DE10327406A1

DE10327406A1 - Hydrauliksystem für ein Lastschaltgetriebe und Verfahren zum Betreiben des Hydraliksystems

Info

Publication number: DE10327406A1
Application number: DE2003127406
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Riedhammer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2005-02-03

Abstract

Es wird ein Hydrauliksystem für ein Lastschaltgetriebe vorgeschlagen, welches eine Niederdruckpumpe (1) und eine Hochdruckpumpe (2) umfasst, die jeweils in einen Hydraulikkreis integriert sind, wobei die Niederdruckpumpe primär (1) den Wandler (3) und das Getriebe mit Öl versorgt, das für den Wandlerbetrieb und für die Schmierung des Getriebes benötigt wird, und wobei die Hochdruckpumpe (2) die Schaltelemente (4) mit dem für deren Betätigung benötigten Hochdruck versorgt, wobei für jedes Schaltelement (4) ein Umschaltventil (5) vorgesehen ist, mittels dessen der Hydraulikkreis der Niederdruckpumpe (1) oder der Hochdruckpumpe (2) als Hydraulikversorgung der Schaltelemente (4) eingestellt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem für ein Lastschaltgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems.
Nach dem Stand der Technik werden Lastschaltgetriebe mit hydraulisch betätigten Schaltelementen überwiegend mittels Konstantpumpen mit hydraulischer Energie versorgt, wobei die Pumpe direkt vom Motor des Fahrzeugs angetrieben wird. Dies führt dazu, dass der Volumenstrom drehzahlabhängig schwankt. Der Ölstrom wird einerseits benötigt, um den Drehmomentwandler und die Getriebeschmierung zu versorgen, wozu ein geringer Druck und ein hoher Volumenstrom erforderlich sind. Andererseits wird ein hoher Druck benötigt, um die Schaltelemente zu betätigen und sicher geschlossen zu halten, wobei in diesem Fall ein geringer Volumenstrom ausreicht. Deswegen wird nach dem Stand der Technik die Pumpe so ausgelegt, dass im mittleren Drehzahlbereich ausreichend Öl zur Verfügung steht. Hierbei wird der gesamte Ölstrom auf das Niveau des Hochdrucks vorgespannt.
Dies führt in nachteiliger Weise dazu, dass bei hoher Drehzahl überschüssiges Öl vom Hochdruckbereich in den Niederdruckbereich und von dort in den Getriebesumpf einfach abgedrosselt wird. Dadurch entstehen große Drosselverluste, die den Wirkungsgrad des Getriebes negativ beeinflussen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hydrauliksystem für ein Lastschaltgetriebe anzugeben, welches die genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Zudem soll der Energiebedarf sowie der Steuerungsaufwand möglichst niedrig gehalten werden. Des weiteren soll ein Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems angegeben werden.

Diese Aufgabe wird für eine Hydrauliksystem durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemäßen Hydraulikkreises ist Gegenstand der Patentansprüche 7 und 8. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den entsprechenden Unteransprüchen hervor.

Demnach wird ein Hydrauliksystem vorgeschlagen, welches zwei Pumpen umfasst, wobei eine Pumpe als Niederdruckpumpe und die zweite Pumpe als Hochdruckpumpe ausgebildet ist, wobei die Pumpen jeweils in einen Hydraulikkreis integriert sind. Für jedes Schaltelement ist ein Umschaltventil vorgesehen, mittels dessen der Hydraulikkreis der Niederdruckpumpe oder der Hochdruckpumpe als Hydraulikversorgung der Schaltelemente, insbesondere während der Befüllung eingestellt wird.

Vorzugsweise wird die Niederdruckpumpe vom Motor angetrieben; die Hochdruckpumpe wird bevorzugterweise elektrisch angetrieben.

Gemäß der Erfindung saugt die Niederdruckpumpe Öl aus dem Reservoir und fördert dieses in das System, wobei über ein Druckbegrenzungsventil der Niederdruck begrenzt wird. Der Wert des Niederdruckes ist so eingestellt, dass er nur wenig über dem höchsten Druckbedarf der nachgeschalteten Verbraucher liegt, was zu einer Reduzierung der Verluste führt. Die Niederdruckpumpe kann in vorteilhafter Weise als einfache Zahnradpumpe ausgeführt werden, wodurch die Herstellungskosten reduziert werden.

Die zweite Pumpe, die als Hochdruckpumpe ausgeführt ist, entnimmt Öl aus dem Reservoir und spannt dieses auf den von den Schaltelementen benötigten Hochdruck vor. Durch das Vorsehen der zweiten Pumpe kann die erste Pumpe kleiner gehalten werden. Erfindungsgemäß kann die zweite Pumpe durch den elektrischen Antrieb im unteren Antriebsmotordrehzahlbereich die prinzipielle Unterdeckung des Schmier-Ölstroms durch eine erhöhte Fördermenge ausgleichen; im oberen Drehzahlbereich kann die zweite Pumpe in ihrer Fördermenge zurückgenommen werden, um die Verluste weiter zu minimieren; nicht benötigtes Öl wird in den Niederdruckkreiszurückgegeben.

Bei Befüllung des Leervolumens eines Schaltelementes wird über ein 3/2-Wegeventil Öl aus dem Niederdruckkreis entnommen. Bei einer Druckhöhe in der Zuführung zwischen dem Befülldruck und dem Niveau des Niederdrucks wird das Ventil umgeschaltet und die weitere Betätigung des Schaltelementes erfolgt mit dem von der Hochdruckpumpe gelieferten Hochdruck, so dass aus dem Hochdruckkreis nur noch die Leckage des Schaltelementes gedeckt werden muss.

Im Gegensatz zu anderen vorgeschlagenen Lösungen findet die Umschaltung unmittelbar statt, ohne das Niederdruckniveau auf den Wert des Hochdrucks anzuheben; dadurch wird die Spontaneität der Schaltungen erhöht.

Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Druckspitzen, die eventuell in der Zuleitung zum Steuerorgan entstehen können, über eine erfindungsgemäß vorgeschaltete Blende geeigneter Größe abgedämpft. Beim Abschalten des Schaltelementes wird die Umschalteinrichtung über eine Feder wieder in ihren Ausgangszustand versetzt.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Pumpe (Hochdruckpumpe) aus dem Niederdruckkreis statt aus dem Reservoir Öl ansaugt. Durch diese Anordnung entfällt die Installation eines zweiten Druck-Filterelementes. Hierbei entnimmt die zweite Pumpe entsprechend ihrem Hubvolumen Öl aus dem Niederdruckkreis und spannt das Öl auf den Hochdruck weiter vor.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der Niederdruckkreis vor der Umschaltung auf das Hochdruckniveau gebracht wird, wobei die Umschaltung während der Kupplungsbefüllung bzw. während der Modulation des Niederdrucks durchgeführt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert.

Es stellen dar:

1 eine erste vorteilhafte Ausführungsform eines Hydrauliksystems gemäß der vorliegenden Erfindung und

2 eine weitere vorteilhafte Ausführungsform eines Hydrauliksystems gemäß der vorliegenden Erfindung, bei welcher die Saugseite der zweiten Pumpe mit der Druckseite der ersten Pumpe in Verbindung steht.

Der allgemeine Aufbau und die Funktionsweise von Hydraulikkreisen sind dem Fachmann bestens bekannt. Hier soll daher nur auf Besonderheiten der vorliegenden Erfindung eingegangen werden.
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Hydrauliksystem gezeigt, welches eine Niederdruckpumpe 1 und eine Hochdruckpumpe 2 umfasst. Die Niederdruckpumpe 1 versorgt den Wandler 3 und das Getriebe mit Öl, das für den Wandlerbetrieb und für die Schmierung des Getriebes benötigt wird. Ferner ist in 1 ein Schaltelement 4 gezeigt. Die Hochdruckpumpe 2 versorgt die Schaltelemente mit dem für deren Betätigung benötigten Hochdruck und wird bevorzugterweise elektrisch angetrieben, während die Niederdruckpumpe 1 vom Antriebsmotor angetrieben wird.
Wenn z. B. das Schaltelement 4 betätigt bzw. befüllt werden soll, dann wird über ein 3/2-Wegeventil 5 (Umschaltventil) Öl aus dem Niederdruckkreis entnommen. Bei einer Druckhöhe in der Zuführung zwischen dem Befülldruck des Schaltelementes 4 und dem Niveau des Niederdrucks wird das Ventil 5 umgeschaltet und die weitere Betätigung des Schaltelementes 4 erfolgt mit dem von der Hochdruckpumpe 2 gelieferten Hochdruck. Das Schaltelement- bzw. Kupplungsventil ist in 1 mit dem Bezugszeichen 9 versehen.
Um Druckspitzen, die eventuell in der Zuleitung zum Steuerorgan entstehen können abzudämpfen, ist erfindungsgemäß vor dem Ventil 5 eine Blende 6 angeordnet. Beim Abschalten des Schaltelementes 4 wird das Umschaltventil 5 über eine Feder wieder in den Ausgangszustand versetzt.
Wie aus 1 ersichtlich werden beide Pumpen 1, 2 aus dem Reservoir 7 mit Öl versorgt. Im Rahmen einer nicht dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Hochdruckpumpe aus dem Niederdruckkreis Öl ansaugt, wodurch die Installation eines zweiten Druck-Filterelementes entfällt.

1: Niederdruckpumpe
2: Hochdruckpumpe
3: Wandler
4: Schaltelement
5: Umschaltventil
6: Blende
7: Reservoir
8: Druckventil
9: Kupplungsventil

Claims

Hydrauliksystem für ein Lastschaltgetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Niederdruckpumpe (1) und eine Hochdruckpumpe (2) umfasst, die jeweils in einen Hydraulikkreis integriert sind, wobei die Niederdruckpumpe primär (1) den Wandler (3) und das Getriebe mit Öl versorgt, das für den Wandlerbetrieb und für die Schmierung des Getriebes benötigt wird und wobei die Hochdruckpumpe (2) die Schaltelemente (4) mit dem für deren Betätigung benötigten Hochdruck versorgt und dass für jedes Schaltelement (4) ein Umschaltventil (5) vorgesehen ist, mittels dessen der Hydraulikkreis der Niederdruckpumpe (1) oder der Hochdruckpumpe (2) als Hydraulikversorgung der Schaltelemente (4) eingestellt wird.
Hydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (2) elektrisch oder vom Antriebsmotor angetrieben ist, während die Niederdruckpumpe (1) vom Antriebsmotor angetrieben ist.
Hydrauliksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölversorgung der Hochdruckpumpe (2) und der Niederdruckpumpe (1) aus einem Reservoir (7) erfolgt.
Hydrauliksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölversorgung der Niederdruckpumpe (1) aus einem Reservoir (7) erfolgt und dass die Ölversorgung der Hochdruckpumpe (2) aus dem Niederdruckkreis erfolgt.
Hydrauliksystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruckpumpe als einfache Zahnradpumpe ausgeführt ist.
Hydrauliksystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Umschaltventil (5) eine Blende (6) angeordnet ist.
Verfahren zum Betreiben des Hydrauliksystems nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn ein Schaltelement (4) befüllt werden soll, über das Umschaltventil (5) Öl aus dem Niederdruckkreis entnommen wird und dass bei einer Druckhöhe in der Zuführung zwischen dem Befülldruck des Schaltelementes (4) und dem Niveau des Niederdrucks das Umschaltventil (5) umgeschaltet und die weitere Betätigung des Schaltelementes (4) mit dem von der Hochdruckpumpe (2) gelieferten Hochdruck erfolgt, wobei beim Abschalten des Schaltelementes (4) das Umschaltventil (5) über eine Feder wieder in den Ausgangszustand versetzt wird.