Die Erfindung betrifft ein Fluidsystem mit einer fluidischen Verdrängereinheit, die in einem Antriebsstrang zwischen einem Antriebsaggregat und einem Abtrieb ein schaltbares Drehmomentübertragungselement mit einer internen Steuerung für einen Arbeitsdruck darstellt.

Ein gattungsgemäßes Fluidsystem ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2012 219 361 A1 bekannt. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 201 1 013 477 A1 ist ein Hydrauliksystem mit einer Hydraulikpumpe zur Hydraulikversorgung eines Getriebes bekannt. Die Hydraulikpumpe befindet sich im Momentenfluss eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Steuerbarkeit und/oder Regelbarkeit in einem Fluidsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu verbessern.

Die Aufgabe ist bei einem Fluidsystem mit einer fluidischen Verdrängereinheit, die in einem Antriebsstrang zwischen einem Antriebsaggregat und einem Abtrieb ein schaltbares Drehmomentübertragungselement mit einer internen Steuerung für einen Arbeitsdruck darstellt, dadurch gelöst, dass die fluidische Verdrängereinheit einen Umsteuerdruckraum umfasst, der von einem Steuerdruckraum getrennt ist. Aus dem Umsteuerdruckraum kann Fluid in Form eines Volumenstroms entnommen werden. Durch den erfindungsgemäßen Umsteuerdruckraum kann ein Kurzschluss zwischen Verdrängerräumen der Verdrängereinheit vermieden werden. Ein derartiger Kurzschluss könnte bei den in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2012 219 361 A1 beschriebenen Fluidsystemen zu Funktionsstörungen führen. Durch den erfindungsgemäßen Umsteuerdruckraum wird ein Kurzschluss verhindert sowie die Entnahme eines Arbeitsvolumenstroms ermöglicht, ohne dass unerwünschte Funktionsstörungen auftreten.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fluidsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Umsteuerdruckraum durch einen fluidischen Widerstand von dem Steuerdruckraum getrennt ist. Durch die erfindungsgemäße Trennung der Umsteuerung von der Druckregelung wird die Regelbarkeit des erfindungsgemäßen Fluidsystems erheblich verbessert.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fluidsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Umsteuerdruckraum durch eine Hubplatte von dem Steuerdruckraum getrennt ist. Die Hubplatte stellt zwar ein zusätzliches Bauteil dar, allerdings wird dieser vermeintliche Nachteil bewusst in Kauf genommen, um auf einfache Art und Weise eine Trennung zwischen dem Umsteuerdruckraum und dem Steuerdruckraum zu realisieren.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fluidsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hubplatte mindestens einen beziehungsweise den fluidischen Widerstand enthält, durch den der Umsteuerdruckraum von dem Steuerdruckraum getrennt ist. Der fluidische Widerstand kann zum Beispiel durch mindestens einen Fluidverbindungskanal mit einer Blendenfunktion dargestellt werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fluidsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hubplatte in einer axialen Richtung relativ zu einer Steuerplatte bewegbar ist, die in der axialen Richtung fest ist. Im Unterschied zu der eingangs beschriebenen Verdrängereinheit, die eine bewegbare Steuerplatte umfasst, ist die Steuerplatte bei der erfindungsgemäßen Verdrängereinheit axial festgelegt. Dadurch wird eine Bewegung der Steuerplatte bewusst verhindert. Gemäß einem Aspekt der Erfindung dient die Steuerplatte nur zum Umsteuern und zum Trennen der Verdrängerräume der Verdrängereinheit von dem Umsteuerdruckraum.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fluidsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hubplatte durch eine Federeinrichtung in der axialen Richtung gegen die Steuerplatte vorgespannt ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass die Hubplatte im Betrieb der Verdrängereinheit eine definierte Ausgangsstellung einnimmt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fluidsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hubplatte mindestens einen Schließkörper aufweist, der in einer Schließstellung eine Verbindung in der Steuerplatte zu einem Niederdruckbereich verschließt. Dadurch wird auf einfache Art und Weise die Darstellung eines sitzventilartigen einstellbaren Widerstands zwischen dem Umsteuerdruckraum und einem Niederdruckraum der Verdrängereinheit ermöglicht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fluidsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerplatte zwischen einer Rotationsbaugruppe der Verdrängereinheit und der Hubplatte angeordnet ist. Die Rotationsbaugruppe umfasst zum Beispiel einen Rotor, der mit Verdrängerkörpern, wie Flügeln, innerhalb einer Hubkontur drehbar angeordnet ist. Der Druck in dem Steuerdruckraum wird auch als Steuerdruck bezeichnet. Bei dem

Steuerdruck handelt es sich um einen regelbaren Fluiddruck. Über den regelbaren Fluiddruck kann ein mit der Verdrängereinheit übertragbares Drehmoment gesteuert werden. Durch das Zusammenwirken zwischen der Hubplatte und der Steuerplatte wird auf einfache Art und Weise ein interner Leckagestrom ermöglicht, der dazu dient, einen Schlupf zwischen einem Antrieb und einem Abtrieb darzustellen. Ein nach außen abfließender Volumenstrom ist vorzugsweise proportional zu einer Differenzdrehzahl zwischen dem Antriebsaggregat und dem Getriebe. Durch den nach außen abfließenden Volumenstrom kann auf einfache Art und Weise ein momentenproportionaler Druck dargestellt werden. Der nach außen abfließende Volumenstrom kann vorteilhaft zur Kühlung verwendet und/oder mindestens einem weiteren Verbraucher zugeführt werden. Der abfließende Volumenstrom kann vorteilhaft zur Kühlung der Verdrängereinheit selbst verwendet werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fluidsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrieb ein Getriebe umfasst, das als automatisiertes Getriebe und/oder Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt ist. Bei der Ausführung als Doppelkupplungsgetriebe sind die Verdrängereinheit und das Getriebe doppelt vorhanden. Das Getriebe ist vorzugsweise als stufenlos verstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ausgeführt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fluidsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängereinheit als Flügelzellenmaschine beziehungsweise Flügelzellenpumpe oder als Zahnradmaschine beziehungsweise Zahnradpumpe, insbesondere Innenzahnrad- pumpe, Außenzahnradpumpe oder Gerotorpumpe, ausgeführt ist. Die Flügelzellenmaschine beziehungsweise Flügelzellenpumpe umfasst vorteilhaft einen Rotor, der direkt, oder unter Zwischenschaltung einer Antriebswelle, antriebsmäßig mit dem Antriebsaggregat verbunden ist. Darüber hinaus umfasst die Flügelzellenmaschine beziehungsweise Flügelzellenpumpe vorzugsweise ein Gehäuse, das drehfest mit einer Eingangswelle des Getriebes verbunden ist.

Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Fluidsystems.

Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch eine fluidische Verdrängereinheit für ein vorab beschriebenes Fluidsystem. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

Figur 1 eine vereinfachte Darstellung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Fluidsystem, das eine Verdrängereinheit umfasst und

Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verdrängereinheit als Flügelzellenmaschine im Längsschnitt.

In Figur 1 ist ein Antriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsaggregat 4 vereinfacht dargestellt. Bei dem Antriebsaggregat 4 handelt es sich zum Beispiel um eine Brennkraftmaschine, die über ein Getriebe 5 antriebsmäßig mit einer Antriebsachse 6 des Kraftfahrzeugs verbindbar ist. Die Antriebsachse 6 umfasst zum Beispiel ein Ausgleichsgetriebe, über welches ein Antriebsdrehmoment auf zwei angetriebene Räder 8, 9 übertragen wird.

Ein Fluidsystem 10 mit einer fluidischen Verdrängereinheit 14 ist antriebsmäßig zwischen das Antriebsaggregat 4 und das Getriebe 5 geschaltet. Die fluidische Verdrängereinheit 14 fördert aus einem Tank 15 über einen Fluideingang 16 Fluid zu einem Fluidausgang 18. Bei dem Fluid handelt es sich vorzugsweise um ein Hydraulikmedium, wie Hydraulikol. Daher kann das Fluidsystem 10 auch als Hydrauliksystem bezeichnet werden.

Durch einen Pfeil 21 mit zwei Spitzen ist angedeutet, dass das Antriebsaggregat 4

antriebsmäßig mit der hydraulischen Verdrängereinheit 14 verbunden ist. Durch einen weiteren Pfeil 22 mit zwei Spitzen ist angedeutet, dass die hydraulische Verdrängereinheit 14 abtriebsmäßig mit dem Getriebe 5 verbunden ist.

Die antriebsmäßige Verbindung zwischen dem Antriebsaggregat 5 und der Verdrängereinheit 14 kann zum Beispiel über eine Welle erfolgen. Die abtriebsmäßige Verbindung zwischen der Verdrängereinheit 14 und dem Getriebe 5 kann zum Beispiel über ein Gehäuse der Verdrängereinheit 14 erfolgen.

Durch einen Pfeil 24 ist eine interne Leckage angedeutet, die eine interne Regelung für einen zu- oder abfließenden Volumenstrom der hydraulischen Verdrängereinheit 14 darstellt. Durch die interne Leckage 24 kann eine offene Kupplung zwischen dem Antriebsaggregat 4 und dem Getriebe 5 dargestellt werden. Wenn die Leckage 24 minimiert wird, dann ist die Kupplung geschlossen.

Durch einen Pfeil 25 ist angedeutet, dass der mit Hilfe der Verdrängereinheit 14 aus dem Tank 15 angesaugte Volumenstrom, zumindest teilweise, einem Verbraucher zugeführt werden kann. Durch einen weiteren Pfeil 26 ist angedeutet, dass der Volumenstrom am Fluidaus- gang 18, ganz oder teilweise, als Kühlölstrom verwendet werden kann. Durch ein Rechteck 30 ist ein Steuerventil angedeutet, über das der am Fluidausgang 18 bereitgestellte Volumenstrom zwischen dem Verbraucher 25 und dem Kühlölstrom 26 aufgeteilt werden kann.

In Figur 2 ist eine Verdrängereinheit 40 im Längsschnitt dargestellt. Durch Pfeile 21 und 22 ist angedeutet, dass die Verdrängereinheit 40, ebenso wie die Verdrängereinheit 14 in Figur 1 , im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs antriebsmäßig zwischen ein Antriebsaggregat, wie eine Brennkraftmaschine, und einen Abtrieb, wie zum Beispiel ein Getriebe, insbesondere ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, geschaltet oder angeordnet werden kann.

Die Verdrängereinheit 40 ist als Flügelzellenmaschine beziehungsweise Flügelzellenpumpe mit einem Gehäuse 44 ausgeführt. Das Gehäuse 44 umfasst fünf fest miteinander verbundene Gehäusekörper 45, 46, 47, 48, 49.

In dem Gehäuse 45 ist eine Rotationsbaugruppe 50 angeordnet. Die Rotationsbaugruppe 50 umfasst einen Rotor 54 mit radial verlaufenden Schlitzen, in denen Flügel angeordnet sind. Der Rotor 54 mit den Flügeln ist in bekannter Art und Weise innerhalb eines Hubrings 55 drehbar angeordnet. Der Aufbau und die Funktion der Rotationsbaugruppe 50 ist an sich bekannt und zum Beispiel in der deutschen Patentschrift DE 195 31 701 C1 beschrieben.

Der Rotor 54 der Rotationsbaugruppe 50 wird über ein Antriebselement 58, zum Beispiel eine Antriebswelle, durch das Antriebsaggregat, insbesondere die Brennkraftmaschine, angetrieben, wie durch den Pfeil 21 angedeutet ist. In axialer Richtung ist die Rotationsbaugruppe 50 zwischen zwei Steuerplatten 61 , 62 angeordnet. Der Hubring 55 ist, wie durch den Pfeil 22 angedeutet ist, drehfest mit einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes verbunden.

Die in Figur 2 links angeordnete Steuerplatte 61 ist wie bei der bekannten Verdrängereinheit mit Umsteuerquerschnitten ausgestattet. Die in Figur 2 rechts angeordnete Steuerplatte 62 schafft im Unterschied zu der bekannten Verdrängereinheit eine Trennung zwischen der Rotationsbaugruppe 50 und einem Umsteuerdruckraum 65. Der Umsteuerdruckraum 65 wiederum ist durch eine Hubplatte 68 von einem Steuerdruckraum 66 getrennt.

Der Steuerdruckraum 66 steht über mindestens einen fluidischen Widerstand 69, insbesondere einen hydraulischen Widerstand 69, mit dem Umsteuerdruckraum 65 in Verbindung. Der hydraulische Widerstand 69 ist zum Beispiel als Blende ausgeführt und in Figur 2 nur durch zwei gestrichelte Linien angedeutet, die sich in axialer Richtung durch die Hubplatte 68 erstrecken.

Die Hubplatte 68 ist durch eine Federeinrichtung 70 in axialer Richtung gegen die Steuerplatte 62 vorgespannt. An der Hubplatte sind Schließkörper 71 angebracht, von denen in dem in Figur 2 dargestellten Schnitt zwei sichtbar sind. Die Schließkörper 71 dienen zur Darstellung einer Art Sitzventil, das durch die Hubplatte 68 realisiert ist.

In der dargestellten Stellung der Hubplatte 68 verschließen die Schließkörper 71 eine

Niederdruckverbindung 72, die den Umsteuerdruckraum 65 mit einem Niederdruckbereich der Verdrängereinheit 40 verbindet. Die Niederdruckverbindung 72 umfasst Niederdruckverbindungskanäle, von denen in Figur 2 zwei sichtbar sind.

Die beiden in Figur 2 sichtbaren Niederdruckverbindungskanäle sind durch die beiden in Figur 2 sichtbaren Schließkörper 71 verschlossen. Wenn sich die Hubplatte 68 in Figur 2 nach rechts, das heißt von der Steuerplatte 62 weg, bewegt, dann geben die Schließkörper 71 eine Verbindung zwischen dem Umsteuerdruckraum 65 in den Niederdruckbereich der Verdrängereinheit 40 frei. Dabei sind die Schließkörper 71 zum Beispiel als Dichtstifte ausgeführt, die in die Hubplatte 68 eingeschraubt oder eingepresst sind.

Die Steuerplatte 62 ist, im Unterschied zu der in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2012 219 361 A1 beschriebenen Verdrängereinheit, mit Hilfe eines Fixierelements 74 in axialer Richtung festgelegt. Der Begriff axial bezieht sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf eine Drehachse des Antriebselements 58. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zu der Drehachse des Antriebselements 58. Analog bedeutet radial quer zur Drehachse des Antriebselements 58. Der Umsteuerdruckraum 65 steht über eine Hochdruckverbindung 67 mit einem Hochdruckbereich der Verdrängereinheit 40 in Verbindung. Die Hochdruckverbindung 67 umfasst Hochdruckverbindungskanäle, von denen im in Figur 2 dargestellten Schnitt zwei sichtbar sind. Die Niederdruckverbindung 72 und die Hochdruckverbindung 67 dienen zur Darstellung der Umsteuerfunktion der Steuerplatte 62.

Das Fixierelement 74 ist durch ein Verstellelement 75 in verschiedenen axialen Positionen fixierbar. Das Verstellelement 75 ist vorzugsweise Teil einer Versuchsanordnung zur Erprobung der erfindungsgemäßen Verdrängereinheit 40. Bei einer Anwendung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ist die Verwendung des Verstellelements 75 sowie die Verwendung der Gehäusekörper 47 bis 49 nicht zwingend erforderlich oder kann sogar hinderlich sein.

Der Steuerdruckraum 66 ist über einen Steuerdruckanschluss 77 mit einem Steuerdruck beaufschlagbar. Der Umsteuerdruckraum 65 ist in axialer Richtung zwischen der Steuerplatte 62 und der Hubplatte 68 angeordnet. Radial außen wird der Umsteuerdruckraum 65 von einem Wandbereich 78 des Gehäusekörpers 46 begrenzt. Über eine entsprechende Verbindung, zum Beispiel in Form von mindestens einem Verbindungskanal, kann über den Wandbereich 78 auf einfache Art und Weise von der Verdrängereinheit 40 gefördertes Fluid, insbesondere Hydraulikmedium, entnommen und einem Verbraucher, wie einer Kühlung, zugeführt werden.

Über den Wandbereich 78 kann die Volumenstromentnahme der Verdrängereinheit 40 besonders vorteilhaft ohne direkte Beeinflussung des Steuerdrucks im Steuerdruckraum 66 erfolgen. Die örtliche beziehungsweise räumliche Trennung der Entnahmestelle von dem Steuerdruckraum 66 wird vorteilhaft durch die Anordnung und Gestaltung der Hubplatte 68 erreicht und hat sich bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen positiv auf die Regelbarkeit eines Fluidsystems mit der erfindungsgemäßen Verdrängereinheit 40 ausgewirkt.

Im Betrieb der Verdrängereinheit 40 wird durch das Zusammenwirken zwischen Rotor 54 und Hubring 55 Fluid, insbesondere Hydraulikmedium, wie Hydrauliköl, durch die Steuerplatte 62 hindurch in den Umsteuerdruckraum 65 verdrängt. Von dort aus kann es über den sitzventilar- tigen einstellbaren Widerstand mit den Schließkörpern 71 verlustarm zum Niederdruckbereich zurückgeleitet werden. Die Verstellung des Widerstand erfolgt dabei über die axiale Bewe- gung der Hubplatte 68 mit den Schließkörpern 71 . Die an der Hubplatte 68 befestigten Schließkörper 71 stellen zusammen mit der Steuerplatte 62 eine Art Sitzventil dar.

Zur Ansteuerung der Hubplatte 68 wird der umgesteuerte pulsationsarme Hochdruck verwendet. Der Hochdruck gelangt durch die blendenartigen Widerstände 69 in der Hubplatte 68 aus dem Umsteuerdruckraum 65 in den Steuerdruckraum 66. Wird dem Steuerdruckraum 66 über den Steuerdruckanschluss 77 Volumen entnommen, so kann durch den fluidischen, insbesondere hydraulischen Widerstand 69 Volumen nachströmen.

Aufgrund des Druckabfalls an den vorzugsweise als Blenden ausgeführten fluidischen Widerständen 69 ist der Druck in Strömungsrichtung vor der Hubplatte 68, das heißt in dem Umsteuerdruckraum 65, höher und verschiebt die Hubplatte 68 in öffnende Richtung, das heißt in Figur 2 nach rechts.

Wird dem Steuerdruckraum 66 kein Volumen entnommen, so stellt sich vor und hinter, das heißt in Figur 2 links und rechts, der Hubplatte 68 der gleiche Druck ein. Da die wirksame Fläche der Hubplatte 68 auf der dem Rotor 54 zugewandten Seite um die Fläche der Schließkörper beziehungsweise Dichtungsstifte kleiner ist, entsteht dann eine Kraft in schließender Richtung, also in Figur 2 nach links.

Die erfindungsgemäße Verdrängereinheit 40 kann grundsätzlich dort eingesetzt werden, wo eine Kupplung erforderlich ist, die schwingungsdämpfend wirkt, verschleißarm ist, über einen hydraulischen Widerstand feinfühlig einstellbar ist, aufgrund der integrierbaren Kühlfunktion längere Zeit im Schlupf betrieben werden und/oder durch einen abgezweigten Volumenstrom eine Pumpe einsparen kann.

Bezugszeichenliste

Antriebsstrang

Antriebsaggregat

Getriebe

Antriebsachse

angetriebenes Rad

angetriebenes Rad

Fluidsystem

fluidische Verdrängereinheit

Tank

Fluideingang

Fluidausgang

Pfeil

Pfeil

Pfeil

Pfeil

Pfeil

Rechteck

Verdrängereinheit

Gehäuse

Gehäusekörper

Gehäusekörper

Gehäusekörper

Gehäusekörper

Gehäusekörper

Rotationsbaugruppe

Rotor

Hubring

Antriebselement

Steuerplatte

Steuerplatte

Umsteuerdruckraum

Steuerdruckraum

Hochdruckverbindung

Hubplatte fluidischer Widerstand Federeinrichtung Schließkörper

Niederdruckverbindung Fixierelement

Verstellelement Steuerdruckanschluss Wandbereich