DE102023200127A1

DE102023200127A1 - Hydraulikkreis sowie Verfahren zum Betreiben des Hydraulikkreises

Info

Publication number: DE102023200127A1
Application number: DE102023200127.6A
Authority: DE
Inventors: Holger Kufeld; Peter Cermak
Original assignee: Magna PT BV and Co KG
Current assignee: MAGNA PT B.V. & CO. KGAA, DE
Priority date: 2023-01-10
Filing date: 2023-01-10
Publication date: 2024-07-11
Also published as: WO2024149551A1

Abstract

Hydraulikkreis (1) für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer hydraulisch betätigbaren Kupplung, mindestens einem Antriebsaggregat und mit einem Kühlkreislauf (6) und mindestens einem Betätigungskreislauf (10), wobei eine elektrische Pumpe (4) über Leitungen einen Ölsumpf mit einem dichten Drucktank (5) verbindet und wobei der Anschluss der Pumpe (4) an den Drucktank (5) in einer Höhe (h1) nahe der oberen Begrenzung des Drucktanks (5) und die Anschlussstelle für den mindestens einen Betätigungskreislauf (10) nahe der unteren Begrenzung des Drucktanks in einer Höhe (h2) angebracht ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hydraulikkreis für Kraftfahrzeuge mit mindestens einer hydraulisch betätigbaren Kupplung.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zu Betreiben eines Hydraulikkreises.
Stand der Technik
Aktuell besteht der Trend hin zu rein elektrischen Antriebseinheiten für Fahrzeuge. Unabhängig davon, dass für elektrisch angetriebene Fahrzeuge keine aufwendigen Getriebe notwendig sind, verbleiben im Antriebsstrang Kupplungen, die hydraulisch betätigt werden müssen. Die Hydrauliksystem weist zudem Zweige zur Kühlung der Komponenten des Antriebssystems auf.
Zur Betätigung der Kupplungen sind unterschiedliche Lösungen bekannt, wobei bei einer hydraulischen Betätigung die Versorgung mit Öl möglichst in allen Situationen des Fahrzeugs gegeben sein soll.
Betätigt werden die Kupplungen mit einer Hydraulikanordnung, wie sie beispielsweise in der EP 1 763 643 B1 beschrieben ist, in der der Hydraulikkreis für ein Doppelkupplungsgetriebe ein Zentralventil aufweist, das in einer ersten Stellung die Druckregelventile mit den jeweiligen Kupplungen verbindet und in einer zweiten Stellung die Druckregelventile von den jeweiligen Kupplungen trennt.
Die DE 10 2015 214 998 A1 beschreibt eine Betätigungsanordnung für Kupplungen in einem Hybrid-Fahrzeug. Anstatt für das Kupplungsaggregat und ein Verbrauchersystem jeweils einen eigenen Betätigungsaktuator zu verwenden, wird eine gemeinsame Fluid-Pumpe eingesetzt. Die Fluid-Pumpe kann ein Arbeitsfluid in einer ersten Förderrichtung zur Betätigung des Kupplungsaggregat sein und einer zweiten Förderrichtung zu Betätigung des Verbrauchersystems.
Über ein Umschaltventil wird entweder der eine oder der andere Kreis über ein Oder-Ventil angesprochen. Versorgt wird das Hydrauliksystem aus einem Tank, der als Ölsammler auf der Niederdruckseite ausgebildet ist.
DE 102 50 729 A1 zeigt ein Betätigungssystem mit einer Nachfüllleitung, welche den nehmerzylinderseitigen Teil der Verbindungsleitung mit einem Ausgleichsbehälter verbindet. Der Ausgleichsbehälter und Nachfüllleitungen werden beispielsweise benötigt, um thermisch bedingte Volumenänderungen des Hydraulikfluids und Verschleiß an der Kupplung, sowie sprungartig auftretende Volumenänderungen im Hydrauliksystem, welche sich durch eine automatische Nachstellung der Kupplung ergeben können, auszugleichen.
Aus der DE 101 38 395 A1 ist eine Notbetätigungsvorrichtung für eine automatisierte steuerbare Kupplung bekannt, die passiv schließbar ausgebildet ist. Dabei weist die Notbetätigungsvorrichtung einen Druckspeicher als Hilfsenergiespeicher zur Notbetätigung auf.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Hydraulikkreis vorzuschlagen, der die Befüllung eines Tanks für die Versorgung des Hydraulikkreises der Kupplungen in jeder Situation sicherstellt, sobald der Kühlölvolumenstrom hergestellt ist.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Hydraulikkreis für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer hydraulisch betätigbaren Kupplung, mindestens einem Antriebsaggregat und mit einem Kühlkreislauf und mindestens einem Betätigungskreislauf, wobei eine elektrische Pumpe über Leitungen einen Ölsumpf mit einem dichten Drucktank verbindet und wobei der Anschluss der Pumpe an den Drucktank in einer Höhe nahe der oberen Begrenzung des Drucktanks und die Anschlussstelle für den mindestens einen Betätigungskreislauf nahe der unteren Begrenzung des Drucktanks in einer Höhe angebracht ist.
Eine Befüllung des Drucktanks ist durch rotierende Kupplungen und Kühlölvolumenstrom in die Kupplung gegeben, oder durch die Leckage am Rotorwelle-Ölrüssel, der eine Kühlung des Rotors über eine Leitung oder eine Nut des Gehäuses oder durch Spritzöl aus dem Radsatz.
Bei bestimmten baulichen Gegebenheiten des Ausgleichsbehälters, vor allem wenn dieser Tank nicht in der unmittelbaren Nähe der unterschiedlichen Ölquellen angebracht werden kann und bei geringer Radsatzdrehzahl bzw. Stillstand des Fahrzeugs, kann der Tank nicht befüllt werden.
Durch die Anordnung des Drucktanks gravimetrisch oberhalb des Ölsumpfs wird die Versorgung der Betätigung der Kupplungen gewährleistet, sobald der Kühlvolumenstrom aktiviert ist.
Als Antriebsaggregaten können alle Verbrennungsmotoren mit oder ohne elektrische Hybridisierung oder ein rein elektrischer Antrieb verstanden werden. Die Erfindung kann für alle Arten von Antrieben und Getrieben mit einem Drucktank zur Bereitstellung von Öl für einen Kupplungsbetätigung angewendet werden.
Der Begriff „nahe“ an den oberen bzw. unteren Begrenzung des Drucktanks umschreibt einen baulichen Abstand von 1 bis 5 cm.
Der Anschluss für den Kühlkreislauf liegt nahe der oberen Begrenzung des Drucktanks, so dass der Drucktank bis zu diesem Niveau gefüllt sein muss, um den Kühlkreislauf zu bedienen.
Der Drucktank enthält Blenden und optional weitere Saugfilter.
Die Aufgabe wird auch gelöst mit einem Verfahren zum Betreiben eines wie oben beschriebenen Hydraulikkreis, wobei der Drucktank über die elektrische Pumpe gefüllt wird, bevor der Kühlkreislauf mit Öl beaufschlagt wird.
Dadurch wird die Entnahme von Öl für den Betätigungskreislauf gewährleistet.
Der Druck, der sich durch den hydraulischen Widerstand in den Leitungen einstellt, ist nicht höher als der Vorfülldruck der Kupplungen.
Beschreibung der Figuren

1 zeigt ein Schema einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydraulikkreis,
2 zeigt eine zweite Ausführungsform.

1 zeigt in einem Schema einen Hydraulikkreis 1, der hauptsächlich aus einem Kühlkreislauf 6 und einem Betätigungskreislauf 10 besteht. Der Betätigungskreislauf 10 zur Betätigung mindestens einer Kupplung ist dabei nur angedeutet und nicht vollständig ausgeführt. Natürlich müssen hier weitere Pumpen den Druck für die Betätigung der Kupplungen herstellen.
Ausgehend von einem Ölsumpf 2, in dem ein Saugfilter 3 angeordnet ist, wird von einer Pumpe 4 Öl angesaugt. Die Pumpe 4 ist eine elektrische Pumpe, die über eine Leitung 13 Öl druckseitig ausgibt. Die Leitung 13 ist mit einem dichten Drucktank 5 verbunden, der Öl für die Betätigung von Kupplungen über den Betätigungskreislauf 10 zur Verfügung stellt. Des Weiteren ist der Drucktank 5 mit dem Kühlkreislauf 6 verbunden. Der Kühlkreislauf 6 dient zur Kühlung eines Getriebes 7 und einer elektrischen Maschine 8 sowie zur Schmierung 9 der Komponenten der Antriebseinheit des Fahrzeugs.
Der Drucktank 5 wird über die Leitung 13 mit Öl gespeist und über die Leitung 14 sowie dem Betätigungskreislauf 10 entleert. Die Leitung 13 befüllt den Drucktank 5 über eine Öffnung, die sich sehr nah an der oberen Begrenzung des Tanks 5 befindet. Die Entnahmestelle für den Kühlkreislauf 6, die Anschlussstelle der Leitung 14 ist ebenfalls in derselben Höhe angeordnet.
Der Drucktank 5 wird über die Leitung 13 mit Öl befüllt, sobald der Kühlkreislauf 6 über eine Steuerung der Pumpe 4 aktiviert wird.
Sobald der Kühlölvolumenstrom gestellt wird, wird zuerst der Drucktank 5 bis zu Höhe h1 der Anschlussstelle der Leitung 14 gefüllt, bevor über die Leitung 14 der Kühlkreislauf 6 mit Öl beaufschlagt wird. Die Lokalisierung der Kühlölleitung ist im oberen Bereich des Drucktanks 5 vorzusehen, um dem einströmenden Öl Zeit zum Ausgasen und zur Beruhigung zu geben, bis es die Anschlussstellen erreicht.
Dadurch dass der Betätigungskreislauf 10 über eine Öffnung baulich an der unteren Seite des Drucktanks 5 mit Öl versorgt ist, ist die Betätigung der Kupplungen sehr schnell gewährleistet. Der Betätigungskreislauf 10 wird über Blenden und optional über ein Saugfilter 3a im Drucktank 5 bedient.
Der Einbauort des Drucktanks 5 liegt in einer Ausführungsform gravimetrisch oberhalb des Ölsumpfs oder kann je nach Design im Gehäuse des Getriebes angeordnet sein.
Die Ausführungsform nach 2 zeigt eine Variante, in der die Leitung 13 durch den Drucktank 5 geführt wird. Die Leitung 13 weist dabei einen internen Leitungsabschnitt 11 auf, in dem Öffnungen 12 vorhanden sind. Auch in diesem Ausführungsbeispiel sind die Anschlussstelle der Leitung 13 sowie der Leitung 14 nahe der oberen Abdeckung des Drucktanks angeordnet. Der Leitungsabschnitt 11 schneidet den Drucktank 5 zwischen den beiden Anschlussstellen der Leitungen 13 und 14. Die Öffnungen 12 können dabei aus einer einzigen Öffnung 12 oder aus mehreren Bohrungen bestehen.
Die Anordnung des Leitungsabschnitts 11 der Kühlölleitung ist im oberen Bereich des Drucktanks vorzusehen, sodass eine Ölberuhigung durch Ausgasung des Öls stattfindet. Das Öl wird in einer Höhe h1 der Gesamtbauhöhe H eingespeist, fließt gerade metrisch nach unten und wird an der Anschlussstelle für den Betätigungskreislauf 10 bereits beruhigt entnommen. Die Anschlussstelle für den Betätigungskreislauf 10 befindet sich in einer Bauhöhe h2.
Der Höhenunterschied h1 - h2 ist eine wichtige Größe, um ein sicheres Ausgasen zu gewährleisten.
Die Blenden befinden sich an der Druckseite der Kupplungsdruckleitung. Sie sind notwendig, um eine gute Druckregelung zu gewährleisten. Dadurch wird aber der Tank nicht befüllt, sondern das verlorene Öl aus den Blenden dem Tank wieder zugefügt.
Der Druck, der sich durch den hydraulischen Widerstand in den Leitungen und im Tank einstellt, darf nicht höher als der Vorfülldruck der Kupplungen sein.
Bezugszeichen

1: Hydraulikkreis
2: Ölsumpf
3, 3a: Saugfilter
4: Pumpe
5: Drucktank
6: Kühlkreislauf
7: Getriebe
8: elektrische Maschine
9: Schmierung
10: Betätigungskreislauf
11: Leitungsabschnitt
12: Öffnung
13: Leitung
14: Leitung
H: Bauhöhe
h1, h2: Anschlusshöhen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1763643 B1 [0005]
DE 102015214998 A1 [0006]
DE 10250729 A1 [0008]
DE 10138395 A1 [0009]

Claims

Hydraulikkreis (1) für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer hydraulisch betätigbaren Kupplung, mindestens einem Antriebsaggregat und mit einem Kühlkreislauf (6) und mindestens einem Betätigungskreislauf (10), wobei eine elektrische Pumpe (4) über Leitungen einen Ölsumpf (2) mit einem dichten Drucktank (5) verbindet und wobei der Anschluss der Pumpe (4) an den Drucktank (5) in einer Höhe (h1) nahe der oberen Begrenzung des Drucktanks (5) und die Anschlussstelle für den mindestens einen Betätigungskreislauf (10) nahe der unteren Begrenzung des Drucktanks in einer Höhe (h2) angebracht ist.
Hydraulikkreis (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss für den Kühlkreislauf (6) nahe der oberen Begrenzung des Drucktanks (5) liegt.
Hydraulikkreis (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucktank (5) Blenden und gegebenenfalls Saugfilter enthält.
Hydraulikkreis (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (14) in einen Leitungsabschnitt (11) mündet, der durch den Drucktank (5) verläuft und mindestens eine Öffnung (12) aufweist.
Verfahren zum Betreiben eines Hydraulikkreis (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucktank (5) über die elektrische Pumpe (4) gefüllt wird, bevor der Kühlkreislauf (6) mit Öl beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Druck, der sich durch den hydraulischen Widerstand in den Leitungen einstellt, nicht höher als der Vorfülldruck der Kupplungen eingestellt wird.