fehler auftritt, reicht der Systemdruck an der Eingangsöffnung 46 aus, um den Ventilkolben 50 über die Druckabbauöffnung 44 hinweg zu öffnen, so dass der Systemdruck sehr schnell abgebaut werden kann. Der Öffnungsanschlag 58 schützt das Druckbegrenzungsventil 40 davor, dass der Ventilkolben 50 so weit nach unten bewegt wird, dass bei der unteren Dichtung 52 Hydraulikmedium austreten könnte.
Im Betrieb des erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventils 40 kann bei hohem Systemdruck an der Eingangsöffnung 46 zum Zweck der Diagnose der Aktor 60 stromlos geschaltet werden, um zu prüfen, ob der Druck sofort, wie es zu erwarten ist, über die Druckabbauöffnung 44 abgebaut wird. Im Fall eines Festsetzens des Ventilkolbens 50 kann dies in einem Fehlerspeicher eines Steuergeräts gespeichert und angezeigt werden.
Bezugszeichenliste Doppelkupplungssystem
hydrostatische Strecke
hydrostatische Strecke
Druckbegrenzungsventil
Druckbegrenzungsventil
Reservoir
Reservoir
Symbol
Symbol
Symbol
Symbol
Druckbegrenzungsventil
Druckbegrenzungsventil
Ventileinrichtung
Reservoir
Symbol
Symbol
Druckbegrenzungsventil
Einrichtung
Druckabbauöffnung
Ventilgehäuse
Eingangsöffnung
Aufnahmeraum
Ventilkolben
Dichtung
Dichtung
Ringraum
Schließfeder
Schließanschlag
Öffnungsanschlag
Pfeil
Aktor

Claims

Patentansprüche
1 . Hydrauliksystem mit einem Druckbegrenzungsventil (40), das einen Begrenzungsdruck hat, der durch Betätigung erhöht werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (40) mit einer Einrichtung (42) zur Darstellung einer zusätzlichen Druckabbaufunktion kombiniert ist.
2. Hydrauliksystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (42) zur Darstellung einer zusätzlichen Druckabbaufunktion eine Druckabbauöffnung (44) aufweist.
3. Hydrauliksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckabbauöffnung (44) zwischen zwei Dichtungen (51 ,52) angeordnet ist.
4. Hydrauliksystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckabbauöffnung (44) durch einen Ventilkolben (50) verschließbar ist.
5. Hydrauliksystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (50) durch eine Schließfeder (55) in eine Schließstellung vorgespannt ist, in welcher die Druckabbauöffnung (44) verschlossen ist.
6. Hydrauliksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ventilkolben (50) ein Aktor (60) zugeordnet ist, durch den der Ventilkolben (50) mit einer zusätzlichen Kraft in seiner Schließstellung gehalten wird.
7. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (50) zwischen einem Schließanschlag (56) und einem Öffnungsanschlag (58) hin und her bewegbar ist, der eine Öffnungsstellung definiert, in welcher die Druckabbauöffnung (44) von dem Ventilkolben (50) freigegeben wird.
8. Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (40) einer Trennkupplung zugeordnet ist, die durch einen hydrostatischen Kupplungsaktor betätigt wird.
9. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (40) einer hydrostatischen Strecke eines hydrostatisch betätigten Kupplungssystems zugeordnet ist.
10. Verfahren zum Betreiben eines Hydrauliksystems mit einem Druckbegrenzungsventil (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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