DE10147123A1 - Fluidpumpsystem für Automatikgetriebe - Google Patents

Abstract

Ein Fluidpumpsystem für ein Automatikgetriebe enthält eine Primärpumpe, die betreibbar ist, um Fluid von einer Ölwanne zu einer Hauptdruckleitung zum Hydraulikhauptkreis des Getriebes zu ziehen. Ein Druckregler des Hauptkreises reguliert den Druck zur Hauptleitung und leitet überschüssiges Fluid zu einer sekundären Druckleitung zu einem sekundären Hydraulikkreis des Getriebes ab. Eine Sekundärpumpe arbeitet dahingehend, Fluid von der Saugleitung zu einer Ausströmleitung zu ziehen. Ein Rückschlagkugelventil wirkt dahingehend, einen Einwegstrom von der Ausströmleitung zur sekundären Druckleitung zu gestatten. Ein Druckregler des Sekundärkreises reguliert den Druck zum Sekundärkreis und arbeitet dahingehend, einen Strom von der Ausströmleitung zu einer Rückleitung oder von der Ausströmleitung und der sekundären Druckleitung abzuleiten, wobei die Rückleitung in ständiger Fluidverbindung mit der Saugleitung steht, um die von der Sekundärpumpe aufgewandte hydraulische Leistung zu reduzieren.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fluid­ pumpsystem für ein Automatikgetriebe.

Ein Lastschaltgetriebe weist ein Fluidpumpsystem auf, das von einem Motor angetrieben wird, um Fluid an ein Hydraulik­ system des Getriebes zu liefern. Das Hydrauliksystem verteilt unter Druck gesetztes Öl für Getriebeoperationen wie z. B. Schalten von Gängen, Drehmomentumwandlung, Schmierung und Kühlung. Während einer Beschleunigung eines Fahrzeugs von einer niedrigen Motordrehzahl aus wird ein relativ hoher Druck benötigt, um ein Drehmoment schnell auf die Zahnräder zu übertragen. Daher zieht die Pumpe des Fluidpumpsystems beträchtliche Energie vom Motor ab. Die einzelne Pumpe muß so ausgelegt sein, daß sie derartige maximale Strom- und Druck­ anforderungen des Getriebes erfüllt. Dies bedeutet auch, daß die Pumpe während Betriebsbedingungen mit niedrigerem Strom­ bedarf, wie z. B. wenn das Fahrzeug bei höherer Motordrehzahl im Langstreckenbetrieb fährt, einen überschüssigen Förder­ strom erzeugt. Das überschüssige Fluid wird durch ein Regler­ ventil abgeleitet und stellt daher einen Leistungsverlust im System dar. Eine vorgeschlagene Lösung, um den Wirkungsgrad zu verbessern, besteht darin, eine zweite Pumpe in das Pump­ system einzubeziehen, die dahingehend arbeitet, eine Haupt­ pumpe mit geringerem Fördervolumen nur während eines maxima­ len Strombedarfs zu ergänzen.

Der Hydraulikkreis eines Getriebes, an den das Fluidpump­ system unter Druck gesetztes Fluid liefert, kann sowohl einen Niederdruckkreis als auch einen separaten Hochdruckkreis einschließen, die jeweils individuelle Druck- und Stromanfor­ derungen aufweisen. Der Niederdruckkreis kann an das gesamte Getriebe Schmierung liefern, wohingegen der Hochdruckkreis ein Fluid mit hohem Druck liefern kann, um Reibungsvorrich­ tungen wie z. B. Kupplungen und Bänder im Getriebemechanismus schnell zu aktivieren. Da sich die Pumpe Energie direkt vom Motor holt, ist es wünschenswert, den Abzug von Pumpenergie zu reduzieren, wenn sie zum Erfüllen der Anforderungen des Automatikgetriebes nicht notwendig ist, wodurch der Kraft­ stoffverbrauch reduziert wird.

Die vorliegende Erfindung dient für ein Fluidpumpsystem für ein Automatikgetriebe und insbesondere dazu, zwei unab­ hängige Hydraulikkreise innerhalb des Hydrauliksystems eines Getriebes zu unterstützen. Der an jeden der unabhängigen Hydraulikkreise gelieferte Druck wird individuell auf die Anforderungen dieses speziellen Kreises reguliert. Das Fluid­ pumpsystem stellt diese Funktionalität bereit, während die Kraftstoffeffizienz verbessert wird.

Die Primärpumpe steht mit dem Haupthydraulikkreis in ständiger Stromverbindung und wird mit dem Sekundärkreis über einen Hauptkreisregler selektiv verbunden. Die Sekundärpumpe ist über ein Einweg-Rückschlagkugelventil mit dem Sekundär­ kreis verbunden. Ein Sekundärkreisregler reguliert den an den Sekundärkreis gelieferten Druck.

Wenn während bestimmter Betriebsbedingungen von der Pri­ märpumpe ein überschüssiger Pumpstrom entwickelt wird, kann der Hauptkreisregler öffnen, um überschüssigen Strom der Primärpumpe direkt zum sekundären Hydraulikkreis zu leiten. Falls der von der Primärpumpe gelieferte Strom ausreicht, um den Bedarf des Sekundärkreises zu erfüllen, schaltet dann der Sekundärkreisregler um, um einen Strom von der Sekundärpumpe zurück zur Ölwanne und nicht zum Sekundärkreis im Kreislauf umzupumpen. Die Sekundärpumpe befindet sich hier im wesentli­ chen im Leerlauf, da sie gegen einen Nulldruck arbeitet, was den Abzug an Motorleistung wesentlich reduziert, wenn der Motor bei hohen Drehzahlen arbeitet, die dafür ausreichen, daß die Primärpumpe den Strombedarf beider Kreise erfüllt, oder wenn es geringe Stromanforderungen gibt. Dieser Be­ triebsmodus verbessert die Kraftstoffökonomie des Fahrzeugs. Falls die Primärpumpe mehr Strom liefert, als vom Sekundär­ kreis benötigt wird, kann ferner der überschüssige Strom von der Primärpumpe durch den Sekundärkreisregler zur Ölwanne zurück umgeleitet werden.

Die Figur ist eine schematische Darstellung eines Fluid­ pumpsystems zur Verwendung in einem Automatikgetriebe.

Die Figur zeigt ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Fluid­ pumpsystem, um Fluid an einen Hydraulikventilkörper 12 eines Automatikgetriebes zu liefern. Der Hydraulikventilkörper 12 umfaßt zwei Kreise: einen Hauptkreis 14 für hohen Druck und einen Sekundärkreis 16 für niedrigen Druck, wobei jedem von ihnen vom Fluidpumpsystem 10 Fluid individuell zugeführt wird. Der Sekundärkreis 16 kann ein Fluid mit niedrigem Druck für Funktionen wie z. B. Schmieren des Automatikgetriebes, Betätigen von Ventilsolenoiden eines Drehmomentwandlers oder Kühlung liefern. Der Hauptkreis 14 liefert ein Fluid mit hohem Druck an die Getriebemechanismen des Getriebes wie z. B. fluidbetätigte Kupplungen und Bremsen oder stufenlos ver­ stellbare Einheiten.

Das Fluidpumpsystem 10 umfaßt eine Primärpumpe 18 und ei­ ne Sekundärpumpe 20. Eine gemeinsame Ölwanne 22 und ein Fil­ ter 24 stehen mittels einer Saugleitung 26 in ständiger Flu­ idverbindung mit Einlässen zu jeder Pumpe 18, 20. Unter Druck gesetztes Fluid strömt aus dem Auslaß 28 der Primärpumpe zu einer Hauptdruckleitung 30 für hohen Druck, die mit dem Hauptkreis 14 des Getriebeventilkörpers 12 in ständiger Flu­ idverbindung steht, um an diesen ein Fluid mit hohem Druck zu liefern. Der Auslaß 28 der Primärpumpe steht ebenfalls in selektiver Fluidverbindung mit einer sekundären Druckleitung 32, um an den Sekundärkreis 16 des Getriebeventilkörpers 12 ein Fluid mit niedrigem Druck abzugeben. Ein Druckregler 34 des Hauptkreises mit zwei Stellungen ist zwischen dem Auslaß 28 der Primärpumpe und der sekundären Druckleitung 32 ange­ ordnet und schließt eine Rückkopplungsleitung 36 von der Hauptdruckleitung 30 auf einer Seite des Druckreglers 34 und ein Drucksignal 38 des Hauptkreises auf der gegenüberliegen­ den Seite (linke Seite in der Figur) ein. Eine Feder 40 spannt das Reglerventil 34 des Hauptkreises nach rechts vor, wie dargestellt ist, um einen Fluidstrom vom Auslaß 28 der Primärpumpe zur sekundären Druckleitung 32 zu verhindern. Der Regler 34 des Hauptkreises ist angeschlossen, um den Pumpför­ derstrom zur Hauptleitung 30 zu regulieren, indem als Antwort auf den Hauptleitungsdruck über dem Drucksignal 38 des Haupt­ kreises Fluid von dort an die sekundäre Druckleitung 32 abge­ leitet wird. Wenn der Hauptabgabedruck größer als das Druck­ signal 38 des Hauptkreises ist, schaltet der Druckregler 34 des Hauptkreises mit zwei Stellungen nach links, wobei die Feder 40 zusammengedrückt und der Stromweg vom Auslaß 28 der Primärpumpe zur sekundären Druckleitung 32 geöffnet wird.

Ein Sekundärpumpenauslaß 42 der Sekundärpumpe 20 steht mit einer Druck- bzw. Ausströmleitung 44, die sich zu einem Druckregler 46 des Sekundärkreises mit drei Stellungen er­ streckt, in ständiger Fluidverbindung. Der Regler 46 des Sekundärkreises umfaßt zwei Eingänge - die Ausströmleitung 44 und die sekundäre Druckleitung 32 - und effektiv einen Aus­ gang zu einer gemeinsamen Rückleitung 48 zur Saugleitung 26. Eine sekundäre Rückkopplungsleitung 50 verbindet die sekundä­ re Druckleitung 32 mit einer Seite des Sekundärkreisreglers 46. Ein Signal 52 des Sekundärkreises liefert einen Signal­ druck auf der gegenüberliegenden Seite, die in der Figur links dargestellt ist. Der Sekundärkreisregler 46 arbeitet dahingehend, die Drücke in der sekundären Druckleitung 32 mit dem Drucksignal 52 des Sekundärkreises im Gleichgewicht zu halten.

Stromaufwärts des Sekundärkreisreglers 46 ist die Aus­ strömleitung 44 über ein Rückschlagkugelventil 54 mit der sekundären Druckleitung 32 verbunden. Eine Druckdifferenz über das Rückschlagkugelventil 54 wirkt dahingehend, das Ventil zu bewegen, was einen Strom von der Ausströmleitung 44 zur sekundären Druckleitung 32 ermöglicht, während ein Strom von der sekundären Druckleitung zur Ausströmleitung nicht zugelassen wird.

Der Sekundärkreisregler 46 weist drei Betriebsregelstel­ lungen auf. Die in der Figur als 56 dargestellte erste Stel­ lung leitet keinen Strom durch den Regler 46 zur Rückleitung 48 ab, da der Fluiddruck in der sekundären Druckleitung 32 geringer als das Sekundärkreissignal 52 ist. Eine Druckdiffe­ renz arbeitet dahingehend, das Rückschlagkugelventil 54 zu bewegen, was ermöglicht, daß ein Strom von der Sekundärpumpe 20 zur sekundären Druckleitung 32 geleitet wird. Falls es in der sekundären Druckleitung 32 einen Strom von der Primärpum­ pe 18 gibt, wird er zum Strom von der Sekundärpumpe 20 ad­ diert.

In der zweiten Stellung 58, die als die Mittelstellung in Figur dargestellt ist, wird ermöglicht, daß der gesamte Strom von der Sekundärpumpe 20 oder ein Teil davon über die Aus­ strömleitung 44 durch den Sekundärkreisregler 46 und zur Rückleitung 48 strömt. Ein gewisser Teil des Stroms der Se­ kundärpumpe kann auch durch das Rückschlagkugelventil 54 zur sekundären Druckleitung 32 strömen. In diesem Fall wird Fluid zur Saugleitung 26 im Kreislauf umgepumpt bzw. zurückgeführt, was die Sekundärpumpe 20 von einem Teil der hydraulischen Arbeit zum Ziehen von Fluid aus der Ölwanne 22 entlastet. In der zweiten Stellung 58 wird kein Fluid in der sekundären Druckleitung 32 von der Primärpumpe 18 durch den Sekundär­ kreisregler 46 abgeleitet, sondern kann zum Sekundärkreis 16 strömen.

In der dritten Stellung 60, die in der Figur als die rechte Stellung dargestellt ist, erfordert ein fortgesetzter Druckaufbau in der sekundären Druckleitung 32 im Vergleich zum Sekundärkreissignal 52 eine größere Ableitung über den Sekundärkreisregler 46. Ein Teil des Stroms von der Primär­ pumpe 18 durch die sekundäre Druckleitung 32 und der gesamte Strom von der Sekundärpumpe 20 durch die Ausströmleitung 44 werden durch den Sekundärkreisregler 46 zur Rückleitung 48 abgeleitet. Die dritte Stellung 60 wird genutzt, wenn vom Sekundärkreis 16 ein begrenzter Fluidstrom benötigt und der Bedarf durch die Primärpumpe 18 erfüllt wird.

Nachdem die grundlegenden Arbeitsvorgänge der Druckregler 34, 46 des Haupt- und Sekundärkreises beschrieben sind, kann ihre Rolle durch eine Diskussion ihres typischen Betriebs beim Bedienen bzw. Versorgen des Ventilkörpers 12 des Getrie­ bes verstanden werden.

Zum Beispiel kann der Sekundärkreis 16 einen Fluidstrom auf drei verschiedenen Wegen empfangen. Zuerst kann nur die Primärpumpe 16 Fluid liefern, falls überschüssiges Fluid durch den Hauptkreisregler 34 zur sekundären Druckleitung 32 umgeleitet wird, weil der Druck in der Hauptdruckleitung größer als vom Hauptkreis 14 gefordert ist. In diesem Fall kann der Sekundärkreisregler 46 in der zweiten oder dritten Stellung 58, 60 sein. Zweitens kann nur die Sekundärpumpe 20 Fluid abgeben, falls der Hauptkreisregler 34 geschlossen ist, um den gesamten Strom von der Primärpumpe 18 zum Hauptkreis 14 zu leiten. In diesem Fall kann der Sekundärkreisregler 46 sich in der ersten oder zweiten Stellung 56, 58 befinden. Falls der Sekundärkreisregler 16 höhere Ströme benötigt als jede Pumpe einzeln liefern kann, können beide Pumpen 18, 20 Fluid an ihn liefern, wobei angenommen wird, daß die Primär­ pumpe 18 einen das Hauptkreissignal 38 übersteigenden Druck erzeugt. In diesem Fall kann sich der Sekundärkreisregler 46 inder ersten oder zweiten Stellung 56, 58 befinden.

Da ein relativer Pumpenförderstrom durch entweder eine mehr Fluid verschiebende Eingangsdrehzahl des Motors oder verringerte Stromanforderungen an den Sekundärkreis 20 erhöht wird, kann dann überschüssiges Fluid zur Saugleitung 26 an den Pumpeinlässen im Kreislauf zurückgeführt werden. Der gesamte Strom von der Sekundärpumpe 20 zur Ausströmleitung 44 kann durch den Kreislauf zurückgeführt werden, falls die Primärpumpe 18 ausreicht, um die Anforderungen des Haupt- und Sekundärkreises 14, 16 zu erfüllen. Ein Teil des Stroms von der Sekundärpumpe 20 zur sekundären Druckleitung 32 kann auch abgeleitet und zur Saugleitung 26 im Kreislauf zurückgeführt werden. Schließlich kann ein Teil des Stroms von der Primär­ pumpe 18 zur sekundären Druckleitung 32 abgeleitet und zur Saugleitung 26 im Kreislauf zurückgeführt werden, falls die Primärpumpe einen höheren Druck an die sekundäre Druckleitung liefert, als das Sekundärkreissignal 52 als Bedarf angibt.

Die vorliegende Erfindung dient für ein Fluidpumpsystem 10, welches Fluid an zwei verschiedene Hydraulikkreise 14, 16 liefert, die bei verschiedenen Drücken und Strömen regelbar sind. Die Primärpumpe 18 ist eine Pumpe für höheren Druck, die einen regulierten Strom an den Hydraulikhauptkreis 14 liefert. Die Sekundärpumpe 20 ist eine Pumpe für niedrigeren Druck, die einen Teil oder den gesamten Strom liefern kann, der benötigt wird, um den sekundären Hydraulikkreis 16 zu unterstützen. Ein von der Primärpumpe 18 entwickelter über­ schüssiger Strom kann zum Sekundärkreis 16 abgeleitet werden, um die Funktion der Sekundärpumpe 20 zu ergänzen oder zu ersetzen. In einem solchen Fall führt der Druckregler 46 des Sekundärkreises einen überschüssigen Strom von der Sekundär­ pumpe 20 zur Pumpsaugleitung 26 im Kreislauf zurück. Daher liefert das Fluidpumpsystem eine Flexibilität für das Hydrau­ liksystem des Getriebes, indem zwei regelbare Abgaben vorge­ sehen sind, während Pumpverluste reduziert werden, ohne die Volumeneffizienz beim Erfüllen eines weiten Bereichs von Stromanforderungen in zwei verschiedenen Hydraulikausgangs­ kreisen zu opfern.

Die vorhergehende Beschreibung der bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung wurde zu Veranschaulichungs- und Beschreibungszwecken präsentiert. Sie soll nicht erschöpfend sein, noch soll sie die Erfindung auf die genaue offenbarte Form begrenzen. Der Fachmann erkennt, daß die offenbarte Ausführungsform im Lichte der obigen Lehren modifiziert wer­ den kann. Die Ausführungsform wurde gewählt, um eine Veran­ schaulichung der Grundlagen der Erfindung und ihrer prakti­ schen Anwendung zu liefern, um dadurch dem Fachmann zu ermög­ lichen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifikationen zu nutzen, wie sie für die spezielle, in Betracht gezogene Verwendung geeignet sind. Daher wird die vorhergehende Beschreibung als beispielhaft statt begrenzend betrachtet, und der wahre Umfang der Erfin­ dung ist der in den folgenden Ansprüchen beschriebene.

Claims (6)

1. Fluidpumpsystem für ein Automatikgetriebe, mit:
einer Primärpumpe, die betreibbar ist, um Fluid von einer Ölwanne durch eine Saugleitung zu einem Auslaß der Primärpum­ pe zu ziehen, einer Hauptdruckleitung in ständiger Fluidver­ bindung, die vom Auslaß der Primärpumpe zum Hydraulikhaupt­ kreis des Getriebes verläuft, einem Druckregler des Haupt­ kreises, um den Druck in der Hauptdruckleitung zum Hauptkreis zu regulieren, einer sekundären Druckleitung, an die der Druckregler des Hauptkreises überschüssiges Fluid von der Hauptdruckleitung zum sekundären Hydraulikkreis des Getriebes ableitet, einer Sekundärpumpe, die betreibbar ist, um Fluid von der Saugleitung zu einem Auslaß der Sekundärpumpe zu ziehen, einer Ausströmleitung in ständiger Fluidverbindung mit dem Auslaß der Sekundärpumpe, einem zwischen der Aus­ strömleitung und der sekundären Druckleitung angeordneten Rückschlagkugelventil, das betreibbar ist, um einen Strom von der Ausströmleitung zur sekundären Druckleitung zu gestatten, und einem Druckregler des Sekundärkreises, um den Druck in der sekundären Druckleitung zum Sekundärkreis zu regulieren, der betreibbar ist, um einen Strom zu einer Rückleitung in Fluidverbindung mit der Saugleitung abzuleiten, und worin durch den Druckregler des Sekundärkreises abgeleiteter über­ schüssiger Strom eine von der Sekundärpumpe aufgewendete hydraulische Leistung reduziert.

2. Fluidpumpsystem nach Anspruch 1, ferner mit einer Rückkopplungsleitung von der Hauptdruckleitung zu einer Seite des Druckreglers des Hauptkreises und einem Drucksignal des Hauptkreises auf einer gegenüberliegenden Seite des Druckreg­ lers des Hauptkreises, worin der Druckregler des Hauptkreises vorgespannt ist, um einen Strom der Primärpumpe zum Sekundär­ kreis nicht abzuleiten, es sei denn, der Druck in der Rück­ kopplungsleitung ist größer als das Drucksignal der Hauptlei­ tung.

3. Fluidpumpsystem nach Anspruch 2, ferner mit einer se­ kundären Rückkopplungsleitung von der sekundären Druckleitung zu einer Seite des Druckreglers des Sekundärkreises und einem Drucksignal des Sekundärkreises auf einer gegenüberliegenden Seite des Druckreglers des Sekundärkreises, worin der Druck­ regler des Sekundärkreises in einer ersten Stellung vorge­ spannt ist, um einen Strom durch ihn nicht abzuleiten, wenn das Drucksignal des Sekundärkreises größer als der Druck in der sekundären Rückkopplungsleitung ist.

4. Fluidpumpsystem nach Anspruch 3, worin der Druckregler des Sekundärkreises mit der Ausströmleitung und der sekundä­ ren Druckleitung in Verbindung steht.

5. Fluidpumpsystem nach Anspruch 4, worin der Druckregler des Sekundärkreises eine zweite Stellung einschließt, um einen Strom von der Ausströmleitung zur Rückleitung abzulei­ ten, während er keinen Strom von der sekundären Druckleitung ableitet.

6. Fluidpumpsystem nach Anspruch 5, worin der Druckregler des Sekundärkreises eine dritte Stellung einschließt, um einen Strom von der Ausströmleitung und der sekundären Druck­ leitung zur Rückleitung abzuleiten, um den Leistungsabzug der Sekundärpumpe zu reduzieren.