DE102018126549A1

DE102018126549A1 - Hydraulischer Kupplungsaktuator

Info

Publication number: DE102018126549A1
Application number: DE102018126549.2A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Heubner
Original assignee: FTE Automotive GmbH
Current assignee: Valeo Powertrain GmbH
Priority date: 2018-10-24
Filing date: 2018-10-24
Publication date: 2020-04-30
Also published as: EP3643941A1; KR20200047336A; CN111089126B; EP3643941B1; CN111089126A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Kupplungsaktuator mit einer Hydraulikpumpe (2), die einen ersten und einen zweiten Druckausgang (6, 7) hat, einem ersten Druckanschluss (10), der vom ersten Druckausgang (6) der Hydraulikpumpe (2) versorgt wird, einem zweiten Druckausgang (20), der vom zweiten Druckausgang (7) der Hydraulikpumpe (2) versorgt wird, und einem dritten Druckausgang (3), der an den zweiten Druckausgang (7) angeschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Kupplungsaktuator, der insbesondere zum Schalten von Kupplungen eines Doppelkupplungsgetriebe geeignet ist.
Ein solcher Kupplungsaktuator weist eine Hydraulikpumpe auf, die insbesondere elektrisch angetrieben werden kann. Die Hydraulikpumpe weist zwei Druckausgänge auf, die mit einem ersten und einem zweiten Druckanschluss des Kupplungsaktuators verbunden sind und den Druckanschlüssen einen Hydraulikfluiddruck und -strom bereitstellen können. Mit dem Hydraulikfluiddruck und -strom können zwei Druckkolben zwischen einer unbetätigten und einer betätigten Stellung stufenlos verstellt werden. Die Druckkolben dienen zur Betätigung von Reibungskupplungen, die Teil des Doppelkupplungsgetriebes sind.
Um den Druck an den Druckanschlüssen steuern oder regeln zu können, ist zwischen jedem Druckausgang und dem zugeordneten Druckanschluss ein Proportionalventil angeordnet.
Die Hydraulikpumpe kann in vorteilhafter Weise als Rollenzellenpumpe oder Flügelzellenpumpe ausgeführt werden.
Wenn ein Doppelkupplungsgetriebe, dessen Kupplungen mit einem solchen Kupplungsaktuator geschaltet werden, in einem Hybridfahrzeug eingesetzt werden soll, wird eine zusätzliche Kupplung verwendet, mit der das Doppelkupplungsgetriebe mit einem Verbrennungsmotor gekoppelt bzw. von diesem entkoppelt werden kann.
Aus der DE 10 2011 105 648 A1 ist ein Kupplungsaktuator bekannt, der zur Betätigung dieser zusätzlichen Kupplung einen dritten Druckausgang an der Hydraulikpumpe aufweist und dementsprechend einen dritten Druckanschluss, der vom dritten Druckausgang der Hydraulikpumpe gespeist wird.
Es ist jedoch aus technischen Gründen nicht einfach, anstatt zwei Druckausgänge drei Druckausgänge an der Hydraulikpumpe vorzusehen. Bei einer Flügelzellenpumpe oder bei einer Rollenzellenpumpe verringert sich dadurch der in Umfangsrichtung zur Verfügung stehende Raum zum Ansaugen und Ausstoßen des Hydraulikfluids doch merklich; anstatt nominell 180° stehen jetzt nur noch 120° zur Verfügung. Berücksichtigt man weiterhin, dass der nächste Ansaugbereich nicht unmittelbar nach dem vorherigen Ausstoßbereich der Hydraulikpumpe beginnen kann, verringert ein dritter Druckausgang den tatsächlich zum Fördern zur Verfügung stehenden Winkelbereich um mehr als 1/3.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Kupplungsaktuator zu schaffen, mit dem eine zusätzliche Kupplung an einem Doppelkupplungsgetriebe betätigt werden kann, ohne dass hierunter die Leistungsfähigkeit und der einfache Aufbau der verwendeten Hydraulikpumpe leidet.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein hydraulischer Kupplungsaktuator vorgesehen, mit einer Hydraulikpumpe, die einen ersten und einen zweiten Druckausgang hat, einem ersten Druckanschluss, der vom ersten Druckausgang der Hydraulikpumpe versorgt wird, einem zweiten Druckausgang, der vom zweiten Druckausgang der Hydraulikpumpe versorgt wird, und einem dritten Druckausgang, der an den zweiten Druckausgang angeschlossen ist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die zusätzliche Kupplung üblicherweise nicht gleichzeitig mit den beiden Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes geschaltet werden muss, sondern separat. Daher kann, wenn zum Betätigen der dem Verbrennungsmotor des Hybridantriebs zugeordneten Kupplung ein Hydraulikdruck benötigt wird, der Hydraulikstrom verwendet werden, der ansonsten zum Betätigen der einen Kupplung des Doppelkupplungsgetriebes verwendet wird. Da die Hydraulikpumpe über den ersten und den zweiten Druckausgang hinaus keine weiteren Druckausgänge aufweist, ist ihre Leistungsfähigkeit nicht beeinträchtigt.
Vorzugsweise ist zwischen dem ersten Druckausgang der Hydraulikpumpe und dem ersten Druckanschluss ein erstes Proportionalventil angeordnet, und zwischen dem zweiten Druckausgang der Hydraulikpumpe und dem zweiten Druckanschluss ist ein zweites Proportionalventil angeordnet. Die Proportionalventile ermöglichen es, den Ausgangsdruck an den Druckausgängen des Kupplungsaktuators präzise zu steuern bzw. in Kombination mit einem Drucksensor zu regeln.
Der dritte Druckanschluss ist vorzugsweise stromaufwärts des zweiten Proportionalventils an den zweiten Druckausgang angeschlossen, also zwischen dem zweiten Druckausgang der Hydraulikpumpe und dem zweiten Proportionalventil. Dies gewährleistet, dass der für den dritten Druckanschluss zur Verfügung stehende Druck unabhängig von dem Druck ist, der am zweiten Druckanschluss ansteht.
Um den dritten Druckanschluss unabhängig vom zweiten Druckanschluss steuern bzw. regeln zu können, ist vorzugsweise zwischen dem zweiten Druckausgang und dem zweiten Proportionalventil ein Absperrventil angeordnet, und/oder es ist zwischen dem zweiten Druckausgang und dem dritten Proportionalventil ein Absperrventil angeordnet.
Damit auch bei Stillstand der Hydraulikpumpe der Druck an den entsprechenden Druckanschlüssen aufrechterhalten werden kann, kann zwischen dem Absperrventil und dem Proportionalventil jeweils ein Rückschlagventil angeordnet sein. Ein Rückschlagventil ist vorzugsweise auch zwischen dem ersten Druckausgang und dem ersten Proportionalventil angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein vierter Druckanschluss an den zweiten Druckausgang der Hydraulikpumpe angeschlossen ist, wobei der vierte Druckanschluss stromaufwärts der Absperrventile, die zwischen dem zweiten Druckausgang und dem zweiten Druckanschluss und dem dritten Druckanschluss angeordnet sind, angeschlossen ist. Mit dem vierten Druckanschluss kann eine weitere Kupplung oder Schaltfunktion verwirklicht werden, die unabhängig von der Betätigung der beiden Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes ist.
Vorzugsweise ist in den Kupplungsaktuator ein gemeinsamer Vorratsbehälter integriert, aus dem die Hydraulikpumpe ansaugt und zu dem die Rückläufe der Proportionalventile führen. Dadurch wird ein kompaktes Aggregat erhalten, das ohne Schlauchverbindungen zu einem externen Vorratsbehälter auskommt.
Bei der Hydraulikpumpe kann es sich insbesondere um eine Rollenzellenpumpe oder eine Flügelzellenpumpe handeln, die kompakt sind und sich durch eine hohe Leistungsfähigkeit auszeichnen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:

1 in einer perspektivischen Ansicht einen hydraulischen Kupplungsaktuator gemäß der Erfindung;
2 einen Schaltplan eines hydraulischen Kupplungsaktuators gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und
3 einen Schaltplan eines hydraulischen Kupplungsaktuators gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

In 1 ist schematisch ein hydraulischen Kupplungsaktuator 1 gezeigt, der eine Hydraulikpumpe 2, einen daran angebrachten Vorratsbehälter 3 für Hydraulikfluid und ein Elektronikgehäuse 4 aufweist.
Auf einer Seite der Hydraulikpumpe 2 sind ein erster Druckanschluss 10 und ein zweiter Druckanschluss 20 angeordnet.
An die Druckanschlüsse 10, 20 können Hydraulikleitungen angeschlossen werden, die zu zwei Druckkolben führen, die Teil eines Doppelkopplungsgetriebes sind und dazu dienen, die beiden Reibungskupplungen des Doppelkupplungsgetriebes zu betätigen.
Auf der in 1 nicht sichtbaren Rückseite der Hydraulikpumpe 2 ist ein dritter Druckanschluss vorgesehen, der nachfolgend mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet wird. Der Druckanschluss 30 kann mit einem Druckkolben einer weiteren Kupplung gekoppelt werden. Diese Kupplung wird bei einem Hybridfahrzeug dazu verwendet, einen Elektromotor mit dem Antriebsstrang zu verbinden, in dem auch das Doppelkupplungsgetriebe angeordnet ist, dessen Kupplungen mittels der beiden Druckanschlüsse 10, 20 betätigt werden.
In 2 ist der hydraulische Schaltplan des hydraulischen Kupplungsaktuators 1 von 1 gezeigt.
Die Hydraulikpumpe 2 weist einen Pumpenkörper 5 auf, der einen ersten Druckausgang 6 und einen zweiten Druckausgang 7 hat.
Als Antrieb für die Pumpe ist ein Elektromotor 8 vorgesehen.
Die Hydraulikpumpe 2 ist vorzugsweise eine Flügelzellenpumpe oder eine Rollenzellenpumpe. Sie ist hinsichtlich der beiden Druckausgänge 6, 7 symmetrisch ausgestaltet, sodass die beiden Druckausgänge 6, 7 mit demselben Förderdruck und demselben Fördervolumen versorgt werden.
Anstelle einer Flügelzellenpumpe oder einer Rollenzellenpumpe sind jedoch auch andere Typen von Hydraulikpumpen grundsätzlich geeignet.
Der Druckausgang 6 dient dazu, den Druckanschluss 10 des Kupplungsaktuators 1 zu versorgen. Stromabwärts des Druckausgangs 6 ist ein Rückschlagventil 12 angeordnet, und wiederum stromabwärts des Rückschlagventils 12 ist ein Proportionalventil 14 angeordnet. Mit dem Proportionalventil 14 kann der Druck am Druckanschluss 10 gesteuert werden. Wenn der Förderdruck der Hydraulikpumpe 2 am Druckausgang 6 oberhalb eines vorgegebenen Werts liegt, wird das überschüssige Hydraulikfluid direkt in den Vorratsbehälter 3 zurückgeführt.
In Verbindung mit Drucksensoren, die hier nicht gezeigt sind, kann eine Regelung des Fluiddrucks im Kreis des ersten Druckanschlusses 10 erzielt werden.
Der an den zweiten Druckausgang 7 angeschlossene zweite Druckanschluss 20 weist innerhalb des Kupplungsaktuators dieselben Bauteile auf wie der erste Kreis zwischen dem ersten Druckausgang 6 und dem ersten Druckanschluss 10, nämlich ein Rückschlagventil 22 und ein Proportionalventil 24. Zusätzlich kann ein Drucksensor vorgesehen sein.
Der dritte Druckanschluss 30 ist an den zweiten Druckausgang 7 der Hydraulikpumpe 2 angeschlossen. Anders ausgedrückt wird das Hydraulikfluid für den dritten Druckanschluss 30 von dem Kreis abgezweigt, der den zweiten Druckanschluss 20 versorgt. Dabei zweigt der Kreis für den dritten Druckanschluss 30 stromaufwärts sämtlicher Bauteile ab, die im Kreis für den zweiten Druckanschluss 20 vorgesehen sind.
Auch im Kreis des dritten Druckanschlusses 30 sind ein Rückschlagventil 32 und ein Proportionalventil 34 angeordnet.
Damit der Druck am zweiten Druckanschluss 20 unabhängig vom Druck am dritten Druckanschluss 30 geregelt werden kann, ist in jedem der beiden Kreise ein Absperrventil 26 bzw. 36 angeordnet.
Bei einem normalen Schaltvorgang der beiden Reibungskupplungen des Doppelkupplungsgetriebes befindet sich das Absperrventil 26 in der in 2 gezeigten Stellung, während das Absperrventil 36 so geschaltet wird, dass die Versorgung des Druckanschlusses 30 unterbrochen ist. Durch geeignetes Ansteuern der Proportionalventile 14, 24 kann in grundsätzlich an sich bekannter Weise die eine der beiden Reibungskupplungen schleifend geöffnet werden, während die andere der beiden Reibungskupplungen schleifend geschlossen wird, sodass das Antriebsdrehmoment ruckfrei von einem Gang zum anderen übergeben wird. Während dieses Vorgangs verbleibt der Druck des Kreises des dritten Druckanschlusses 30 entweder auf dem zuletzt eingestellten Wert, oder der Druck kann verringert werden, indem das Proportionalventil 34 angesteuert wird.
Wenn die Kupplung geschaltet werden soll, die an den dritten Druckanschluss 30 angeschlossen ist, wird das Absperrventil 26 betätigt, sodass der Kreis des zweiten Druckanschlusses 20 abgesperrt wird. Gleichzeitig wird das Absperrventil 36 in die in 2 gezeigte Stellung gebracht, in der der Kreis des dritten Druckanschlusses 30 vom Druckausgang 7 der Hydraulikpumpe 2 versorgt wird. Die Kupplung kann dann in der gewünschten Weise mit Druck versorgt und geschaltet werden.
Dem ersten, dem zweiten und dem dritten Kreis ist gemeinsam, dass ein einmal aufgebrachter Druck grundsätzlich gehalten werden kann, solange das Proportionalventil entsprechend angesteuert wird. Dies liegt zum einen daran, dass die Rückschlagventile 12, 22, 32 leckagefrei sind, und zum andern daran, dass auch die Proportionalventile 14, 24, 34 leckagefrei sind.
Der Druck am Druckanschluss 10 kann jederzeit völlig unabhängig vom Druck an den Druckanschlüssen 20, 30 geregelt werden. Die Druckanschlüsse 20, 30 können jedoch nicht unabhängig voneinander geregelt werden, da der niedrigere der beiden Drücke den Maximaldruck für den anderen Kreis bestimmt. Dies ist jedoch in der Praxis kein Problem, da beim Schalten die beiden Druckanschlüsse 10, 20 gleichzeitig verwendet werden, wohingegen der Druckanschluss 30 üblicherweise nur dann betätigt wird, wenn der Druckanschluss 20 nicht geregelt werden muss.
Die Tatsache, dass die beiden Druckanschlüsse 20, 30 nicht unabhängig voneinander sind, ist auch dann kein Problem, wenn der Betätigungsdruck einer geschlossenen Kupplung, die an einem der Druckanschlüsse 10, 20, 30 angeschlossen ist, im Betrieb entsprechend dem jeweils anliegenden Antriebsdrehmoment nachgeregelt wird.
In 3 ist eine zweite Ausführungsform gezeigt. Für die von der ersten Ausführungsform bekannten Bauteile werden die selben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen erwiesen.
Der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass bei der zweiten Ausführungsform ein vierter Druckanschluss 40 vorgesehen ist, der ähnlich wie der dritte Druckanschluss 30 an den zweiten Druckausgang 7 der Hydraulikpumpe 2 angeschlossen ist.
Der Kreis des vierten Druckanschlusses 40 enthält in derselben Weise wie die anderen Kreise ein Rückschlagventil 42, ein Proportionalventil 44 und ein Absperrventil 46.
Bei der zweiten Ausführungsform können weiterhin der erste Druckanschluss 10 und der zweite Druckanschluss 20 dazu verwendet werden, die beiden Reibungskupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes gegenläufig zu betätigen. Der vierte Druckanschluss dient dazu, eine weitere Kupplung zu betätigen, die unabhängig von der an den Druckanschlüssen 20 und 30 angeschlossenen Kupplungen betätigt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011105648 A1 [0006]

Claims

Hydraulischer Kupplungsaktuator mit einer Hydraulikpumpe (2), die einen ersten und einen zweiten Druckausgang (6, 7) hat, einem ersten Druckanschluss (10), der vom ersten Druckausgang (6) der Hydraulikpumpe (2) versorgt wird, einem zweiten Druckausgang (20), der vom zweiten Druckausgang (7) der Hydraulikpumpe (2) versorgt wird, und einem dritten Druckausgang (30), der an den zweiten Druckausgang (7) angeschlossen ist.
Hydraulischer Kupplungsaktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Druckausgang (6) der Hydraulikpumpe (2) und dem ersten Druckanschluss (10) ein erstes Proportionalventil (14) angeordnet ist und dass zwischen dem zweiten Druckausgang (7) der Hydraulikpumpe (7) und dem zweiten Druckanschluss (20) ein zweites Proportionalventil (24) angeordnet ist.
Hydraulischer Kupplungsaktuator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dritten Druckanschluss (30) stromaufwärts des zweiten Proportionalventils (24) an den zweiten Druckausgang (7) angeschlossen ist.
Hydraulischer Kupplungsaktuator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Druckausgang (7) und dem zweiten Proportionalventil (24) ein Absperrventil (26) angeordnet ist.
Hydraulischer Kupplungsaktuator nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Druckausgang (7) und einem dritten Proportionalventil (34) ein Absperrventil (36) angeordnet ist.
Hydraulischer Kupplungsaktuator nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Absperrventil (26, 36) und dem Proportionalventil (24, 34) ein Rückschlagventil (22, 32) angeordnet ist.
Hydraulischer Kupplungsaktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Druckausgang (6) und dem ersten Proportionalventil (14) ein Rückschlagventil (12) angeordnet ist.
Hydraulischer Kupplungsaktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein vierter Druckanschluss (40) an den zweiten Druckausgang (7) der Hydraulikpumpe (2) angeschlossen ist, wobei der vierte Druckanschluss (40) stromaufwärts der Absperrventile (26, 36), die zwischen dem zweiten Druckausgang (7) und dem zweiten Druckanschluss (20) sowie dem dritten Druckanschluss (30) angeordnet sind, angeschlossen ist.
Hydraulischer Kupplungsaktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsamer Vorratsbehälter (3) integriert ist, aus dem die Hydraulikpumpe (2) ansaugt und zu dem die Rückläufe der Proportionalventile (14, 24, 34, 44) führen.
Hydraulischer Kupplungsaktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpe (2) eine Rollenzellenpumpe oder eine Flügelzellenpumpe ist.