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    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft einen Hydraulikkreislauf (3) zur Ölversorgung eines Automat-, insbesondere eines Stufenautomatgetriebes für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Niederdruckkreis (4) zur Förderung eines ersten Volumenstromes V1 mit einem ersten Druckniveau P1 und einem Hochdruckkreis (5) zur Förderung eines zweiten Volumenstromes V2 mit einem zweiten höheren Druckniveau P2. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass das erste Druckniveau P1 des ersten Volumenstromes V1 bedarfweise auf das höhere Druckniveau P2 modulierbar ist und beide Volumenströme V1, V2 bei gleichem Druckniveau P2 summierbar sind.
    公开号:DE102004025764A1
    申请号:DE102004025764
    申请日:2004-05-26
    公开日:2006-05-18
    发明作者:Winfried Dipl.-Ing. Fiedeler；Frank Dipl.-Ing. Gethöfer
    申请人:ZF Friedrichshafen AG；
    IPC主号:F16H61-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft einen Hydraulikkreislauf zur Ölversorgung eines Automat-,insbesondere eines Stufenautomatgetriebes für Kraftfahrzeuge nach dem Gegenstandder älterenPatentanmeldung der Anmelderin mit dem amtlichen Aktenzeichen 103 10183.7.
    [0002] Die Ölversorgungvon Automatikgetrieben, insbesondere Stufenautomaten erfolgt inder Praxis übereine als Innenzahnradpumpe ausgebildete Ölpumpe, welche im Bereich zwischenDrehmomentwandler und Getriebegehäuse angeordnet und motorseitig,d. h. überdas Pumpenrad des Wandlers angetrieben wird. Bei einer derartigenAuslegung besteht bei niedrigen Motordrehzahlen meist eine Unterversorgungund bei hohen Motordrehzahlen eine Überversorgung, die Ölpumpe mussdaher abgeregelt werden. Dies kann – wie in der WO 93/11376 der Anmelderinvorgeschlagen – durcheine Drosselung im Ansaugbereich erfolgen, wobei sich neben einer Innenzahnradpumpeauch eine Radialkolbenpumpe als vorteilhaft erweist. Durch die sauggedrosselte Pumpeergibt sich ab einer bestimmten Antriebsdrehzahl ein nahezu konstanterFörderstrombei einer ebenso nahezu konstanten Leistungsaufnahme.
    [0003] Eineweitere Verbesserung sind so genannte Tandempumpen, d. h. mechanischangetriebene Zwei-Pumpensysteme, bei denen eine der beiden Pumpenbei höherenDrehzahlen auf drucklose Förderunggeschaltet wird. Eine Weiterentwicklung einer solchen Tandempumpewurde durch die WO 99/25979 der Anmelderin bekannt, nämlich eine Kombinationaus einem herkömmlichenmechanischen Antriebsteil mit einem elektrischen Antriebsteil für eine Ölpumpe,wobei der elektrische Antrieb den unteren Drehzahlbereich und dermechanische Antrieb den oberen Drehzahlbereich abdeckt. Damit ist eineverbesserte Versorgung des Getriebes gegeben.
    [0004] Einweiterer Vorschlag, den Ölförderstrom demBedarf des Getriebes anzupassen, wurde durch die DE-A 101 59 147der Anmelderin bekannt, wobei eine innenverzahnte Hydraulikpumpemindestens zwei Pumpenstufen aufweist, welche in eigenen Druckkanälen Ölströme mit unterschiedlichem Druckniveaufördern.Dabei kann die zweite Pumpenstufe situationsabhängig zu- oder abgeschaltet werden,z. B. wenn eine Schaltung durch einen Schaltbefehl eingeleitet wirdund ein erhöhter Ölbedarfzur Kupplungsbefüllunggedeckt werden soll.
    [0005] Fernerwurden durch die DE-A 39 13 414 Mehrkreis-Regelpumpen zur Druckmittelversorgung mehrererHydraulikkreise mit unterschiedlichen und wechselnden Druck- undMengenbedürfnissen,insbesondere fürdie Druck-, Schmier- und Kühlmittelvorsorgungvon CVT-Antriebskonzeptionen und Getriebenschaltautomaten bekannt.Dabei werden mittels einer Flügelzellenpumpezwei und mehr Förderströme unterschiedlichenDruckniveaus erzeugt und jeweils den einzelnen Verbrauchern zugeleitet.Die einzelnen Verbraucher werden also jeweils durch spezifische,an ihren Bedarf angepasste Förderströme von einerPumpe beliefert.
    [0006] Eineweitere Mehrkreispumpe wurde durch die US-A 5,722,815 bekannt, wobeidurch eine regelbare Gerotorpumpe mit drei druckseitigen Ausgängen dreiFörderströme erzeugtwerden, die in Abhängigkeitvon der Pumpendrehzahl zu- oder abschaltbar sind, wobei in höheren Drehzahlbereicheneine Abregelung, verbunden mit einer Leistungseinsparung erfolgt.
    [0007] Schließlich istin der älterenAnmeldung der Anmelderin mit dem Aktenzeichen 103 101 83.7 eine Mehrkreis-Radialkolbenpumpebeschrieben, die mindestens zwei Teilströme mit unterschiedlichem Druckniveaufördert,die bedarfsweise zu- oder abschaltbar sind.
    [0008] Esist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen in einen Hochdruck- und einen Niederdruckkreisaufgetrennten Hydraulikkreislauf zur Ölversorgung eines Automatikgetriebesderart zu verschalten, dass eine an den Bedarf des Getriebes angepasste Ölversorgungerreichbar ist.
    [0009] DieseAufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen,dass beide Volumenströmebedarfsweise summierbar sind und ein Volumenstrom mit Hochdruckniveauförderbarist. Hierfürsind geeignete Schaltungsmittel vorgesehen. Die Förderströme, gleichoder unterschiedlich, werden von beliebigen, an sich bekannten Förderorganenerzeugt, z. B. durch Zahnradpumpen, Flügelzellen- oder Radialkolbenpumpen.Dabei kann es sich um eine gemeinsame Pumpe mit zwei Förderkreisenoder zwei unterschiedliche Pumpen handeln. Die erfindungsgemäße Lösung erlaubteine Anpassung der Ölversorgungan den aktuellen Bedarf des Getriebes und bringt somit den Vorteileiner Leistungseinsparung. Ein erhöhter bzw. maximaler Ölbedarfauf der Hochdruckseite liegt insbesondere bei einem Gangwechselvor, wenn die Schaltelemente mit Drucköl befüllt werden müssen. Daein Gangwechsel statistisch nur einen Zeitanteil von wenigen Prozentausmacht, kann außerhalbder Zeit fürden Gangwechsel ein geringerer Hochdruck-Volumenstrom, der zur Nachfüllung der Leckageder Kupplungen ausreichend ist, gefördert werden; dagegen kannder zweite Volumenstrom zur Schmierung und Kühlung auf einem niedrigeren Druckniveaugefördertwerden. Die sich daraus ergebende Einsparung an Antriebsleistungschlägtsich auch in einem geringeren Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugesnieder.
    [0010] VorteilhafteAusgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nacheiner ersten erfindungsgemäßen Variantewird der Druck im Hochdruckkreis durch ein Druckbegrenzungsventilund der Druck im Niederdruckkreis durch ein über einen Druckregler ansteuerbaresDruckbegrenzungsventil eingestellt. Während das Druckbegrenzungsventilfür denHochdruckkreis auf einem konstanten Druck bleibt, kann das Druckbegrenzungsventilfür denNiederdruckkreis variiert, z. B. bei einem Gangwechsel auf einenhöherenDruck eingestellt werden. Dann wird auch im Niederdruckkreis einFörderstrommit dem höherenDruckniveau P2 erzeugt. Vorteilhafterweise ist hierfür ein Rückschlagventilzwischen beiden Kreisen vorgesehen, welches zum Hochdruckkreis öffnet, sodassbeide Kreise vereinigt sind und ein erhöhter Förderstrom mit dem höheren DruckniveauP2 gefördertwird. Nach dem Gangwechsel wird der Einstellwert des Druckbegrenzungsventilsim Niederdruckkreis wieder auf das Druckniveau P1 zurückgeführt, womitsich auch das Rückschlagventilschließt.
    [0011] Ineiner zweiten Variante ist fürdie Summierung beider Volumenströmeein schaltbares Wegeventil vorgesehen, welches in einer ersten Schaltstellungeine getrennte Parallelströmungbeider Volumenströmeerlaubt und in einer zweiten Schaltstellung beide Volumenströme zu einemStrom zusammenführt,d. h. summiert. Das Druckbegrenzungsventil des Niederdruckkreisesist damit außerFunktion, d. h. beide Förderorganebzw. Pumpen arbeiten gegen das Druckbegrenzungsventil mit dem höheren DruckniveauP2.
    [0012] Inweiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung sind verschiedenePumpenkonzepte vorgesehen, wobei in einer ersten Ausführung das ersteFörderorganfür denNiederdruckkreis elektrisch und das zweite Förderorgan für den Hochdruck mechanischangetrieben ist, insbesondere durch das Pumpenrad des Drehmomentwandlersdes Stufenautomaten. Möglichist jedoch auch, beide Förderorganefür denHochdruck und den Niederdruck in einer Pumpe, d. h. einer Zweikreispumpezu integrieren. Die Pumpen können – wie bekannt – als Innen-oder Außenzahnradpumpen,als Radialkolbenpumpen oder Flügelzellenpumpenausgebildet sein.
    [0013] EinAusführungsbeispielder Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgendengenauer beschrieben. Es zeigen
    [0014] 1 eineschematische Darstellung einer Doppelflügelzellenpumpe mit asymmetrischerVolumenstromaufteilung,
    [0015] 2 eineerste Schaltungsvariante zur Summierung beider Volumenströme und
    [0016] 3 einezweite Variante zur Summierung der Volumenströme.
    [0017] 1 zeigtin schematischer Darstellung eine Doppelflügelzellenpumpe 1,welche zwei VolumenströmeV1 füreinen nicht dargestellten Niederdruckkreis und einen zweiten VolumenstromV2 für einennicht dargestellten Hochdruckkreis fördert. Die Fördermengendes Volumenstroms V1 und V2 sind im dargestellten Ausführungsbeispielunterschiedlich, was durch unterschiedliche Breiten der Pfeile V1,V2 angedeutet ist. Die Flügelzellenpumpe 1 weist einenRotor 2 mit einem Mittelpunkt M auf, welcher in der Zeichnungnach links oder rechts verschoben werden kann, sodass sich gleicheoder unterschiedliche Fördermengenergeben. Wie bereits erwähnt, umfasstdie Ölversorgungsowohl die Schmierung und Kühlungals auch die Befüllungder Schaltelemente, also Kupplungen und Bremsen des Stufenautomaten,was auf unterschiedlichem Druckniveau mit gleichen oder ungleichenFörderströmen erfolgt – daherist die Gesamtversorgung in zwei Volumenströme V1, V2 mit dem NiederdruckniveauP1 und dem Hochdruckniveau P2 aufgeteilt. Die Doppelflügelzellenpumpe 1 istein Beispiel von vielen möglichen Pumpenkonzeptenfür die Ölversorgungeines Stufenautomatgetriebes fürKraftfahrzeuge. Die Aufteilung in zwei Volumenströme könnte ebensodurch eine Zweikreisradialkolbenpumpe gemäß der älteren Anmeldung mit dem Aktenzeichen103 101 83.7 erfolgen.
    [0018] 2 zeigtein Schaltschema eines nur teilweise dargestellten Hydraulikkreislaufes 3 miteinem Niederdruckkreis 4 und einem Hochdruckkreis 5,welche jeweils von einem Förderorgan 6, 7 mitHydraulikölversorgt werden. Der Hochdruckkreis 5 weist ein DruckniveauP2 auf, welches durch ein Druckbegrenzungsventil 8 festeingestellt ist. Dieses Druckniveau P2 entspricht dem Haupt-, Betriebs-oder Systemdruck, welcher fürdie Befüllungder nicht dargestellten Schaltelemente erforderlich ist. Der Niederdruckkreis 4 weistein Druckniveau P1 auf, welches durch ein regelbares Druckbegrenzungsventil 9 einstellbar ist.Die elektromagnetische Einstellung erfolgt durch einen nicht dargestelltenDruckregler. Zwischen dem Niederdruckkreis 4 und dem Hochdruckkreis 5 ist eineVerbindungsleitung 10 mit einem Rückschlagventil 11 angeordnet,welches in Richtung Hochdruckkreis 5 öffnet.
    [0019] Durchdas dargestellte Schaltschema sind zwei Betriebsweisen möglich, nämlich eineerste mit zwei Volumenströmenunterschiedlichen Druckniveaus P1, P2 sowie eine zweite Betriebsweisemit nur einem Volumenstrom, der das höhere Druckniveau P2 aufweist.
    [0020] BeimBetrieb mit zwei Volumenströmen – außerhalbder Zeit eines Gangwechsels – istdas regelbare Druckbegrenzungsventil 9 auf das niedrige DruckniveauP1 eingestellt, und die Pumpe 6 fördert einen Volumenstrom V1mit dem Druckniveau P1 übereinen Leitungsabschnitt 4a in den Hydraulikkreislauf 3,d. h. vornehmlich fürSchmier- und Kühlungszwecke.Die Pumpe 7 dagegen förderteinen Volumenstrom V2 mit dem höherenDruckniveau P2 übereinen Leitungsabschnitt 5a in den Hydraulikkreislauf 3,wobei dieser entsprechend 1 geringereVolumenstrom V2 zur Haltung der Drücke in den Schaltelementen,d. h. zur Nachfüllungvon Leckageölin den Schaltelementen verwendet wird.
    [0021] Diezweite Betriebsweise wird dann eingeleitet, wenn ein Gangwechselim Stufenautomat erfolgen soll. In diesem Fall wird ein größerer Volumenstrommit dem höherenDruckniveau P2 benötigt.Daher wird das Druckbegrenzungsventil 9 vom Druckreglerangesteuert und auf das höhereDruckniveau P2 eingestellt. Der Druck im Niederdruckkreis 4 steigt damitauf den Hochdruck P2 an, sodass das Überdruckventil 11 öffnet undeine Verbindung zum Hochdruckkreis 5 herstellt. Beide Pumpen 6, 7 fördern jetzt – bei maximalerLeistung – zweiVolumenströmemit dem Druckniveau P2, welche hinter dem Rückschlagventil 10 vereinigtund übereinen Leitungsabschnitt 5a in den Hydraulikkreislauf 3 eingespeist werden.Das fürden Gangwechsel vorgesehene Schaltelement kann nunmehr mit Drucköl befüllt und dieSchaltung durchgeführtwerden. Nach dem Gangwechsel reduziert der Druckregler im Druckbegrenzungsventil 9 dasDruckniveau von P2 auf P1, sodass wieder zwei Volumenströme unterschiedlichenDruckniveaus gefördertwerden. Die Pumpe 6 arbeitet dann wieder mit verminderterLeistung.
    [0022] Einenicht dargestellte Variante der in 2 dargestelltenAusführungbesteht darin, das Rückschlagventil 11 entfallenzu lassen, wobei die Öffnung zumHochdruckkreis 5 durch das aufgrund des hohen Niederdrucksin Stellung „offen" ausgelenkte Druckbegrenzungsventil 8 erfolgt.
    [0023] 3 zeigtein weiteres Ausführungsbeispiel derErfindung füreinen teilweise dargestellten Hydraulikkreislauf 12 miteinem abgewandelten Schaltschema zur Summierung der beiden Volumenströme V1, V2,wobei gleiche Bezugszahlen fürgleiche Teile verwendet werden. Im Hochdruckkreis 5 istdie Pumpe 7 und das Druckbegrenzungsventil 8 zurEinstellung des erhöhtenDruckniveaus P2 vorgesehen. Dem Niederdruckkreis 4 mitPumpe 6 ist ein Druckbegrenzungsventil 13 zugeordnet,welches auf das Niederdruckniveau P1 fest eingestellt ist; es istim Unterschied zum Druckbegrenzungsventil 9 in 2 alsonicht regelbar. Die Förderstränge vonNiederdruckkreis 4 und Hochdruckkreis 5 sind durchein ansteuerbares Wegeventil 14 miteinander verbunden, welcheszwei Schaltstellungen 14a, 14b zulässt. In derZeichnung ist eine erste Schaltstellung 14a dargestellt,bei welcher die VolumenströmeV1 des Niederdruckkreises 4 und V2 des Hochdruckkreises 5 voneinandergetrennt sind. Beide Volumenströmemit unterschiedlichem Druckniveau gelangen über die Leitungsabschnitte 4a, 5a inden Hydraulikkreislauf 12, analog dem Ausführungsbeispielgemäß 2. Inder zweiten Schaltstellung des Wegeventils 14, dargestelltdurch das Symbol 14b, werden beide Volumenströme V1 ausdem Niederdruckkreis 4 und V2 aus dem Hochdruckkreis 5 vereinigt.Die Pumpe 6 arbeitet somit gegen das Druckbegrenzungsventil 8 mit demerhöhtenDruckniveau P2, sodass sich ein summierter Förderstrom des HochdruckniveausP2 ergibt, der überden Leitungsabschnitt 5a in den Hydraulikkreislauf 12 eingespeistwird. Analog dem Ausführungsbeispielgemäß 2 kannbei dieser Schaltstellung 14b der Gangwechsel erfolgen.Nach Durchführungder Schaltung wird das Wegeventil 14 in die Schaltstellung 14a zurückgestellt,beide Kreise 4, 5 sind dann wieder getrennt, unddie Pumpe 6 arbeitet wieder gegen das Druckbegrenzungsventil 13 mitdem Niederdruckniveau P1.
    1 Doppelflügelzellenpumpe 2 Rotor 3 Hydraulikkreislauf 4 Niederdruckkreis 4a Leistungsabschnitt 5 Hochdruckkreis 5a Leitungsabschnitt 6 erstesFörderorgan 7 zweitesFörderorgan 8 Druckbegrenzungsventil(ND), fest 9 Druckbegrenzungsventil(ND), regelbar 10 Verbindungsleitung 11 Rückschlagventil 12 Hydraulikkreislauf 13 Druckbegrenzungsventil(ND), fest 14 Wegeventil 14a ersteSchaltstellung 14b zweiteSchaltstellung V1 ersterVolumenstrom V2 zweiterVolumenstrom P1 Niederdruck P2 Hochdruck M Mittelpunkt,Rotor
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] Hydraulikkreislauf (3, 12)zur Ölversorgungeines Automat-, insbesondere eines Stufenautomatgetriebes für Kraftfahrzeuge,bestehend aus einem Niederdruckkreis (4) zur Förderungeines ersten Volumenstromes V1 mit einem ersten Druckniveau P1 undeinem Hochdruckkreis (5) zur Förderung eines zweiten VolumenstromesV2 mit einem zweiten höherenDruckniveau P2, wobei das erste Druckniveau P1 des ersten VolumenstromesV1 bedarfsweise auf das höhereDruckniveau P2 modulierbar ist und beide Volumenströme V1, V2bei gleichem Druckniveau P2 summierbar sind.
    [2] Hydraulikkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Summierung der Volumenströme V1, V2 bei Einleitung einesGangwechsels im Stufenautomatgetriebe erfolgt.
    [3] Hydraulikkreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, dass dem Hochdruckkreis (5) ein Druckbegrenzungsventil(8) zur Einhaltung des Druckniveaus P2 zugeordnet ist.
    [4] Hydraulikkreislauf nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurchgekennzeichnet, dass dem Niederdruckkreis (4) ein Druckbegrenzungsventil(9) zur Einhaltung des Druckniveaus P1 zugeordnet ist.
    [5] Hydraulikkreislauf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass das Druckbegrenzungsventil (9) zur Änderungdes Druckniveaus P1, insbesondere zur Anhebung auf das DruckniveauP2 durch einen Druckregler ansteuerbar ist.
    [6] Hydraulikkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Niederdruckkreis (4)zur Förderungdes ersten Volumenstromes V1 ein erstes Förderorgan (6) unddem Hochdruckkreis zur Förderungdes zweiten Volumenstromes V2 ein zweites Förderorgan (7) zugeordnet ist.
    [7] Hydraulikkreislauf (3) nach einem der Ansprüche 1 bis6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Hochdruckkreis (5)und dem Niederdruckkreis (4) ein zum Hochdruckkreis (5) öffnendesRückschlagventil(11) angeordnet ist.
    [8] Hydraulikkreislauf (12) nach einem der Ansprüche 1 bis6, dadurch gekennzeichnet, dass beide Volumenströme V1, V2 über ein schaltbares Wegeventil(14) summierbar sind.
    [9] Hydraulikkreislauf (12) nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet, dass das Wegeventil (14) zwei Schaltstellungen(14a, 14b) aufweist, nämlich eine erste (14a),in welcher beide Volumenströme V1,V2 getrennt sind, und eine zweite (14b), in welcher beideVolumenströmeV1, V2 zusammengeführt sind.
    [10] Hydraulikkreislauf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass beide Förderorgane(6, 7) eine Tandempumpe bilden.
    [11] Hydraulikkreislauf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass das erste Förderorgan(6) als elektrisch angetriebene Pumpe und das zweite Förderorgan(7) als mechanisch, insbesondere vom Pumpenrad des Stufenautomatenangetriebene Pumpe ausgebildet sind.
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