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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln eines Volumenstromes zur Versorgung eines primären Systemdruckkreises und eine sekundären Systemdruckkreises bei einem Automatikgetriebe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 9 näher definierten Art.
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Aus der Fahrzeugtechnik ist bekannt, dass in Automatikgetrieben vorwiegend hydraulische Pumpen mit einem zu der Antriebsdrehzahl proportional konstanten Fördervolumen zur Versorgung eines Hydrauliksystems verwendet werden. Um auch z. B. bei Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors genügend Hydraulikmittel zur Verfügung zu stellen, ergeben sich üblicherweise bei dem Hydrauliksystem bei mittleren und hohen Drehzahlen überschüssige Hydraulikmittelmengen, so dass dadurch hohe Verlustleistungen verursacht werden.
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Es sind auch Hydrauliksysteme von Automatikgetrieben bekannt, bei denen Pumpen mit verstellbarem Fördervolumen eingesetzt werden. Durch die entsprechende Anpassung des Fördervolumenstroms werden die hohen Verlustleistungen minimiert. Die Regelung der Pumpe erfolgt über eine Druckregelung, bei der die Pumpe mit Erreichen eines ausreichenden Druckniveaus zurückgeregelt wird. Als Druckinformationen für den primären Systemdruck dient der sekundäre und/oder tertiäre Systemdruck, wobei die Aufteilung zwischen den Drücken durch ein so genanntes Systemdruckventil erfolgt. Das Systemdruckventil ist ein Druckbegrenzungsventil, das zunächst in der geschlossenen Stellung steht und dafür sorgt, dass der primäre Systemdruckkreis mit Öl bzw. Hydraulikmittel versorgt wird. Wenn das geforderte Systemdruckniveau in dem primären Systemdruckkreis erreicht ist, öffnet das Systemdruckventil eine Steuerkante, so dass der zu viel geförderte Volumenstrom in den sekundären Systemdruckkreis gefördert wird, bis auch hier der volle Systemdruck erreicht ist. Danach öffnet das Systemdruckventil die Steuerkante zu dem tertiären Systemdruckkreis, der entweder zur Regelung der Verstellpumpe verwendet wird oder bei Konstantpumpen direkt der Saugseite der Konstantpumpe zugeführt wird.
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Es hat sich gezeigt, dass die Regelung des Hydrauliksystems durch zwei gleichzeitig regelnde Systeme erheblichen Wechselwirkungen unterliegt, die zu erheblichen Regelinstabilitäten führen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung und ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, mit denen eine verbrauchsoptimale und bedarfsgerechte hydraulische Versorgung bei uneingeschränkter Dynamik realisiert werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Somit wird eine Anordnung zum Steuern und/oder Regeln eines Volumenstromes zur hydraulischen Versorgung zumindest eines primären Systemdruckkreises und eines sekundären Systemdruckkreises bei einem Automatikgetriebe vorgeschlagen, wobei die Systemdruckkreise über zumindest eine Verstellpumpe mit Hydraulikmittel versorgt werden. Erfindungsgemäß ist die Verstellpumpe mit einem Systemdruckregelventil zum Vorgeben eines Vorsteuerdruckes bzw. Regeldruckes für die Verstellpumpe verbunden.
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Demzufolge wird eine Anordnung zur Versorgung eines Hydrauliksystems vorgeschlagen, bei der der primäre Systemdruck ausschließlich durch die Verstellpumpe geregelt wird. Somit kann das sonst notwendige Systemdruckventil entfallen, da der Vorsteuerdruck direkt an dem Regelventil der Verstellpumpe anliegt. Das Regelventil ist zum Beaufschlagen mit Arbeitsdruck mit zumindest einer Wirkfläche der Verstellpumpe verbunden.
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Im Rahmen einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der sekundäre Systemdruckkreis über zumindest ein Sekundärdruck-Schaltventil oder dergleichen von dem primären Systemdruckkreis entkoppelbar ist. Auf diese Weise ist ein Regelungskonzept für die Verstellpumpe ohne Systemdruckventil mit zum Beispiel modellbasierter Sekundärdruckabkopplung realisierbar.
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Beispielsweise kann das über einen Aktuator, zum Beispiel über ein Magnetventil bzw. ein Drucksteuerventil, betätigte Sekundärdruck-Schaltventil eine Drossel, Blende oder dergleichen zwischen dem primären und dem sekundären Systemdruckkreis öffnen und schließen. Die Verbindung zwischen dem primären und dem sekundären Systemdruckkreis ist immer dann geöffnet, wenn es die Versorgungssituation erlaubt. Beispielsweise kann während eines Notlaufes bzw. Not-Programmes der sekundäre Systemdruckkreis mit Öl versorgt werden, um die Kühlung und Schmierung aufrechtzuerhalten.
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Beispielsweise kann über die elektronische Getriebesteuerung oder dergleichen eine Berechnung einer Hydraulikmittel- bzw. Ölbilanz als Beurteilungskriterium für eine mögliche Abkoppelung der sekundären Systemdruckversorgung vorgenommen werden. Diese Hydraulikmittelbilanz wird aus dem maximalen Förderstrom, den die Verstellpumpe aufbringt, und dem Hydraulikmittelbedarf, der sich zum Beispiel aus einer systemdruck- und temperaturabhängigen Leckage, dem Sekundärdruck-Volumenstrom bei offener Drossel und dem Bedarf für die Schaltelementbetätigung bzw. -befüllung errechnet. Wenn die Hydraulikmittelbilanz negativ ist, schließt das Schaltventil die Blende bzw. Drossel zum sekundären Systemdruckkreis. Dadurch, dass die Hydraulikmittelbilanz nur in Situationen negativ ist, wenn die Motordrehzahl niedrig und gleichzeitig Schaltelemente befüllt werden, wird eine Abkoppelung des sekundären Systemdruckkreises nur kurzzeitig vorgesehen, welches für die Kühl- und Schmierfunktion unerheblich ist.
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Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine zusätzliche Sensorik bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehen ist. Vorzugsweise kann zumindest ein Drucksensor oder dergleichen dem primären Systemdruckkreis und/oder dem sekundären Systemdruckkreis zugeordnet sein. Durch die Verwendung eines Drucksensors im sekundären Systemdruckkreis wird die primäre Druckversorgung abgesichert.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Ansteuern und/oder Regeln eines Volumenstromes zur hydraulischen Versorgung eines Automatgetriebes mit einer Verstellpumpe zum Versorgung eines primären Systemdruckkreises und eines sekundären Systemdruckkreises gelöst, wobei ein Vorsteuerdruck bzw. Regeldruck für die Verstellpumpe von einem Druckregelventil vorgegeben wird.
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Durch die direkte Vorgabe des Vorsteuerdruckes an dem Regelventil der Verstellpumpe zum Erzeugen eines vorbestimmten Systemdruckes entfallen die unerwünschten Wechselwirkungen, die bei den bekannten Anordnungen auftreten, so dass eine besonders regelstabile Ansteuerung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht wird.
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Das Regelventil, das über das Systemdruckregelventil vorgesteuert wird, und dessen Arbeitsdruck dient zur Ansteuerung der Verstellpumpe, wobei sich während der Regelung der Arbeitsdruck auf einem Niveau zwischen dem Systemdruck und dem Tankdruck befindet.
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Eine vorteilhafte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht ein Regelungskonzept vor, bei der der sekundäre Volumenstrom für den sekundären Systemdruckkreis zumindest zeitweise zu- und abgeschaltet wird, um die Versorgungssicherheit des primären Systemdruckkreises jederzeit zu gewährleisten. Hierzu kann bevorzugt eine modellbasierte Sekundärdruckkreis-Abkoppelung vorgesehen sein. Es ist auch denkbar, dass neben der kompletten Abschaltung auch eine zeitweise Drosselung oder dergleichen vorgesehen wird.
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Vorzugsweise wird die Hydraulikmittelversorgung des sekundären Systemdruckkreises im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Beispiel bei der Betätigung von Schaltelementen, also beim Befüllen oder dergleichen, und/oder bei der Betätigung einer Parksperre des Automatikgetriebes zeitweise gedrosselt oder beendet. Es gibt auch andere Situationen, in denen eine Abschaltung oder Drosselung der Versorgung des sekundären Systemdruckkreises vorgesehen wird.
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Im Rahmen einer Ansteuerstrategie des vorgeschlagenen Verfahrens wird zur Erhöhung der Schaltdynamik mit jeder Betätigung eines Schaltelements der sekundäre Systemdruckkreis nahezu gleichzeitig geschlossen. Der Volumenstrom, der zu viel gefördert wird, steht somit kurzfristig der Befüllung des Schaltelements in vorteilhafter Weise zur Verfügung. Eine Verstellung der Verstellpumpe kann damit günstiger Weise vermieden werden. Die Dämpfung des Verstellmechanismus der Verstellpumpe kann damit höher ausfallen, als es ohne die Vorsteuerung möglich wäre.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
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1 eine mögliche Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Steuern und/oder Regeln eines Volumenstromes zur hydraulischen Versorgung eines primären Systemdruckkreises und eines sekundären Systemdruckkreises bei einem Automatikgetriebe;
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2 ein Diagramm, indem der Ventilweg von verschiedenen Ventilen über dem Vorsteuerdruck einer Verstellpumpe dargestellt ist; und
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3 ein Diagramm, in dem der Volumenstrom in Abhängigkeit vom Systemdruck dargestellt ist.
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Die erfindungsgemäße Anordnung zum Steuern und/oder Regeln eines Volumenstromes zur hydraulischen Versorgung zumindest eines primären Systemdruckkreises I und zumindest eines sekundären Systemdruckkreises II bei einem Automatikgetriebe ist schematisch in 1 beispielhaft dargestellt.
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Bei der vorgeschlagenen Anordnung ist zumindest ein von dem Systemdruckregelventil vorgesteuertes Regelventil für die Verstellpumpe vorgesehen ist. Das Regelventil beaufschlagt zumindest eine Wirkfläche der Verstellpumpe zur Erzeugung des Systemdruckniveaus mit Arbeitsdruck.
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Der primäre Systemdruckkreis I wird direkt von einer Verstellpumpe 1 zur Hydraulikmittelversorgung bzw. Ölversorgung mit dem primären Systemdruck pPrim versorgt. Die Verstellpumpe 1 ist direkt mit einem Systemdruckregelventil EDS-Sys zum Vorgeben eines Vorsteuerdruckes bzw. Regeldruckes verbunden. Auf diese Weise wird der Vorsteuerdruck für die Verstellpumpe 1 direkt von dem Systemdruckregelventil EDS-Sys vorgegeben. Das Systemdruckregelventil EDS-Sys wird zum Einstellen eines gewünschten primären Systemdruckes pPrim mit einem Ansteuerdruck pEDS_Sys beaufschlagt.
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An den primären Systemdruckkreis I ist ein sekundärer Systemdruckkreis II über eine Drossel 2 und ein nachgeschaltetes Sekundärdruck-Schaltventil SEK-V angeschlossen. Über das Sekundärdruck-Schaltventil SEK-V kann der sekundäre Systemdruckkreis II von dem primären Systemdruckkreis II bei Bedarf getrennt werden.
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Mit dem primären Systemdruckkreis I werden Schaltelemente oder dergleichen zum Betätigen bzw. Befüllen mit primärem Systemdruck pPrim versorgt. Über den sekundären Systemdruckkreis II werden im Wesentlichen Kühl- und Schmieraufgaben bei dem Automatikgetriebe vorgenommen werden.
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Alternative Ausführungen der vorgeschlagenen Anordnung können vorsehen, dass dem sekundären Systemdruckkreis II und/oder dem primären Systemdruckkreis I jeweils zumindest ein Drucksensor 3, 4 zugeordnet sind. Die Drucksensoren 3, 4 sind in 1 durch gestrichelte Linien angedeutet.
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Durch die Verwendung des Drucksensors 4 im sekundären Systemdruckkreis II kann der primäre Systemdruckkreis I abgesichert werden. Beispielsweise bei komplett geöffneter sekundärer Systemdruckkreisversorgung ergibt sich über die zwischen dem primären Systemdruckkreis I und dem sekundären Systemdruckkreis II befindliche Zulauf-Drossel 2 ein Druckabfall, der vom Systemdruckniveau, der Öltemperatur und dem zur Verfügung stehenden Volumenstrom abhängt. Der Druck vor der Drossel 2 entspricht dabei dem primären Systemdruck pPrim und der Druck nach der Drossel 2 dem sekundären Systemdruck pSek. Somit ergibt sich eine Abhängigkeit des sekundären Systemdruckvolumenstromes vom primären Systemdruck pPrim, der üblicherweise dem Bedarf an Schmier- und Kühlölvolumenstrom eines Automatgetriebes entspricht. Wenn der sekundäre Systemdruckkreis II vollständig versorgt ist, entspricht dieser messbare sekundäre Systemdruck pSek einem vorhersehbaren Druckniveau. Wird das gewünschte Druckniveau im sekundären Systemdruckkreis II nicht erreicht, wird der Zulauf über die Drossel 2 geschlossen oder bei proportional einstellbarem Volumenstrom entsprechend begrenzt. Damit kann ein Einbruch des primären Systemdruckes pPrim in dem primären Systemdruckkreis I sicher vermieden werden.
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Das Systemdruckregelventil EDS-Sys wird über den so genannten Ansteuerdruck pEDS_Sys angesteuert, um den entsprechenden Vorsteuerdruck bzw. Regeldruck zum Erreichen eines vorbestimmten primären Systemdruckes pPrim an der Verstellpumpe 1 vorzugeben. An dem Sekundärdruck-Schaltventil SEK-V liegt der Positionsdruck pEDS_Pos zum Einstellen einer gewünschten Position bei dem Sekundärdruck-Schaltventil SEK-V an.
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In 2 sind die Ventilwege in Abhängigkeit des Vorsteuerdruckes dargestellt. Zum Beispiel ist der Ventilweg eines nicht weiter dargestellten Positionsventils zur Versorgung der Schaltelemente, z. B. der Kupplungen, mit primärem Systemdruck pPrim bei Vorliegen eines Fahrerwunsches dargestellt. Dieser Verlauf wird mit xPosV bezeichnet.
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Ferner ist der Verlauf eines nicht weiter dargestellten Parksperrventils zur Steuerung der Parksperre von P nach Pnicht, also zum Einlegen und Auslegen der Parksperre, dargestellt. Dieser Verlauf ist mit xPSV bezeichnet.
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Schließlich ist ebenfalls der Verlauf des Sekundärdruck-Schaltventils SEK-V zur bedarfsabhängigen Versorgung des sekundären Systemdruckkreises II dargestellt. Dieser Verlauf ist mit xSek SV bezeichnet.
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Aus 2 wird ersichtlich, dass der sekundäre Systemdruck pSek durch das Öffnen des Sekundärdruck-Schaltventils SEK-V erst in den Fahrbereichen R, N und D erfolgt, wenn die entsprechenden Schaltelemente bereits befüllt bzw. betätigt worden sind, wie dies durch den Verlauf xSek SV verdeutlicht wird.
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In dem Fahrbereich P und im Notprogramm wird der primäre Systemdruckkreis I mit primärem Systemdruck pPrim beaufschlagt, um die Schaltelemente über das Positionsventil zu betätigen oder die Parksperre durch das Parksperrventil zu lösen. Dies ergibt sich aus den Verläufen xPosV und xPSV. Gleichzeitig kann das Sekundärdruck-Schaltventil SEK-V zumindest während der Parksperrenbetätigung geschlossen sein, welches sich aus dem Verlauf xSek SV ergibt.
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In 3 sind der Volumenstrom in Abhängigkeit von dem primären Systemdruck pPrim und dem sekundären Systemdruck pSek dargestellt. Mit der gestrichelten Linie ist eine 1:1 Linie bezeichnet, welches bedeutet, dass der sekundäre Systemdruck pSek und der primäre Systemdruck pPrim gleichhoch sind. Mit der strichpunktierten Linie ist der Volumenstrom in Abhängigkeit vom Systemdruck dargestellt. Schließlich zeigt die durchgezogene Linie den Verlauf des sekundären Systemdruckes pSek als Funktion f (pPrim) von dem primären Systemdruck pPrim. Vorzugsweise beträgt der sekundäre Systemdruck pSek etwa 0, 4 bis 0, 6 vom primären Systemdruck pPrim. Ferner sind durch senkrechte Strichlinien der minimale Systemdruck pSysmin und der maximale Systemdruck pSysmax angedeutet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verstellpumpe
- 2
- Drossel
- 3
- Drucksensor
- 4
- Drucksensor
- 5
- Kühler
- 6
- Schmierung
- pPrim
- primäre Systemdruck
- pSek
- sekundärer Systemdruck
- I
- primärer Systemdruckkreis
- II
- sekundärer Systemdruckkreis
- EDS-Sys
- Systemdruckregelventil
- pEDS_Sys
- Ansteuerdruck für das Systemdruckregelventil
- SEK-V
- Sekundärdruck-Schaltventil
- xPosV
- Ventilweg eines Positionsventils
- xPSV
- Ventilweg eines Parksperrventils
- xSek SV
- Ventilweg des Sekundärdruck-Schaltventils
- Fahrbereiche P, R, N, D
- des Automatgetriebes
- pSysmin
- minimaler Systemdruck
- pSysmax
- maximaler Systemdruck