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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Speichern von Hydraulikfluid
eines Hydrauliksystems einer Getriebeeinrichtung sowie ein Verfahren
zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches
1 bzw. des Patentanspruches 28 näher
definierten Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeuggetriebe
gemäß der im
Oberbegriff des Patentanspruches 23 näher definierten Art.
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Um
sowohl den Verbrauch als auch Schadstoffemissionen von mit Verbrennungsmotoren
ausgeführten
und aus der Praxis bekannten Fahrzeugen reduzieren zu können, wird
die Verbrennungsmaschine bei verschiedenen Fahrzeugkonzepten in
geeigneten Betriebszuständen
eines Fahrzeuges abgeschaltet. Derartige Funktionen werden unter
anderem als Motor-Start-Stop-Funktionen
bezeichnet, die in Abhängigkeit
von Betriebszuständen
verschiedenster Fahrzeugkomponenten aktiviert oder deaktiviert werden
und selbst bei kurzen Fahrzeugstillständen ein Abschalten der Verbrennungsmaschine
auslösen.
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Um
einen herkömmlichen
Fahrbetrieb durch eine Motor-Start-Stop-Funktion nicht zu beeinträchtigen,
ist bei einer fahrerseitig angeforderten Weiterfahrt des Fahrzeuges,
insbesondere bei der Einfahrt in stark befahrene und vorfahrtberechtigte
Straßen, ein
kurzer Startvorgang der Verbrennungsmaschine und ein sofortiger
Kraftschlussaufbau in einem Getriebe des Fahrzeuges erforderlich.
Bei herkömmlich ausgeführten Automatgetrieben
oder automatisierten Schaltgetrieben, welche mit nasslaufenden Lamellenkupplungen
ausgeführt
sind, werden die Kupplungen über
eine Getriebepumpe im Wesentlichen nur bei laufendem Verbrennungsmotor
mit dem erforderlichen Ansteuerdruck versorgt. Beim Kraftschlussaufbau
im Getriebe ist zunächst
ein Lüftspiel
der zuzuschaltenden Kupplungen zu überwinden und anschließend sind
die zuzuschaltenden Kupplungen durch ein Anheben des Ansteuerdrucks
gemäß vorgegebener
Zuschaltkennlinien vollständig
zu schließen.
Der Ausgleich des Lüftspiels
einer Kupplung sowie deren Zuschaltung in den Kraftfluss eines Getriebes
wird durch Führen
eines bestimmten Hydraulikfluidvolumenstromes in einen Kolbenraum
der hydraulisch ansteuerbaren und zuzuschaltenden Kupplung erreicht,
welches von der durch die gestartete Verbrennungsmaschine angetriebenen
Getriebepumpe bereitzustellen ist.
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Sind
vor einer Wiederanfahrt des Fahrzeuges aufgrund der abgeschalteten
Verbrennungsmaschine mehrere Schaltelemente einer Getriebeeinrichtung
geöffnet
und für
die Wiederanfahrt des Fahrzeuges zu schließen, verlängert sich die Zeit zwischen
dem Beginn des Startvorganges der Verbrennungsmaschine und dem Zeitpunkt,
zu welchem der Kraftschluss im Getriebe vollständig hergestellt ist, unter
Umständen
derart, dass ein mit einer Motor-Start-Stop-Funktion ausgeführtes Fahrzeug nicht in einem
angestrebten Umfang betrieben werden kann.
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Damit
Fahrzeuge mit herkömmlich
ausgebildeten Getriebeeinrichtungen mit implementierter Motor-Start-Stop-Funktion
trotzdem in gewünschter
Art und Weise betrieben werden können,
ist bei an sich bekannten Fahrzeugen neben der Getriebehauptpumpe
eine weitere elektromotorisch betriebene Hydraulikpumpe vorgesehen,
deren Fördervolumen
von der Drehzahl der Verbrennungsmaschine unabhängig ist und die bei fehlender
Druckversorgung über die
Getriebehauptpumpe der Getriebeeinrichtung im Hydrauliksystem zumindest
einen Druck erzeugt, mittels dem das Lüftspiel der jeweils zur Herstellung des
Kraftschlusses im Getriebe zuzuschaltenden Kupplungen ausgleichbar
ist.
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Nachteilhafterweise
führt die
vorbeschriebene Ausgestaltung einer Getriebeeinrichtung mit einer von
der Verbrennungsmaschine antreibbaren Getriebehauptpumpe und einer
elektromotorisch antreibbaren Zusatzpumpe im Vergleich zu Getriebeeinrichtungen,
die ohne Zusatzpumpe ausgebildet sind, zu einer Verschlechterung
des Getriebewirkungsgrades und zu einer Erhöhung der Herstellkosten einer
Getriebeeinrichtung. Des Weiteren führt die Stromaufnahme der aktiven
Zusatzpumpe zu einer unerwünschten
Bordnetzbelastung. Zusätzlich
wird durch die Anordnung der vorzugsweise extern des Gehäuses einer
Getriebeeinrichtung vorgesehenen Zusatzpumpe ein Bauraumbedarf im
Fahrzeug und ein konstruktiver Aufwand aufgrund der hydraulischen
Anbindung der Zusatzpumpe an das Hydrauliksystem der Getriebeeinrichtung
und der elektrischen Anbindung der Zusatzpumpe an das elektrische
Steuer- und Regelsystem eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges
in unerwünschtem
Umfang erhöht.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung
zum Speichern von Hydraulikfluid eines Hydrauliksystems einer Getriebeeinrichtung
und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung sowie
ein Fahrzeuggetriebe mit einer solchen Vorrichtung zur Verfügung zu stellen,
mittels welchen die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile
von insbesondere mit Motor-Start-Stop-Funktionen ausgeführten Fahrzeugen auf
einfache und kostengünstige
Art und Weise vermieden werden.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches
1, mit einem Fahrzeuggetriebe gemäß den Merkmalen des Patentanspruches
23 und mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches
28 gelöst.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Speichern von Hydraulikfluid eines Hydrauliksystems einer Getriebeeinrichtung
mit wenigstens einem von einer Gehäuseeinrichtung und einer Begrenzungseinrichtung
begrenzten und mit einem Hydrauliksystem zum Austausch von Hydraulikfluid
in Wirkverbindung bringbaren Speicherraum, dessen Volumen in Abhängigkeit
eines Betriebszustandes der Begrenzungseinrichtung und/oder der
Gehäuseeinrichtung zwischen
einem Minimum und einem Maximum variierbar ist, sind die Begrenzungseinrichtung
und/oder die Gehäuseeinrichtung
von einer Halteeinrichtung wenigstens in dem zu dem Maximum des
Volumens des Speicherraumes äquivalenten
Betriebszustand entgegen eines Rückstellbestrebens
der Gehäuseeinrichtung
und/oder der Begrenzungseinrichtung ausgehend von einem Betriebszustand,
der von dem zu dem Minimum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten
Betriebszustand der Gehäuseeinrichtung
und/oder der Begrenzungseinrichtung verschieden ist, in Richtung
ihres zu dem Minimum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten
Betriebszustandes haltbar.
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Damit
ist ein zur Ansteuerung von Schaltelementen einer Getriebeeinrichtung
vorgesehenes definiertes Hydraulikfluidvolumen drucklos im Speicherraum
zwischenspeicherbar und betriebszustandsabhängig durch halteeinrichtungsseitige
Freigabe der Begrenzungseinrichtung und/oder der Gehäuseeinrichtung
aufgrund des Rückstellbestrebens
der Gehäuseeinrichtung
und/oder der Begrenzungseinrichtung in das Hydrauliksystem der Getriebeeinrichtung mit
definiertem Druck einleitbar.
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Mit
Hilfe der Halteeinrichtung sind die Gehäuseeinrichtung und/oder die
Begrenzungseinrichtung vorzugsweise in allen Betriebszuständen zwischen
dem zu dem Maximum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten
Betriebszustand und dem zu dem Minimum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten
Betriebszustand haltbar, so dass in der Vorrichtung zum Speichern
von Hydraulikfluid ein Hydraulikfluidvolumen speicherbar ist, welches
nicht dem maximal speicherbaren Hydraulikfluidvolumen der Vorrichtung
entspricht. Gleichzeitig ist die aktivierte Halteeinrichtung in
solchen Betriebszuständen
der Gehäuseeinrichtung
und/oder der Begrenzungseinrichtung lösbar und das im Speicherraum
gespeicherte Hydraulikfluidvolumen aufgrund des Rückstellbestrebens
der Gehäuseeinrichtung
und/oder der Begrenzungseinrichtung an das Hydrauliksystem unter
Druck abgebbar.
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Durch
die einen Zusatzspeicher eines Hydrauliksystems einer Getriebeeinrichtung
darstellende Vorrichtung zum Speichern von Hydraulikfluid besteht
auf einfache Art und Weise die Möglichkeit,
eine von einer Verbrennungsmaschine eines Fahrzeuges angetriebene
hydraulische Getriebepumpe während eines
Startvorganges der Verbrennungsmaschine dahingehend zu unterstützen, dass
dem Hydrauliksystem während
eines Startvorganges der Verbrennungsmaschine insgesamt ein Hydraulikfluidvolumen
zugeführt
wird, welches für
einen Kraftschlussaufbau im Bereich der Getriebeeinrichtung innerhalb einer
vordefinierten Zuschaltzeit erforderlich ist.
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Die über die
erfindungsgemäße Vorrichtung zum
Speichern von Hydraulikfluid eines Hydrauliksystems zusätzliche
Versorgung des Hydrauliksystems einer Getriebeeinrichtung erfolgt
dabei vorzugsweise so schnell, dass keine für einen Fahrer spürbare Verzögerung des
Kraftschlussaufbaus im Antriebsstrang eines Fahrzeugs auftritt.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Speichern von Hydraulikfluid eines Hydrauliksystems einer Getriebeeinrichtung
ist die Begrenzungseinrichtung als ein in der wenigstens bereichsweise
als Zylinder ausgeführten
Gehäuseeinrichtung
zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung
längsverschieblich
angeordnetes Kolbenelement ausgebildet und der Speicherraum von
dem Kolbenelement und dem Zylinderbereich der Gehäuseeinrichtung
begrenzt, der während
einer Bewegung des Kolbenelements in Richtung seiner ersten Endstellung
verkleinert und während
einer Bewegung des Kolbenelements in Richtung der zweiten Endstellung
vergrößert wird.
Diese Ausgestaltung der Vorrichtung weist einen konstruktiv einfachen
Aufbau auf und ist kostengünstig
herstellbar.
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Bei
einer Weiterbildung der als Kolben-Zylindereinheit ausgeführten erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist das Kolbenelement in Richtung seiner ersten Endstellung durch
eine in einem auf der dem Speicherraum abgewandten Seite des Kolbens
angeordneten Raum vorgesehene Federeinrichtung angefedert, womit
das Rückstellbestreben
der Begrenzungseinrichtung ausgehend von einem Betriebszustand,
der von dem zu dem Minimum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten
Betriebszustand verschieden ist, in Richtung seines zu dem Minimum des
Volumens des Speicherraumes äquivalenten
Betriebszustandes durch die Federeinrichtung bzw. deren Federkraft
realisiert ist.
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Alternativ
hierzu oder in Kombination dazu ist es bei vorteilhaften Weiterbildungen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
vorgesehen, dass das Rückstellbestreben
der Gehäuseeinrichtung
und/oder der Begrenzungseinrichtung jeweils in Richtung ihres zu dem
Minimum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten Betriebszustandes
wenigstens teilweise aufgrund einer während eines Überganges
von dem zu dem Minimum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten
Betriebszustandes in Richtung des zu dem Maximum des Volumens des
Speicherraumes äquivalenten
Betriebszustandes auftretenden reversiblen Verformung der Gehäuseeinrichtung und/oder
der Begrenzungseinrichtung erzeugbar ist.
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Das
bedeutet, dass die Begrenzungseinrichtung und/oder die Gehäuseeinrichtung
während
eines Befüllvorganges
der Vorrichtung, der mit einer Vergrößerung des Volumens des Speicherraumes einhergeht,
durch den Befülldruck
reversibel verformt werden und in der Begrenzungseinrichtung und/oder der
Gehäuseeinrichtung
derartige innere Spannungen erzeugt werden, deren Abbau ein Ausschieben des
im Speicherraum gespeicherten Hydraulikfluidvolumens in Richtung
des Hydrauliksystems einer Getriebeeinrichtung führt. Der Abbau der inneren Spannungen
der Begrenzungseinrichtung und/oder Gehäuseeinrichtung wird durch die
aktivierte Halteeinrichtung, welche die Begrenzungseinrichtung und/oder
die Gehäuseeinrichtung
entgegen ihres Rückstellbestrebens
in dem zu dem Maximum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten
Betriebszustand hält,
verhindert, wobei der Abbau der inneren Span nungen durch eine entsprechend
an der Begrenzungseinrichtung und/oder der Gehäuseeinrichtung angreifende
Federeinrichtung unterstützbar
ist.
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Die
Federeinrichtung kann bei einer vorteilhaften Weiterbildung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit einer Schraubenfeder, einem Tellerfederpaket oder dergleichen
sowie als eine Gasdruckfeder ausgeführt sein oder in Abhängigkeit
des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles auch eine Kombination der
vorgenannten Federarten aufweisen.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind die Gehäuseeinrichtung
und/oder die Begrenzungseinrichtung derart ausgeführt, dass
sie bei einem positiven Druckgefälle zwischen
dem Hydrauliksystem und dem Speicherraum der Vorrichtung und bei
entsprechender Wirkverbindung zwischen dem Speicherraum und dem Hydrauliksystem
jeweils in ihren zu dem Maximum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten
Betriebszustand überführbar sind.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Fahrzeuggetriebe
mit einem Hydrauliksystem, einem Ölsumpf und einer Vorrichtung
gemäß einem
der Ansprüche
1 bis 22 entspricht das maximale Volumen des Speicherraumes der
Vorrichtung wenigstens einem Befüllvolumen
oder einem Betätigungsvolumen
eines hydraulisch ansteuerbaren Schaltelements. Damit ist gewährleistet,
dass beispielsweise ein als Schaltkupplung oder Schaltbremse ausgeführtes Schaltelement
während
eines Startvorganges einer Verbrennungsmaschine, während dem
eine von der Verbrennungsmaschine angetriebene Getriebehauptpumpe ein
nur geringes Fördervolumen
aufweist, innerhalb eines vordefinierten Zeitraumes vollständig befüllt oder
sogar zugeschaltet ist und ein Fahrzeug am Ende eines Startvorgangs
der Verbrennungsmaschine in gewünschter
Art und Weise betrieben werden kann.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Betreiben einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis
22 in einem Fahrzeug mit wenigstens einer hydraulisch ansteuerbaren
Baugruppe wird der Rastmechanismus der Halteeinrichtung bei Vorliegen einer
Anforderung zum Führen
des Hydraulikfluides aus dem Speicherraum in das Hydrauliksystem deaktiviert,
um ein Schaltelement mit dem im Speicherraum der Vorrichtung nach
der Erfindung zwischengespeicherten Hydraulikfluidvolumen betriebszustandsabhängig ansteuern
zu können.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Patentansprüchen
und den unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen
Ausführungsbeispielen.
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Es
zeigt:
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1 eine
stark schematisierte Darstellung eines Fahrzeuges, welches mit einem
Fahrzeuggetriebe und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgebildet
ist;
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2 eine
stark schematisierte Längsschnittansicht
eines ersten Ausführungsbeispieles
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
wobei sich eine Begrenzungseinrichtung der Vorrichtung in einem
zu einem Minimum eines Volumens eines Speicherraumes äquivalenten
Betriebszustand befindet;
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3 die
Vorrichtung gemäß 2,
wobei sich die Begrenzungseinrichtung in einem zu einem Maximum
des Volumens des Speicherraumes äquivalenten
Betriebszustand befindet;
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4 eine
Weiterbildung des in 2 und 3 dargestellten
ersten Ausführungsbeispieles der
erfindungsgemäßen Vorrichtung,
die mit einem Hydraulikfluidspeicher wirkverbunden ist;
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5 ein
drittes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einer 2 bis 4 entsprechenden
Darstellung, wobei eine Halteeinrichtung der Vorrichtung hydraulisch
ansteuerbar ist;
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6 ein
viertes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
bei der sich die Begrenzungseinrichtung und die Halteeinrichtung
in dem zu dem Maximum des Volumens des Speicherraums äquivalenten
Betriebszustandes der Begrenzungseinrichtung wenigstens teilweise
in axialer Erstreckung der Vorrichtung überdecken;
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7 ein
fünftes
Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
wobei eine zwischen der Begrenzungseinrichtung und der Gehäuseeinrichtung
angeordnete Federeinrichtung zwei ineinander geschachtelte und in
Reihe geschaltete Federelemente aufweist;
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8 ein
sechstes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
welches sich von dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in der Gestaltung der Anschläge
der Federelemente unterscheidet;
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9 ein
siebtes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
welches eine Weiterbildung des in 8 dargestellten
Ausführungsbeispieles
darstellt;
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10 einen
Verlauf der Drehzahl der Verbrennungsmaschine des Fahrzeuges gemäß 1, eine
Förderkennlinie
der Getriebepumpe, einen Verlauf des von der Vorrichtung in das
Hydrauliksystem der Getriebeeinrichtung über der Zeit zugeführten Hy draulikfluidvolumenstromes
und den Verlauf einer Summe des aus dem von der Hydraulikpumpe geförderten
Hydraulikfluidvolumenstromes und des von der Vorrichtung in das
Hydrauliksystem eingespeisten Hydraulikfluidvolumenstromes;
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11 einen
Verlauf der Drehzahl der Verbrennungsmaschine des Fahrzeuges gemäß 1, einen
Verlauf des von der Vorrichtung bei gelöster Halteeinrichtung erzeugten
Druckes, einen Druckverlauf im Hydrauliksystem, der allein von der
Hydraulikpumpe erzeugt wird, und einen Druckverlauf im Hydrauliksystem,
der gemeinsam von der Hydraulikpumpe und der Vorrichtung zum Speichern
von Hydraulikfluid erzeugt wird;
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12 eine
stark schematisierte Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispieles
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
welche jeweils zwei miteinander zusammen wirkende Begrenzungseinrichtungen
und Gehäuseeinrichtungen
aufweist, die von einer gemeinsamen Halteeinrichtung in ihren jeweils zu
dem Maximum des Speicherraumes äquivalenten Betriebszuständen haltbar
sind;
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13a ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
bei welchem die Halteeinrichtung als eine Kugelrastierung ausgeführt ist;
und
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13b die Vorrichtung zum Speichern von Hydraulikfluid
gemäß 13a in entleertem Zustand.
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1 zeigt
eine stark schematisierte Darstellung eines Fahrzeuges 1,
welches in an sich bekannter Art und Weise mit einer Verbrennungsmaschine 2 und
einer Getriebeeinrichtung 3 ausgeführt ist. Die Getriebeeinrichtung 3 kann grundsätzlich jedes
aus der Praxis bekannte automatisierte Handschaltgetriebe oder Automatgetriebe
sein, welches mit hydraulisch ansteuerbaren Schaltelementen 25, 26,
wie beispielsweise reibschlüssigen
Lamellenkupplungen oder Lamellenbremsen ausgebildet sind.
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Die
Getriebeeinrichtung 3 bzw. das Fahrzeuggetriebe ist vorliegend
mit einem in 2 stark schematisiert dargestellten
Hydrauliksystem 19, einem Ölsumpf 4 und einer
Vorrichtung 5 zum Speichern von Hydraulikfluid des Hydrauliksystems 19 der
Getriebeeinrichtung 3 ausgebildet, wobei die Vorrichtung 5 in
der in 1 dargestellten Art und Weise in einem hydraulischen
Schaltgerät 6 des
Fahrzeuggetriebes 3 angeordnet ist. Alternativ hierzu ist
die Vorrichtung zum Speichern von Hydraulikfluid gemeinsam mit dem
Schaltgerät
auch oberhalb des Füllstandes
des Ölsumpfes 4 anordenbar,
wobei diese Anordnung der Vorrichtung und des Schaltgerätes jeweils
unter den Bezugszeichen 5' bzw. 6' in 1 näher dargestellt
ist.
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Wiederum
alternativ hierzu ist die Vorrichtung zum Speichern von Hydraulikfluid
auch an anderer Stelle außerhalb
oder innerhalb der Getriebeeinrichtung 3 und räumlich von
dem Schaltgerät 6 getrennt
anordenbar, wobei eine der letztgenannten Anordnungsmöglichkeiten
in 1 unter dem Bezugszeichen 5'' näher gezeigt ist.
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Für eine Verbrauchsoptimierung
und eine Reduzierung von Schadstoffemissionen des Fahrzeuges 1 ist
eine sogenannte Motor-Start-Stop-Funktion vorgesehen, mittels welcher
die Verbrennungsmaschine 2 in vordefinierten Betriebszuständen des Fahrzeuges 1 abgeschaltet
wird und bei Vorliegen eines oder mehrerer vordefinierter Startkriterien
wieder gestartet wird.
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So
wird die Verbrennungsmaschine 2 beispielsweise bei aktiviertem
Bremslicht und im Fahrzeugstillstand und/oder bei fahrerseitig betätigtem Kupplungspedal
selbst während
sehr kurzer Stillstandsphasen des Fahrzeuges bei Vorliegen einer Wählhebelposition "D" für
Vorwärtsfahrt
abgeschaltet und bei Vorliegen verschiedener Startkriterien, wie beispielsweise
bei Unterschreiten einer Bremsdruckschwelle, bei einem Lösen der
Fahrzeugbremse, bei deaktiviertem Bremslicht, bei einer fahrseitigen Wählhebelbetätigung in
eine Position, in der ein Start der Verbrennungsmaschine 2 angefordert
wird, bei einer Betätigung
des Gaspedals größer oder
kleiner als ein Schwellwert, bei einer steuersystemseitigen Ankündigung
eines Startvorganges der Verbrennungsmaschine, bei Vorliegen einer
Abtriebsdrehzahl größer oder
kleiner eines Schwellwertes, bei Vorliegen einer vordefinierten
Ladebilanz eines elektrischen Speichers des Fahrzeuges oder in Abhängigkeit
von Komfortkriterien, wie eine Anforderung zur Klimatisierung der
Fahrgastzelle, wieder gestartet.
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Die
der Getriebeeinrichtung 3 zugeordnete Vorrichtung 5 zum
Speichern von Hydraulikfluid des Hydrauliksystems 19 der
Getriebeeinrichtung 3 ist in einer stark schematisierten
Längsschnitteinzelansicht
in 2 gezeigt. Die Vorrichtung 5 ist mit
einer Gehäuseeinrichtung 7 und
einer Begrenzungseinrichtung 8 ausgebildet, die einen mit
dem Hydrauliksystem 19 der Getriebeeinrichtung 3 verbindbaren Speicherraum 9 begrenzen,
dessen Volumen in Abhängigkeit
eines Betriebszustandes der Begrenzungseinrichtung 8 zwischen
einem Minimum und einem Maximum variierbar ist. Die Begrenzungseinrichtung 8 ist
als ein in der wenigstens bereichsweise als Zylinder ausgeführten Gehäuseeinrichtung 7 zwischen
einer in 2 dargestellten ersten Endstellung
und einer in 3 dargestellten zweiten Endstellung
längsverschieblich
angeordnetes Kolbenelement ausgebildet, wobei der Speicherraum 9 jeweils von
dem Kolbenelement 8 und dem Zylinderbereich der Gehäuseeinrichtung 7 begrenzt
ist. Das Volumen des Speicherraumes 9 wird während einer
Bewegung des Kolbenelementes 8 in Richtung seiner ersten
Endstellung verkleinert und während
einer Bewegung in Richtung seiner zweiten Endstellung vergrößert.
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Des
Weiteren begrenzen das Kolbenelement 8 und die Gehäuseeinrichtung 7 im
Inneren der Gehäuseeinrichtung 7 auf
der dem Speicherraum 9 ab gewandten Seite des Kolbenelementes 8 einen Raum 10,
in welchem eine Federeinrichtung 11 angeordnet ist.
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Die
Federeinrichtung 11 umfasst vorliegend ein als Schraubenfeder
ausgeführtes
Federelement 11A, welches einenends an der dem Speicherraum 9 abgewandten
Stirnfläche
des Kolbenelementes 8 und anderenends an einer Stirnfläche eines
Gehäuseteiles 7A der
Gehäuseeinrichtung 7 anliegt
und im Betrieb der Vorrichtung 5 als Druckfeder wirkt.
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In
dem Gehäuseteil 7A ist
eine Halteeinrichtung 12 angeordnet, mittels welcher die
Begrenzungseinrichtung bzw. das Kolbenelement 8 in dem zu
dem Maximum des Volumens des Speicherraumes 9, d. h. in
der zweiten Endstellung des Kolbenelementes 8, entgegen
eines Rückstellbestrebens
des Kolbenelementes 8 ausgehend von einem Betriebszustand,
der von dem zu dem Minimum des Volumens des Speicherraumes 9 äquivalenten
Betriebszustand des Kolbenelementes 8 verschieden ist,
in Richtung des zu dem Minimum des Volumens des Speicherraumes 9 äquivalenten
Betriebszustandes des Kolbenelementes haltbar ist, wobei das Rückstellbestreben
des Kolbenelementes 8 bei dem in 2 und 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel der
Vorrichtung 5 durch die mit dem Kolbenelement 8 und
der Gehäuseeinrichtung 7 bzw.
dem Gehäuseteil 7A zusammenwirkenden
Federeinrichtung 11 zur Verfügung gestellt wird.
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Die
Halteeinrichtung 12 ist vorliegend vollständig in
dem Gehäuseteil 7A angeordnet,
welches nach der Montage der Halteeinrichtung 12 in dem Gehäuseteil 7A an
die Gehäuseeinrichtung 7 in
nicht näher
dargestellter Art und Weise als Modul mittels einer Verschraubung
befestigt wird, wobei das Gehäuseteil 7A zum
Einführen
des Kegelstumpfbereiches 8D mit einer einen dafür entsprechenden Durchmesser
aufweisenden Durchgangsbohrung 24 ausgebildet ist.
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Das
Kolbenelement 8 ist im Bereich seiner dem Raum 10 zugewandten
Seite mit einem gegenüber
einem Führungsbereich 8A,
dessen Außendurchmesser
prinzipiell dem Innendurchmesser des Zylinderbereiches der Gehäuseeinrichtung 7 entspricht,
mit einem gegenüber
dem Führungsbereich 8A reduzierten
Außendurchmesser
ausgeführten Kolbenbereich 8B ausgebildet,
an den sich wiederum ein Bolzenelement 8C anschließt. In seinem
dem Kolbenbereich 8B abgewandten Endbereich ist das Bolzenelement 8C hutartig
mit einem Kegelstumpfbereich 8D ausgebildet, wobei die
Kegelfläche
des Kegelstumpfbereiches 8D der Halteeinrichtung 12 zugewandt
ist und in der nachbeschriebenen Art und Weise bei einer Bewegung
des Kolbenelementes 8 ausgehend von seiner ersten Endstellung
in Richtung seiner zweiten Endstellung zur Vermeidung von Klemmen
mit Führungsschrägen mehrerer
Rastelemente 12A, 12B, der Halteeinrichtung 12 entsprechend
zusammenwirkt.
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Ein
Außendurchmesser
der Federeinrichtung 11A ist vorliegend kleiner als ein
Innendurchmesser des Zylinderbereiches der Gehäuseeinrichtung 7,
so dass bei einem Stauchen des Federelementes 11A ein aneinanderreiben
zwischen dem Federelement 11A und der Gehäuseeinrichtung 7 sicher
vermieden ist. Des Weiteren sind ein Innendurchmesser des Federelementes 11A und
ein Außendurchmesser
des Kolbenbereiches 8B des Kolbenelementes 8 derart
aufeinander abgestimmt, dass eine Mantelfläche des Kolbenbereiches 8B eine Führungs-
und Stützfläche für das Federelement 11A ausbildet
und ein unerwünschtes
Ausbeulen des Federelementes 11A in seinem stärksten Stauchzustand
sicher vermieden ist. Damit wird ein Klemmen zwischen dem Federelement 11A und
der Gehäuseeinrichtung 7 unterbunden
und eine einwandfreie Funktionsweise der Vorrichtung 5 gewährleistet.
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Zusätzlich ist
eine axiale Länge
des Kolbenbereiches 8B derart ausgeführt, dass ein maximales Stauchmaß des Federelementes 11A nicht überschritten
wird und eine plastische Verformung des Federelementes 8A,
welche das Betriebsverhalten der Vorrichtung 1 nachteilig
beeinflussen würde,
vermieden ist.
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Die
Halteeinrichtung 12 umfasst vorliegend einen Rastmechanismus 13,
der im Wesentlichen die einenends um gehäusefeste Drehpunkte 14A und 14B drehbar
ausgeführten
und anderenends jeweils mit mit dem Kegelstumpfbereich 8D zur
Vermeidung von Klemmen zusammenwirkenden korrespondierenden Führungsschrägen 12A1 und 12B1 ausgebildeten
Rastelemente 12A und 12B aufweist.
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Zusätzlich umfasst
der Rastmechanismus 13 auch einen die Halteinrichtung 12 in
stromlosen Zustand eines elektromagnetischen Aktors 15 deaktivierenden
Betätigungsstößel 16,
der im Bereich seines dem Begrenzungselement bzw. dem Kolbenelement 8 abgewandten
Endes von einer weiteren Federeinrichtung 17 in Richtung
einer die Halteeinrichtung 12 deaktivierenden Stellung
angefedert ist und in bestromten Zustand des elektromagnetischen
Aktors 15 entgegen der Federkraft der weiteren Federeinrichtung 17 mit
seiner dem Kolbenelement 8 abgewandten Seite gegen einen
Anschlagbereich 18 des Gehäuseteiles 7A gedrückt ist.
In der letztgenannten Stellung des Betätigungsstößels 16 ist der Betätigungsstößel 16 mit
einem Kopfbereich 16A aus einem Wirkbereich geführt, in
dem der Betätigungsstößel 16 mit
seinem Kopfbereich 16A mit weiteren Führungsschrägen 12A2 und 12B2 der
Rastelemente 12A, 12B zusammenwirkt und die Rastelemente 12A und 12B in
der in 2 dargestellten Art und Weise um die Drehpunkte 14A und 14B in
Bezug auf eine Rotationsachse 19 der Vorrichtung 5 radial
nach außen
verschwenkt, so dass keine Überdeckung
zwischen den Rastelementen 12A und 12B und dem
Kegelstumpfbereich 8D gegeben ist.
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Der
bestromte Zustand des elektromagnetischen Aktors 15 sowie
der aktivierte Zustand der Halteeinrichtung 12 sind in 3 gezeigt,
wobei die Rastelemente 12A und 12B in dargestellter
Art und Weise in der zweiten Endstel lung des Kolbenelementes 8 mit
ihren Führungsschrägen 12A1 und 12B1 hinter
dem Kegelstumpfbereich 8D einfallen. Bei einer Bewegung
des Kolbenelementes 8 in Richtung seiner ersten Endstellung
kommen die Rastelemente 12A und 12B an der dem
Betätigungsstößel 16 abgewandten
rückseitigen
Stirnfläche
des Kegelstumpfbereiches 8D zum Anliegen und halten das
Kolbenelement 8 in einem zu dem Maximum des Volumens der
Speicherraumes 9 äquivalenten
Betriebszustand entgegen des Rückstellbestrebens
des Kolbenelementes 8 bzw. der Federeinrichtung 11 bzw.
in seiner zweiten Endstellung.
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Der
Speicherraum 9 ist vorliegend sowohl mit dem Hydrauliksystem 19 der
Getriebeeinrichtung 3 als auch mit der Getriebepumpe 20 der
Getriebeeinrichtung 3 verbunden, wobei zwischen dem Speicherraum 9 und
dem Hydrauliksystem 19 bzw. der Getriebepumpe 20 ein
in Befüllrichtung
des Speicherraumes 9 sperrendes Rückschlagventil 21 und eine
das Rückschlagventil 21 umgehende
Bypassleitung 22 vorgesehen ist, welche mit einer Drosseleinrichtung 23 ausgeführt ist.
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Ausgehend
von dem in 2 dargestellten Zustand der
Vorrichtung 5, zu welchem sich das Kolbenelement 8 in
seiner ersten Endstellung befindet, die einen zu dem Minimum des
Volumens des Speicherraumes 9 äquivalenten Betriebszustand
darstellt, wird die Vorrichtung 5 bzw. dessen Speicherraum 9 bei
entsprechendem Fördervolumen
der Getriebepumpe 20 entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 11 über die
Bypassleitung 22 und die Drosseleinrichtung 23 befüllt, wobei
das Kolbenelement 8 in seiner zweiten Endstellung, im Bereich
einer der Halteeinrichtung 12 zugewandten Stirnfläche des
Kolbenbereiches 8B an dem Gehäuseteil 7A zum Anliegen
kommt. In dieser Stellung des Kolbenelementes 8 sind die
einander zugewandten Flächen der
Rastelemente 12A und 12B und des Kegelstumpfbereiches 8D zueinander
beabstandet, da eine Länge
des Bolzenelementes 8C zur Reduzierung von während der
Herstellung der einzelnen Bauteile der Vorrichtung 5 zu
berücksichtigenden Festigungstoleranzen
größer als
für eine
Aktivierung der Halteeinrichtung 12 ist und eine sichere
Aktivierung der Halteeinrichtung 12 gewährleistet ist.
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Sinkt
der hydraulische Druck im Speicherraum 9 aufgrund der aktivierten
Motor-Start-Stop-Funktion bei abgeschalteter Verbrennungsmaschine 2 und
nicht mehr fördernder
Getriebepumpe 20 ab, wird das Kolbenelement 8 ab
unterschreiten eines Druckwertes von der Federeinrichtung 11 in
Richtung seiner ersten Endstellung verschoben, bis die einander
zugewandten Stirnflächen des
Kegelstumpfbereichs 8D und der Rastelemente 12A und 12B zum
Anliegen kommen. Die in aktiviertem Zustand der Halteeinrichtung 12 aneinander
anliegenden Stirnflächen
des Kegelstumpfbereiches 8D und der Rastelemente 12A und 12B sind
vorzugsweise jeweils in Bezug auf eine senkrecht zur Rotationsachse 19A der
Vorrichtung 5 stehenden Ebene mit einer derartigen Schräge ausgeführt, dass
ein selbsttätiges
Lösen der
Halteeinrichtung 12 sicher vermieden ist und eine von der
weiteren Federeinrichtung 17 aufzubringende Lösekraft
nicht derart groß ist,
dass die Funktionsweise der Vorrichtung 5 durch Klemmen
im Bereich zwischen dem Kegelstumpfbereich 8D und des Rastelementen 12A und 12B beeinträchtigt wird.
Dem Fachmann ist ersichtlich, dass die Magnetkraft des elektromagnetischen
Aktors 15 die Lösekraft
zumindest reduzieren kann.
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Mittels
des Rückschlagventiles 21 und
der Drosseleinrichtung 23 in der Bypassleitung 22 besteht
auf einfache Art und Weise die Möglichkeit,
die Vorrichtung 5 von der fördernden Getriebepumpe 20 über eine
Systemdruck führende
Hydraulikleitung des Hydrauliksystems 19 der Getriebeeinrichtung 3, der
beispielsweise 15 bar und höher
sein kann, gedämpft
zu versorgen. Dadurch sind die Bauteile der Vorrichtung 5 lediglich
für einen über die
Drosseleinrichtung 23 einstellbaren und entsprechend geringeren
Befülldruck
auszulegen.
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Die
Drosseleinrichtung 23 bewirkt zusätzlich, dass der Systemdruck
des Hydrauliksystems 9 während der Befüllung der
Vorrichtung 5 aufgrund der durch die Drosseleinrichtung 23 verzögerten Bewegung
des Kolbenelementes 8 während
der Befüllung der
Vorrichtung 5 nicht in einem die Funktionsweise der Getriebeeinrichtung 3 negativ
beeinflussenden Umfang verändert
wird.
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Ist
der Speicherraum 9 in der in 3 dargestellten
Art und Weise vollständig
befüllt
und wird die Verbrennungsmaschine von der Motor-Start-Stop-Funktion abgeschaltet,
wird das Kolbenelement 8 von der Halteeinrichtung 12 wenigstens
annähernd
in seiner zweiten Endstellung gehalten, wobei der im Speicherraum 9 während des
Befüllvorganges
des Speicherraumes 9 aufgebaute Fülldruck über das Rückschlagventil 21 bei
entsprechendem positivem Druckgefälle zwischen dem Speicherraum 9 und
dem Hydrauliksystem 19 abfällt und das im Speicherraum 9 gespeicherte
Hydraulikfluidvolumen im Wesentlichen drucklos vorgehalten wird.
Damit werden auf einfache und kostengünstige Art und Weise aufwendige
Abdichtmaßnahmen
des Speicherraumes 9 vermieden.
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Um
jedoch ein Leerlaufen des Speicherraumes 9 bei abgeschalteter
Verbrennungsmaschine 2 und damit bei nicht fördernder
Getriebepumpe 20 zu vermeiden, ist die Vorrichtung 5 auf
einfache Art und Weise unterhalb des Füllstandes des Ölsumpfes 4 der
Getriebeeinrichtung 3 anzuordnen, da der Speicherraum 9 dann
ohne weitere konstruktive Maßnahmen
aufgrund des hydrostatischen Druckes vollständig befüllt bleibt.
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Ergeht
eine steuersystemseitige Anforderung für einen Startvorgang der Verbrennungsmaschine 2 wird
eine Bestromung des elektromagnetischen Aktors 15 unterbrochen
und der Betätigungsstößel 16 von
der weiteren Federeinrichtung 17 in seine die Halteeinrichtung 12 deaktivierende
Stellung, in der die Rastelemente 12A und 12B aus
dem Eingriff mit dem Kegelstumpfbereich 8D des Kolbenelementes 8 geführt werden,
verschoben. Gleichzeitig wird das Kolbenelement von der Federeinrichtung 11 in
Richtung seiner ersten Endstellung gedrückt und das im Speicherraum 9 gespeicherte
Hydraulikfluid über
das geöffnete
Rückschlagventil 21,
welches nunmehr einen erheblich größeren Strömungsquerschnitt als die Drosseleinrichtung 23 freigibt
in Richtung des Hydrauliksystems 19 geführt und eine Ansteuerung von
Schaltelementen, wie Schaltkupplungen oder Schaltbremsen 25 und 26 der
Getriebeeinrichtung 3 unterstützt.
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Alternativ
zu der direkten Anbindung der Vorrichtung 5 an eine systemdruckführende Leitung
des Hydrauliksystems 19 der Getriebeeinrichtung 3 besteht
auch die Möglichkeit,
den Speicherraum 9 von einer einen Reduzierdruck des Hydrauliksystems 19, der
vorzugsweise 5 bis 5,5 bar entspricht, oder einer einen sekundären Systemdruck
führenden
Leitung aus zu befüllen.
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Zusätzlich ist
das Kolbenelement 8 im Bereich seiner der Halteeinrichtung 12 abgewandten Ende
mit einem Vorsprung 27 ausgeführt, mit welchem das Kolbenelement 8 in
seiner ersten Endstellung in eine damit korrespondierende Aussparung 28 der
Gehäuseeinrichtung 7 eingreift.
Die Abmessungen des Vorsprunges 27 und der Aussparung 28 sind derart
aufeinander abgestimmt, dass durch die Einfahrbewegung des Vorsprunges 27 in
die Aussparung 28 eine Endlagendämpfung für das Kolbenelement 8 realisiert
ist. Das heißt,
dass das über
den Spaltbereich zwischen dem Vorsprung 27 und der Aussparung 28 aus
der Aussparung 28 austretende Hydraulikfluid die Rückstellbewegung
des Kolbenelementes 8 aufgrund von Flüssigkeitsreibung zunehmend
dämpft.
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In 4 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung 5 dargestellt, welche
sich grundsätzlich
im Bereich der Halteeinrichtung 12 von dem in 2 und 3 dargestellten
ersten Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung 5 und durch ein zusätzliches Hydraulikfluidreservoir 29 unterscheidet,
weshalb in der nachfolgenden Beschreibung zu 4 lediglich
auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen der Vorrichtung 5 eingegangen
wird.
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Die
Halteeinrichtung 12 der Vorrichtung 5 gemäß 4 unterscheidet
sich von der Halteeinrichtung 12 der Vorrichtung 5 gemäß 2 und 3 dadurch,
dass das Kolbenelement 8 von der die Halteeinrichtung 12 gemäß 4 bei
stromlos geschaltetem elektromagnetischen Aktor 15 in der
in 4 dargestellten Art und Weise in seiner zweiten
Endstellung gehalten wird ist, da der Betätigungsstößel 16 durch die weitere
Federeinrichtung 17 aus dem Wirkbereich mit den Rastelementen 12A und 12B gedrückt wird.
Erst im bestromten Zustand des elektromagnetischen Aktors 15 wird
der Betätigungsstößel 16 von
dem von dem elektromagnetischen Aktor 15 erzeugten Magnetfeld
entgegen der Federkraft der weiteren Federeinrichtung 17 zwischen
die weiteren Führungsschrägen 12A2 und 12B2 der
Rastelemente 12A und 12B geführt und die Rastelemente 12A und 12B um
ihre gehäusefesten
Drehpunkte 14A und 14B in der in 2 dargestellten
Art und Weise aus dem Wirkbereich mit dem Kegelstumpfbereich 8D des
Kolbenelementes 8 geführt
und das Kolbenelement 8 freigegeben.
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Zwischen
dem zylindrischen Bereich der Gehäuseeinrichtung 7 und
dem Hydraulikfluidreservoir 29 ist eine ein weiteres Rückschlagventil 30 aufweisende
Hydraulikleitung 31 vorgesehen, welche während der
zweiten Endstellung des Kolbenelementes 8 nahen Positionen
des Kolbenelementes 8 mit dem Speicherraum 9 in
der in 4 dargestellten Art und Weise verbunden ist. Mittels
des weiteren Rückschlagventils 30 ist
die Hydraulikleitung 31 bei positivem Druckgefälle zwischen
dem Speicherraum 9 und dem Hydraulikfluidreservoir 29 gesperrt,
so dass das Kolbenelement 8 während eines Befüllvorganges des
Speicherraumes 9 leckagefrei und damit ohne Verzögerung in
seinen zu dem Maximum des Volumens des Speicherraumes 9 äquivalenten
Betriebszustand entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 11 führbar ist.
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Wird
die Verbrennungsmaschine 2 durch entsprechende Aktivierung
der Motor-Start-Stop-Funktion abgeschaltet und sinkt der Druck im
Hydrauliksystem 19 auf einen Wert ab, zu dem die aus dem
Druck im Speicherraum 9 resul tierende und an dem Kolbenelement 8 angreifende Stellkraft
kleiner als die von der Federeinrichtung am Kolbenelement 8 aufgeprägte Rückstellkraft
in Richtung der ersten Endstellung des ersten Kolbenelementes 8 ist,
wird das Kolbenelement 8 von der Halteeinrichtung 12 in
dem zu dem Maximum des Volumens des Speicherraumes 9 äquivalenten
Betriebszustand gehalten.
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Ist
die Vorrichtung zum Speichern von Hydraulikfluid des Hydrauliksystems 19 in
der in 1 unter dem Bezugszeichen 5' oder 5'' dargestellten Art und Weise oberhalb
des Füllstandes
des Ölsumpfes 4 oder
in nicht näher
dargestellter Art und Weise wenigstens teilweise oberhalb des Füllstandes
des Ölsumpfes 4 der
Getriebeeinrichtung 3 angeordnet und sinkt der Druck im
Hydrauliksystem 19 aufgrund der nicht mehr fördernden
Getriebepumpe 20 weiter ab, wird das im Speicherraum 9 gespeicherte
Hydraulikfluid aufgrund des hydrostatischen Druckes über die
Bypassleitung 22 und/oder das Rückschlagventil 21 in
Richtung des Hydrauliksystems 19 kontinuierlich abfließen und
der Speicherraum 9 in Abhängigkeit der Standzeit nach
und nach wenigstens teilweise leerlaufen.
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Das
weitere Rückschlagventil 30 ist
für derartige
Betriebszustände
der Vorrichtung 5 dahingehend ausgelegt, dass das im Hydraulikfluidreservoir 29 gespeicherte
Hydraulikfluidvolumen über
einen vordefinierten Zeitraum zum Ausgleich des aus dem Speicherraum 9 abfließenden Hydraulikfluids
ausreicht.
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In
Abhängigkeit
des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht auch die Möglichkeit,
ein Leerlaufen einer oberhalb des Füllstandes des Ölsumpfes
der Getriebeeinrichtung 3 angeordneten Vorrichtung 5 zum
Speichern von Hydraulikfluid des Hydrauliksystems 19 dadurch
zu verhindern, dass die Verbindung zwischen dem Speicherraum 9 und dem
Hydrauliksystem 19 siphonartig ausgeführt ist oder die Auslassbohrung 32 der
Gehäuseeinrichtung 7,
bei entsprechender ausgebildeter Peripherie der Vorrichtung 5,
in Einbaulage der Vorrichtung 5 im Fahrzeug 1 am
höchsten
Punkt der Gehäuseeinrichtung 7 vorzusehen.
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Grundsätzlich steht
auf jeden Fall das Bestreben im Vordergrund, ein Leerlaufen des
Speicherraumes 9 durch geeignete konstruktive Maßnahmen
zu vermeiden und das zusätzlich
vorgehaltene Hydraulikfluidvolumen auch bei längeren Stillstandszeiten der
Verbrennungsmaschine 2 im Speicherraum 9 bevorraten
zu können.
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Eine
weitere das Leerlaufen des Speicherraumes 8 verhindernde
Maßnahme
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement 8 im
Führungsbereich 8A mit
einer mit dem zylindrischen Bereich der Gehäuseeinrichtung 7 zusammenwirkenden
und als Gleitdichtung ausgeführten
Kolbendichtung ausgeführt
ist und ein sogenanntes Luftsaugen ausgehend vom Raum 10 in
Richtung des Speicherraumes 9 durch die Kolbendichtung
vermieden wird. Die vorzugsweise als O-Ringdichtung ausführbare Kolbendichtung
dichtet somit im Bereich zwischen dem Kolbenelement 8 und
der Gehäuseeinrichtung 7 derart
ab, dass zwischen dem Raum 10 und dem Speicherraum 9 kein
Fluid austauschbar ist und das im Speicherraum 9 gespeicherte
Hydraulikfluid auch bei einer Anordnung der Vorrichtung 5 zum
Speichern von Hydraulikfluid wenigstens teilweise oberhalb des Füllstandes
des Ölsumpfes 4 im
Speicherraum 9 verbleibt.
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Ein
drittes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 5 ist
in 5 gezeigt, welches sich im Wesentlichen von der
ersten Ausführungsform
gemäß 2 und 3 im
Bereich der Halteeinrichtung 12 unterscheidet. Die Halteeinrichtung 12 gemäß 5 ist
durch Aufprägen
eines Hydraulikdruckes im Bereich des dem Kolbenelement 8 abgewandten
Endes des Betätigungsstößels 16 deaktivierbar
bzw. lösbar.
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Grundsätzlich entspricht
das Wirkprinzip der Halteeinrichtung 12 der Vorrichtung 5 gemäß 5 dem
Wirkprinzip der Halteeinrichtung 12 der Vorrich tung 5 gemäß 4,
wobei die Betätigungskraft
zum Verschieben des Betätigungsstößels 16 bei
der Vorrichtung 5 gemäß 5 nicht
elektromagnetisch sondern hydraulisch erzeugt wird. Der zur Entriegelung
des Kolbenelementes 8 aufzubringende Druck kann von einem
Magnetventil oder einem Druckregelventil der Getriebesteuerung der
Getriebeeinrichtung 3 oder von einem separaten hydraulischen
Aktor zur Verfügung
gestellt werden. Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, den von der Getriebepumpe 20 erzeugten
Pumpendruck zur Entriegelung der Halteeinrichtung 12 zu
verwenden, wobei das im Speicherraum 9 gespeicherte Hydraulikfluid
erst bei Vorliegen einer Förderleistung
der Getriebepumpe 20 an das Hydrauliksystem 19 abgebbar
ist.
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Bei
der in 6 dargestellten vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 5 zum
Speichern von Hydraulikfluid des Hydrauliksystems 19 der
Getriebeeinrichtung 3 ist das Kolbenelement 8 im
Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführt und die Halteeinrichtung 12 ist
im Wesentlichen vollständig
innerhalb der Gehäuseeinrichtung 7 und
des Federelementes 11A der Federeinrichtung 11 angeordnet,
womit die Vorrichtung 5 gemäß 6 mit einer
geringeren axialen Länge
als die Vorrichtungen 5 gemäß 2 bis 5 ausführbar ist.
Das Gehäuseteil 7A ist über ein
Tiefziehteil 33 mit der Gehäuseeinrichtung 7 wirkverbunden,
an welchem sich ein rohrförmiges
Bauteil 34 abstützt.
Das rohrförmige Bauteil 34 stellt
für das
Kolbenelement 8 ein Anschlagelement dar, wobei das Kolbenelement 8 bei
Anlage an dem rohrförmigen
Bauteil 34 sich in seiner zweiten Endlage befindet.
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Das
Tiefziehteil 33 ist vorliegend über eine Presspassung mit dem
rohrförmigen
Bauteil 34 verbunden, wobei die Verbindung zwischen diesen
beiden Bauteilen auch über
eine Schweißverbindung, eine
Schraubverbindung oder dergleichen hergestellt sein kann.
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Zusätzlich weisen
sowohl das Tiefziehteil 33 als auch das rohrförmige Bauteil 34 jeweils
einen Außendurchmesser
auf, der mit dem Innendurchmes ser des Federelementes 11A der
Federeinrichtung 11 derart korrespondiert, dass das Federelement 11A am äußeren Umfang
des Tiefziehteiles 33 und des rohrförmigen Bauteiles 34 eine
Führung
erfährt,
ohne unzulässig
hohe Reibwerte beim Stauchen oder beim Entlasten des Federelementes 11A an
dem Tiefziehteil 33 und dem rohrförmigen Bauteil 34 zu
erzeugen.
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Der
Betätigungsstößel 16 der
Halteeinrichtung 12 ist bei dem in 6 dargestellten
Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung 5 sowohl in seine die Halteeinrichtung 12 aktivierende
als auch in seine die Halteeinrichtung 12 deaktivierende
Richtung durch zwei Federeinrichtungen 17A und 17B angefedert, wobei
der Betätigungsstößel 16 in
bestromten Zustand des elektromagnetischen Aktors 15 in
der in 6 dargestellten Position haltbar ist und in unbestromten
Zustand des elektromagnetischen Aktors 15 von der Federeinrichtung 17B,
deren Federkonstante größer als
die der Federeinrichtung 17A ist, in seine die Rastelemente 12A und 12B aus
dem Eingriff mit dem Kolbenelement 8 bzw. dessen Kegelstumpfbereich 8D führende Position
verschoben wird.
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Die
in 7 dargestellte fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 5 ist
mit einer Federeinrichtung 11 ausgeführt, welche zwei zueinander
in Reihe geschaltete und koaxial zueinander angeordnete Federelemente 11A1 und 11A2 aufweist,
während
die Gestaltung des Kolbenelementes 8 im Wesentlichen der
Gestaltung des Kolbenelementes 8 der Vorrichtung 5 gemäß 6 entspricht. Aufgrund
der Stapelung bzw. der Ineinanderschachtelung der Federelemente 11A1 und 11A2 der
Federeinrichtung 11 besteht auf einfache Art und Weise
die Möglichkeit,
eine axiale Länge
der Vorrichtung 5 gemäß 7 im
Vergleich zu den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen der Vorrichtung 5 zu
reduzieren und somit einen Bauraumbedarf der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Speichern von Hydraulikfluid auf einfache Art und Weise zu verringern.
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Dabei
ist das Federelement 11A1 zwischen dem hohlzylindrisch
ausgeführten
Kolbenelement 8 und einem Absatz 35A eines Verbindungselementes 35 montiert,
während
das zweite Federelement 11A2, welches einen größeren Durchmesser
als das erste Federelemente 11A1 aufweist, zwischen einem zweiten
Absatz 35B des Verbindungselementes 35 und dem
Tiefziehteil 33 eingebaut ist.
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Aufgrund
dieser Anordnung der beiden Federelemente 11A1 und 11A2 sowie
des Verbindungselementes 35 mit seinen beiden Absätzen 35A und 35B ist
das Kolbenelement 8 ausgehend vom Abstützungspunkt des zweiten Federelementes 11A2 über den
zweiten Absatz 35B, den ersten Absatz 35A und dem
zwischen dem ersten Absatz 35A und dem Kolbenelement 8 angeordneten
ersten Federelement 11A1 in Richtung seiner ersten Endstellung
angefedert.
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Da
das Verbindungselement 35 mit seinem ersten Absatz 35A in
den zu dem Maximum des Volumens des Speicherraumes 9 äquivalenten
Betriebszustandes des Kolbenelementes 8 an einer Stirnfläche des
Gehäuseteiles 7A zum
Anliegen kommt und das Kolbenelement 8 gleichzeitig am zweiten
Absatz 35B des Verbindungselementes 35 anliegt,
steht der Verschiebeweg des Kolbenelementes 8 in Abhängigkeit
der axialen Länge
des Verbindungselementes 35, welche im Wesentlichen das Stauchmaß der Federeinrichtung 11 darstellt.
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Die
in 8 dargestellte sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 5 weist
grundsätzlich
denselben Aufbau wie die in 7 dargestellte
fünfte
Ausführungsform
der Vorrichtung 5 auf, wobei die beiden Federelemente 11A1 und 11A2 der
Federeinrichtung 11 ein geringeres Überdeckungsmaß aufweisen
als die Federelemente 11A1 und 11A2 der Vorrichtung 5 gemäß 7,
weshalb die Vorrichtung 5 gemäß 8 eine größere axiale
Länge aufweist
als die Vorrichtung 5 gemäß 7.
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Der
axiale Verstellweg des Kolbenelementes 8 ausgehend von
seiner ersten Endstellung in Richtung seiner zweiten Endstellung
ist bei der Vorrichtung 5 gemäß 8 durch
ein fest mit der Gehäuseeinrichtung 7 verbundenes
Anschlagelement 36 begrenzt, wobei durch die Position des
Anschlagelementes 36 das Stauchmaß der beiden Federelemente 11A1 und 11A2 festgelegt
wird.
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Eine
in 9 dargestellte siebte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 5 unterscheidet
sich von der in 8 dargestellten sechsten Ausführungsform
der Vorrichtung 5 unter anderem in der Ausgestaltung des
Anschlagelementes 36, welches bei der siebten Ausführungsform
der Vorrichtung gemäß 9 als
eine im zylindrischen Bereich der Gehäuseeinrichtung 7 angeordnete
und mit dem Kolbenelement 8 entsprechend zusammenwirkende
rohrförmige
Hülse ausgebildet
ist und somit als Anschlag oder als Wegbegrenzungselement für das Kolbenelement 8 mit
vordefinierter axialer Länge vorgesehen
ist.
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Ein
weiterer Unterschied der Vorrichtung 5 gemäß 9 gegenüber der
Vorrichtung 5 gemäß 8 ist,
dass das Kolbenelement 8 gemäß 9 auf seiner
dem Speicherraum 9 zugewandten Seite als Stufenkolben ausgeführt ist
und dass im Speicherraum 9 bzw. der Vorrichtung 5 gespeicherte
Hydraulikfluid vor Eintauchen des mit geringerem Außendurchmesser
ausgeführten
ersten Kolbenabschnittes 8E in eine damit korrespondierende
Aussparung 37 der Gehäuseeinrichtung 7 zunächst ein höherer Volumenstrom
mit geringerem Druck in Richtung des Hydrauliksystems 19 der
Getriebeeinrichtung 3 aus dem Speicherraum 9 geführt wird.
Mit Eintauchen des ersten Kolbenabschnittes 8E in die Aussparung 37 sinkt
der aus dem Speicherraum 9 austretende Volumenstrom aufgrund
der reduzierten Stirnfläche
des Kolbenelementes 8 ab, während der Förderdruck der Vorrichtung 5 aufgrund
der reduzierten Fläche
ansteigt. Mit einer derartigen Ausgestaltung des Kolbenelementes 8 ist
ein so genannter vorrichtungsseitiger Öleinschuss in das Hydrauliksystem 19 der
Getriebeein richtung 3 bedarfsgerecht an das Hydrauliksystem 19 sowie
an das drehzahlabhängige
Förderverhalte
der Getriebepumpe 20 durch verschiedene Druckniveaus und
Volumina während des
Ausschiebevorganges des im Speicherraum 9 befindlichen
Hydraulikfluids anpassbar.
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10 zeigt
eine Gegenüberstellung
eines Verlaufs der Drehzahl n_2 der Verbrennungsmaschine 2,
eine Förderkennlinie
V_20 der Getriebepumpe 20, einen Verlauf V_5 des von der
Vorrichtung 5 in das Hydrauliksystem 19 der Getriebeeinrichtung 3 über der
Zeit t zugeführten
Hydraulikfluidvolumenstromes und den Verlauf V_ges einer Summe des von
der Hydraulikpumpe 20 geförderten Hydraulikfluidvolumenstromes
und des von der Vorrichtung 5 in das Hydrauliksystem 19 eingespeisten
Hydraulikfluidvolumenstromes.
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Zu
einem Zeitpunkt T_0 dreht die Verbrennungsmaschine 2 im
Wesentlichen auf einem konstanten Drehzahlniveau, welches vorliegend
der Leerlaufdrehzahl der Verbrennungsmaschine 2 entspricht.
Zu einem Zeitpunkt T_1 ergeht von der Motor-Start-Stop-Funktion
eine Anforderung zum Abschalten der Verbrennungsmaschine 2,
wodurch der Verlauf n_2 der Drehzahl der Verbrennungsmaschine 2 im
Wesentlichen auf den Wert Null absinkt. Zum Zeitpunkt T_2 ergeht
eine Anforderung zum Zuschalten der Verbrennungsmaschine 2,
was den in 10 dargestellten Anstieg des
Verlaufes n_2 der Drehzahl der Verbrennungsmaschine 2 zur
Folge hat. Der Anstieg der Drehzahl n_2 der Verbrennungsmaschine 2 bewirkt
ebenfalls einen Anstieg der Förderkennlinie V_20
der Getriebepumpe 20 in der in 10 dargestellten
Art und Weise.
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Zusätzlich ist
in 10 ein für
einen Kraftschlussaufbau in der Getriebeeinrichtung 3 erforderliches
Hydraulikfluidvolumen V_erf eingezeichnet, welches von der Getriebepumpe 20 zu
einem Zeitpunkt T_3 zur Verfügung
gestellt wird. Um den zwischen den Zeitpunkt T_3 und T_2 verstreichenden Zeitraum
zu verkürzen,
wird das in der Vorrichtung 5 gespeicherte Hydraulikfluidvolumen
durch Deaktivieren der Halteeinrichtung 12 dem Hydrauliksystem 19 der
Ge triebeeinrichtung 3 dem in 10 dargestellten
Verlauf V_5 entsprechend zugeführt,
wodurch das für
den Kraftschlussaufbau erforderliche Hydraulikfluidvolumen V_erf
bereits zu einem dem Zeitpunkt T_3 vorgelagerten Zeitpunkt T_4 im
Hydrauliksystem 19 vorliegt. Dabei steigt der Verlauf V_5
ausgehend vom Auslösezeitpunkt
T_2 der Halteeinrichtung 12 linear bis zu einem Zeitpunkt
T_2A an, und fällt
zum Zeitpunkt T_2A sprungartig auf den Wert Null ab. Der sprungartige
Abfall des Verlaufs V_5 zum Zeitpunkt T_2A stellt sich aufgrund
der Tatsache ein, dass das Kolbenelement 8 seine erste
Endstellung erreicht hat und das gesamte im Speicherraum 9 gespeicherte Hydraulikfluidvolumen
in Richtung des Hydrauliksystems 19 abgegeben worden ist.
Anschließend
verbleibt der Verlauf V_5 auf dem Nullniveau.
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11 zeigt
neben der Drehzahl n_2 der Verbrennungsmaschine 2 mehrere
Druckverläufe
in der Vorrichtung 5 und im Hydrauliksystem 19 während eines
Startvorganges der Verbrennungsmaschine 2. Dabei stellt
ein erster Druckverlauf p_5 einen im Speicherraum 9 nach
einem Deaktivieren der Halteeinrichtung 12 vorherrschenden
Druck dar. Ein Verlauf p_19 stellt den im Hydrauliksystem 19 vorherrschenden
Druckzustand dar, welcher sich bei alleiniger Druckbeaufschlagung
des Hydrauliksystems 19 durch die Getriebepumpe 20 einstellt.
Ein weiterer Druckverlauf p_195 gibt den im Hydrauliksystem 19 vorherrschenden
Druck über
der Zeit t wieder, welcher sich bei gleichzeitiger Druckbeaufschlagung
des Hydrauliksystems 19 von der Getriebepumpe 20 und der
Vorrichtung 5 zum Speichern von Hydraulikfluid im Hydrauliksystem 19 einstellt.
Aus der Darstellung gemäß 11 geht
hervor, dass ein zum Herstellen des Kraftschlusses im Bereich der
Getriebeeinrichtung 3 erforderlicher Systemdruck p_sys_erf
ohne die Vorrichtung 5 zum Speichern von Hydraulikfluid erst
zum Zeitpunkt T_3 erreicht wird. Bei dem vorgeschlagenen Fahrzeug,
bei welchem das Hydrauliksystem 19 der Getriebeeinrichtung 3 während eines Startvorganges
der Verbrennungsmaschine 2 sowohl von der wieder fördernden
Getriebepumpe 20 als auch von der Vorrichtung 5 zum
Speichern von Hydraulikfluid mit Hydraulikfluid versorgt wird, wird
der erforderliche System druck p_sys_erf bereits zum Zeitpunkt T_4
erreicht, womit der Kraftschluss in der Getriebeeinrichtung 3 wesentlich
früher
vorliegt als bei herkömmlichen
Systemen, welche ohne die Vorrichtung 5 ausgeführt sind.
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Das
bedeutet, dass die Getriebepumpe 20 durch die einen Zusatzspeicher
darstellende Vorrichtung 5 während der Motoranlaufphase
unterstützt wird.
Das maximale Volumen des Speicherraumes 9 der Vorrichtung 5 kann
grundsätzlich
derart vorgesehen werden, dass dem Hydrauliksystem 19 der
Getriebeeinrichtung 3 ein Hydraulikfluidvolumen zugeführt wird,
dass die für
den Kraftschluss in der Getriebeeinrichtung 3 zuzuschaltenden
Schaltelemente innerhalb eines vordefinierten bzw. gewünschten
Zeitraumes zugeschaltet werden können.
Darüber
hinaus ist das Volumen der Vorrichtung 5 bzw. des Speicherraumes 9 auch
dahingehend vorsehbar, dass eine komplette Befüllung der zuzuschaltenden Schaltelemente
der Getriebeeinrichtung 3 mit dem dem Hydrauliksystem 19 von
der Vorrichtung 5 zugeführten
Hydraulikfluidvolumen erfolgt. Grundsätzlich soll die Versorgung
des Hydrauliksystems 19 der Getriebeeinrichtung 3 so
schnell erfolgen, dass für
einen Fahrer keine spürbare
Verzögerung
des Kraftschlussaufbaus im Bereich der Getriebeeinrichtung auftritt.
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Die
vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
stellen jeweils einen Druckspeicher dar, der aus einem federbelasteten
hydraulischen Kolben besteht, welcher über die Drosseleinrichtung 23 gedämpft von
einer systemdruckführenden
Hydraulikleitung des Hydrauliksystems 19 oder von einer
einen Reduzierdruck oder einen sekundären Systemdruck führenden
Hydraulikleitung direkt versorgbar ist.
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Der
von der fördernden
Getriebepumpe 20 erzeugte hydraulische Druck bzw. ein gegenüber dem
Förderdruck
der Getriebepumpe 20 reduzierter hydraulischer Druck bewirkt
eine Bewegung des Kolbenelementes 8 entgegen der Federkraft
der Federeinrichtung 11 ausgehend von seiner ersten Endstellung
in Richtung seiner zweiten Endstellung, bis die Halteeinrichtung 12 das
Kolben element 8 formschlüssig in seiner zweiten Endstellung
verriegelt. Alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, dass das Kolbenelement 8 über eine
reibschlüssige
Verbindung oder eine stoffschlüssige
Verbindung, vorzugsweise über
ein Fluid, das seinen Aggregatszustand in Abhängigkeit eines Steuerimpulses
von flüssig
nach fest ändert,
im Bereich der Halteeinrichtung gehalten wird, wobei sowohl die
Aktivierung als auch die Deaktivierung der Halteeinrichtung mit
oder ohne Hilfskraft durchgeführt
werden kann.
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Die
mechanische Verriegelung des Kolbenelementes der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bietet auf einfache Art und Weise den Vorteil, dass der Speicherraum
der Vorrichtung nicht über
ein die Herstellkosten der Vorrichtung in unerwünschtem Umfang erhöhendes Ventilsystem
gegen Leckage abgedichtet werden muss, wenn die Getriebepumpe 20 keinen
Druck mehr liefert, da das Kolbenelement unabhängig vom Öldruck halteeinrichtungsseitig
verriegelt wird. Damit stellt die erfindungsgemäße Vorrichtung ein konstruktiv
einfaches und kostengünstiges System
dar, das ohne ein sehr aufwändig
gegen den Speicherdruck abzudichtendes hydraulisches Ventil ausgeführt ist.
Die Entriegelung des Kolbenelementes bzw. die Deaktivierung der
Halteeinrichtung 12 der Vorrichtung nach der Erfindung
kann bedarfsgerecht wahlweise entweder über einen Elektromagnet, den
Druck eines Magnetventils oder eines Druckreglers oder den von der
Getriebepumpe 20 erzeugten Pumpendruck erfolgen, so dass
das im Speicherraum 9 enthaltene Hydraulikfluidvolumen
in das Hydrauliksystem 19 eingeleitet wird.
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Der
bei deaktivierter Halteeinrichtung 12 im Speicherraum 9 beim
Einleiten des Hydraulikfluidvolumens des Speicherraumes 9 in
das Hydrauliksystem 19 im Speicherraum 9 auftretende
Hydraulikdruck ist vorteilhafterweise derart einzustellen, dass ein
möglichst
schneller Kraftschlussaufbau in der Getriebeeinrichtung 3 gewährleistet
wird. Dies ist dann der Fall, wenn der Druck im Speicherraum 9 beispielsweise
höher als
der Fülldruck
der beim Verbren nungsmotorstart zuzuschaltenden Schaltkupplungen
bzw. Schaltbremsen der Getriebeeinrichtung ausgelegt wird.
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Durch
die Ankopplung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
an ein Hydrauliksystem einer Getriebeeinrichtung wird die Zeit des
Druckaufbaus im Hydrauliksystem im Vergleich zu einem alleinigen
pumpenseitigen Druckaufbau im Hydrauliksystem 19 erheblich
reduziert, da im Moment der federeinrichtungseitigen Verschiebung
des Kolbenelementes bzw. der Bewegungsaufnahme des Kolbenelementes
der ausgelegte Druck im Speicherraum 9 vorliegt, was ohne
zeitliche Verzögerung
geschieht. Gleichzeitig liegt zu Beginn der Startphase der Verbrennungsmaschine
im Hydrauliksystem ein geringer Gegendruck vor, der bei der Dimensionierung
des hydraulischen Drucks im Speicherraum 9 berücksichtigt werden
kann.
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Für den Fall,
dass die Halteeinrichtung 12 hydraulisch deaktiviert wird,
ist diese erst bei Vorliegen eines, wenn auch geringen, Pumpenförderdruckes
der Getriebepumpe 20 deaktivierbar. Als Druckansteuerung
der Freigabe des Kolbenelementes 8 bzw. des im Speicherraum 9 gespeicherten
Hydraulikfluidvolumens ist beispielsweise der Magnetventildruck
in einem Druckraum eines Positionsventils eines mit einer so genannten
E-Schaltung ausgeführten
Fahrzeuges abgreifbar. Der Magnetventildruck im Druckraum des Positionsventils
wird nach einem an sich bekannten Umschieben eines Positionsventilzusatzkolbens
von einer Druckversorgung des Hydrauliksystem 19 abgeklemmt,
so dass die Entriegelung des Kolbenelementes 8 in einer
Wählhebelposition
D eines Wählhebels
der E-Schaltung des Fahrzeuges nicht dauerhaft betätigt werden muss.
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Wird
die Verbrennungsmaschine 2 in der Wählhebelposition D abgeschaltet,
welche Voraussetzung für
einen Betrieb der Motor-Start-Stop-Funktion ist, ist das Kolbenelement 8 in
seiner zweiten Endstellung durch die Halteeinrichtung 12 gehalten bzw.
verriegelt.
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Bei
einem Start der Verbrennungsmaschine 2 wird der Magnetventildruck
zum Umschieben des Positionsventils eingestellt, wobei die Halteeinrichtung 12 durch
den Magnetventildruck gleichzeitig deaktiviert wird sowie das Kolbenelement 8 in
vorbeschriebener Art und Weise freigegeben und das im Speicherraum 9 gespeicherte
Hydraulikfluid an das Hydrauliksystem 19 abgegeben wird.
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Bei
elektromechanisch betätigter
Halteeinrichtung besteht die Möglichkeit,
die Ansteuerung des elektromagnetischen Aktors 15 über eine
im Fahrzeug bzw. in einem Getriebesteuergerät vorhandene Endstufe bzw.
Transistorschaltung vorzunehmen, da die Betätigung der Halteeinrichtung
bzw. des elektromagnetischen Aktors nur während eines begrenzten Zeitraumes
während
einer Hochlaufphase der Verbrennungsmaschine 2 erfolgt
und somit nur eine geringe Zusatzbelastung für die zur Ansteuerung der Halteeinrichtung 12 ausgewählten Endstufe entsteht.
Damit ist auf einfache Art und Weise eine hohe Funktionsintegration
durch Doppelverwendung bereits im Fahrzeug vorhandener Funktionsgruppen möglich.
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Neben
der vorbeschriebenen Unterstützung der
Getriebepumpe 20 während
eines Startvorganges einer Verbrennungsmaschine besteht grundsätzlich auch
die Möglichkeit,
das in der Vorrichtung 5 gespeicherte Hydraulikfluidvolumen
auch während Schaltvorgängen im
Getriebe, wie Ausrollschaltungen auf niedrigem Drehzahlniveau der
Verbrennungsmaschine, Positionsschaltungen im Fahrzeugstillstand
bei Motorleerlaufdrehzahl von einer Übersetzung für Vorwärtsfahrt
in eine Übersetzung für Rückwärtsfahrt,
von einem Neutralbetriebszustand der Getriebeeinrichtung, zu dem
in der Getriebeeinrichtung keine Übersetzung eingelegt ist, oder von
einem Parkbetriebszustand der Getriebeeinrichtung, zu dem der Abtrieb
beispielsweise durch eine Parksperre im Bereich der Getriebeeinrichtung
drehfest gehalten ist, in Richtung eines Betriebszustandes der Getriebeeinrichtung
für Vorwärts- oder
Rückwärtsfahrt
oder in umgekehrter Richtung, die bei geringer Förderleistung der Getriebepumpe 20 durchzuführen sind,
den zuzuschaltenden Schaltelementen der Getriebeeinrichtung 3 durch
entsprechendes Einleiten des gespeicherten Hydraulikfluidvolumens in
das Hydrauliksystem 19 zuzuführen.
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Zusätzlich ist über die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Speichern von Hydraulikfluid ein Druckimpuls zum Anlegen der
Flügel
der vorzugsweise als Flügelzellenpumpe
ausgeführten
Getriebepumpe generierbar, so dass eine derart ausgeführte Getriebepumpe
bereits mit der Drehzahlaufnahme zu fördern beginnt und sich die
Flügel
der Flügelzellenpumpe
nicht erst durch den Aufbau einer vordefinierten Fliehkraft dichtend
am Pumpengehäuse
anlegen. Da hierfür
nur ein geringer Druckimpuls notwendig ist, wird die bevorzugte
Funktionalität
der Vorrichtung, nämlich
einen Kraftschlussaufbau im Bereich einer Getriebeeinrichtung innerhalb
einer vordefinierten Zeit herzustellen, nicht beeinflusst.
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Darüber hinaus
bietet die Funktionalität
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
neben den vorbeschriebenen Einsatzmöglichkeiten zusätzlich auch bei
abgeschalteter Verbrennungsmaschine im Hydrauliksystem 19 im
Bereich eines weiteren Schaltelementes des Fahrzeugs, wie beispielsweise
eines hydraulischen Aktors einer Parksperreneinrichtung eines Fahrzeuges,
einen Druckaufbau vorzunehmen.
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Dies
ist unabhängig
von der Standdauer, von der Getriebeöltemperatur oder sonstigen
Einflüssen möglich. Das
bedeutet, dass durch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
insbesondere bei Fahrzeugen, welche mit einer E-Schaltung und mit einer
elektrohydraulisch betätigbaren
Parksperre ausgeführt
sind, die Parksperre in eingelegtem Zustand über den von der Vorrichtung 5 mit
vordefiniertem Druck abgebbaren Hydraulikvolumenstrom einmalig auslegbar
ist und über
die aus dem Stand der Technik bekannte elektromechanische Verriegelung eines
Parksperrenbetätigungszylinders
in ausgelegter Stellung blockiert werden kann.
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Eine
derartige Vorgehensweise ist dann begünstigt, wenn die Entriegelung
des Kolbenelementes der erfindungsgemäßen Vorrichtung elektromechanisch
aktiv betrieben wird, so dass während
der Standphase des Fahrzeuges für
den Betrieb der Vorrichtung kein Strombedarf vorliegt.
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Um
im Raum 10, in welchem die Federeinrichtung 11 angeordnet
ist, einem sich aufgrund zwischen dem Kolbenelement 8 und
der Gehäuseeinrichtung 7 vorliegenden
Leckageströmen
einstellenden Druckaufbau, der der Bewegung des Kolbenelementes 8 ausgehend
von seiner ersten Endstellung in Richtung seiner zweiten Endstellung
entgegenwirkt, auf einfache Art und Weise vermeiden zu können, ist
die Gehäuseeinrichtung 7 im
Bereich des Raumes 10 mit einer Entlüftungsbohrung 38 ausgeführt. Die
Entlüftungsbohrung 38 ist
in Bezug auf das Kolbenelement 8 derart positionierbar,
dass die Entlüftungsbohrung 38 in
der zweiten Endstellung des Kolbenelementes 8 durch das
Kolbenelement 8 verschlossen wird. Damit ist auf einfache
Art und Weise gewährleistet,
dass die Entlüftungsbohrung 38 in
der zweiten Endstellung des Kolbenelementes 8 keine Dauerleckage
für den
Speicherraum 9 darstellt.
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Wird
die Entlüftungsbohrung 38 kolbenelementseitig
bereits vor Erreichen der zweiten Endstellung des Kolbenelementes 8 verschlossen,
besteht zumindest über
einen kurzen Zeitraum die Möglichkeit,
dass sich im Raum 10 ein der Bewegung des Kolbenelementes 8 entgegenwirkender
Druck aufbaut, wodurch vorzugsweise eine Endlagendämpfung beim
Befüllen
des Speicherraumes 9 zur Verfügung steht.
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Der
Betätigungsstößel der
Halteeinrichtung der Vorrichtung nach der Erfindung kann auch in
in der Zeichnung nicht näher
dargestellter Art und Weise direkt an ein Mechatronikmodul angebunden
sein und von diesem direkt betätigt
werden.
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Abweichend
von dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der Vorrichtung nach
der Erfindung, bei welchen das Kolbenelement jeweils als vollflächiger Kolben
ausgeführt
ist, kann das Kolbenelement 8 auch als ein hohlzylindrischer und
ringscheibenförmiger
Kolben ausgeführt
sein, welcher konzentrisch um ein Getriebebauteil, wie einen Wandlerhals
oder eine Getriebeölpumpe,
in besonders bauraumgünstiger
Ausführung
anordenbar ist.
-
Zusätzlich besteht
auch die Möglichkeit,
die erfindungsgemäße Vorrichtung 5 mit
mehreren Kolbenelementen 8_1, 8_2 auszuführen, welche
in der in 12 dargestellten Art und Weise über eine
gemeinsame Halteeinrichtung 12 jeweils in ihren zu dem
Maxima der Speicherräumen 9A und 9B äquivalenten
Betriebszuständen
entgegen eines Rückstellbestrebens
in Richtung ihrer zu den Minima der Speicherräumen 9A und 9B äquivalenten
Betriebszuständen
haltbar sind.
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Alternativ
hierzu besteht jedoch auch die Möglichkeit,
jedem Kolbenelement bzw. Begrenzungselement der Vorrichtung 5 gemäß 12 in nicht
näher dargestellter
Art und Weise eine separate Halteeinrichtung zuzuordnen.
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Prinzipiell
besteht mit einer Vorrichtung nach der Erfindung, die mehrere, d.
h. auch mehr als zwei, Begrenzungselemente und jeweils damit korrespondierende
Gehäuseeinrichtungen
aufweist, die Möglichkeit,
die jeweils in den Speicherräumen
gespeicherten Hydraulikfluidvolumina zeitgleich, zeitversetzt zueinander
oder bei Erreichen eines definierten Betriebszustandes eines Begrenzungselementes und/oder
einer Getriebeeinrichtung an das Hydrauliksystem der Getriebeeinrichtung
abzugeben.
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Zusätzlich besteht
durch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Speichern
von Hydraulikfluid eines Hydrauliksystems einer Getriebeeinrichtung
die Möglichkeit,
ein elektrisches Bordnetz eines Fahrzeuges durch entsprechende Bestromung
der Getriebeaktuatorik bei aktiver Motor-Stop-Start- Funktion und aktivierter
Halteeinrichtung sowie bei vollständig befülltem Speicherraum in der nachfolgend
beschriebenen Art und Weise zu entlasten:
Sinkt die Drehzahl
der Verbrennungsmaschine 2 bei einer Anforderung der Motor-Start-Stop-Funktion zum
Abschalten der Verbrennungsmaschine 2 ab und wird das Kolbenelement 8 durch
die Halteeinrichtung 12 in seiner zweiten Endstellung gehalten,
besteht auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, die Bestromung der
Getriebeaktoren bei einer Verbrennungsmotordrehzahl kleiner oder
gleich einer Drehzahlschwelle und/oder einer entsprechenden Auswertung
eines Drucksensors, welcher den Versorgungsdruck des hydraulischen
Schaltgerätes
erfasst, derart einzustellen, dass sich für die Fahrzeugspannungsversorgung
eine minimale Belastung durch die Getriebeeinrichtung im Motor-Start-Stop-Betrieb
des Fahrzeuges einstellt. Das bedeutet, dass die Mehrheit der im
Betrieb der Getriebeeinrichtung zu bestromenden Getriebeaktoren
in einem derartigen Betriebszustand des Fahrzeuges nicht mehr bestromt oder
nur mit geringen Stromwerten bestromt werden, da getriebepumpenseitig
kein Druck mehr im Hydrauliksystem 19 vorhanden ist und
durch die Bestromung der Getriebeaktoren keine Zustandsänderung in
der Getriebeeinrichtung 3 herbeiführbar ist.
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Um
eine Funktionsweise einer Parksperreneinrichtung des Fahrzeuges
nicht zu beeinträchtigen, kann
es vorgesehen sein, die Parksperre durch Aufrechterhaltung der Bestromung
des Parksperrenmagnetes in ausgelegtem Zustand zu halten und/oder die
weiteren Getriebeaktoren mit einer für eine Diagnosefunktion der
Getriebeeinrichtung erforderlichen Minimalbestromung zu bestromen.
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Unabhängig von
dem Grad der Absenkung der Bestromung der Getriebeaktoren werden
die Getriebeaktoren wieder in vollem Umfang bestromt, wenn eine
Anforderung für
einen Startvorgang der Verbrennungsmaschine ergeht oder ein abgeschlossener
Startvorgang der Verbrennungsmaschine erkannt wird. Diese beiden
Ereignisse sind beispielsweise durch die Erfassung der Bestromung
des Startsystems oder durch die Erfassung der Motordrehzahl größer oder
gleich als ein Schwellwert ermittelbar. Zusätzlich ist auch eine Überprüfung bzw.
Bestimmung des im Hydrauliksystem 19 vorliegenden Hydraulikdruckes über einen
Drucksensor erfassbar, der durch die mechanische Hauptgetriebeölpumpe 20 erzeugt
wird.
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Der
Zeitpunkt, zu dem die Getriebeaktoren wieder vollständig bestromt
werden, kann auch in Abhängigkeit
des Zeitpunktes bestimmt werden, zu dem die Halteeinrichtung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
deaktiviert wird. Dabei besteht auf einfache Art und Weise die Möglichkeit,
einen gegenüber
dem Start der Verbrennungsmaschine variierenden Deaktivierungszeitpunkt
der Halteeinrichtung der Vorrichtung nach der Erfindung, der dem
Start der Verbrennungsmaschine zeitlich vor- oder nachgelagert sein kann,
zu berücksichtigen.
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Die
Halteeinrichtung bzw. deren Rastierung ist beispielsweise nach der
Generierung eines Startsignals bzw. einer Startaufforderung zum
Zuschalten der Verbrennungsmaschine oder beim Überschreiten eines Schwellwertes
der Drehzahl der Verbrennungsmaschine und/oder nach Ablauf einer
definierten Verzögerungszeit
deaktivierbar. Alternativ hierzu besteht jedoch auch die Möglichkeit,
die Halteeinrichtung bzw. deren Rastierung bei einem Abschalten
der Fahrzeugzündung
oder bei einem Wechsel eines elektrischen Getriebesteuergerätes von
einem aktiven Zustand in einen inaktiven Zustand zu deaktivieren.
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13a und 13b zeigen
ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäß ausgeführten Vorrichtung 5 zum
Speichern von Hydraulikfluid, welches sich im Wesentlichen von den
in 2 bis 9 dargestellten und vorstehend
näher beschriebenen
Ausführungsbeispielen
der Vorrichtung 5 im Wesentlichen im Bereich der Halteeinrichtung 12 unterscheidet,
welche bei der Ausführungsform der
Vorrichtung 5 gemäß 13a und 13b mit einer
sogenannten Kugelrastierung ausgeführt ist. Bezüglich der
sonstigen Funktionali täten
der Vorrichtung 5 gemäß 13a und 13b wird
an dieser Stelle auf die vorstehende Beschreibung verwiesen und
nachfolgend lediglich auf die wesentlichen Unterschiede eingegangen.
-
In
dem in 13a dargestellten Betriebszustand
der Vorrichtung 5 befindet sich das Kolbenelement 8 in
seiner zweiten Endstellung, welche zu dem Maximum des Volumens des
Speicherraumes 9 äquivalent
ist. Gleichzeitig ist der fest mit dem elektromagnetischen Aktor 15 verbundene
Betätigungsstößel 16 in
eine die Halteeinrichtung 12 aktivierende Position von
dem Kolbenelement 8 verschoben, in der mehrere über den
Umfang des Kopfbereiches 16A verteilt angeordnete Kugeln 40A, 40B vom
Kopfbereich 16A des Betätigungsstößels 16 radial
nach außen
in einen Verschiebeweg von nach innen gerichteten Absatzanschlägen 41 und, 41B des
Kolbenelementes 8 gedrückt
sind, so dass das Kolbenelement 8 bei einer Bewegung in
Richtung seiner in 13b dargestellten ersten Endlage
mit seinen Absatzanschlägen 41A und 41B an
den Kugeln 40A und 40B zum Anliegen kommt und
formschlüssig
gehalten wird. Der Betätigungsstößel 16 wird
von dem elektromagnetischen Aktor 15 in der in 13a dargestellten Position gehalten, in der wiederum
die Kugeln 40A und 40B von dem Kopfbereich 16A des
Betätigungsstößels 16 in
der in 13a dargestellten Position gehalten
werden.
-
Ergeht
ein Deaktivierungssignal für
die Halteeinrichtung 12 der Vorrichtung 5 wird
die Bestromung des elekromagnetischen Aktors 15 unterbrochen
und der Betätigungsstößel 16 von
der weiteren Federeinrichtung 17 in die in 13b dargestellte Position verschoben, in der die
Kugeln 40A und 40B radial nach innen gedrückt werden
und das Kolbenelement 8 freigeben. Gleichzeitig wird ein
Hülsenelement 42 von
einer Federeinrichtung 43 mit seinem dem Kolbenelement 8 zugewandten
Ende über
die Kugeln 40A und 40B geschoben, womit die Kugeln 40A und 40B zwischen
dem Hülsenelement 42 und dem
Betätigungsstößel 16 in
ihrer Montageposition sicher gehalten sind.
-
Bei
einer Befüllung
des Speicherraumes 9 und einer damit einhergehenden Bewegung
des Kolbenelementes 8 ausgehend von seiner ersten Endlage
in Richtung seiner zweiten Endlage wird zuerst das Hülsenelement 42 von
dem Kolbenelement 8 aus dem Bereich der Kugeln 40A und 40B verschoben, während das
Kolbenelement 8 noch nicht in Anlage mit dem Betätigungsstößel 16 kommt.
Mit steigendem Füllgrad
des Speicherraumes 9 kommt das Kolbenelement 8 mit
dem Betätigungsstößel 16 in
Anlage und drückt
den Betätigungsstößel 16 ausgehend von
der in 13b gezeigten Stellung in die
in 13a dargestellte Position, in der die Kugeln 40A und 40B über eine
Führungsschräge 44 des
Betätigungsstößels 16 radial
nach außen
gedrückt
werden. Der elektromagnetische Aktor 15 wird in diesem
Betriebszustand der Vorrichtung 5 bestromt, um den Betätigungsstößel 16 in
der zu dem aktiven Betriebszustand der Halteeinrichtung 12 äquivalenten
Stellung zu halten.
-
Abweichend
von den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
kann die Federeinrichtung 11 bei weiteren Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
auch im Speicherraum angeordnet sein und als Zugfeder ausgeführt sein,
um die Funktionalität
der Vorrichtung nach der Erfindung im vorbeschriebenen Umfang zur
Verfügung
stellen zu können.
-
Des
Weiteren besteht auch die Möglichkeit, die
erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einer Gehäuseeinrichtung
auszuführen,
welche mit einem deformierbaren Begrenzungselement derart verbunden ist,
dass das Volumen des Speicherraumes der Vorrichtung durch eine Verformung
des beispielsweise als Membran ausgeführten Begrenzungselementes während eines
Befüllvorganges
der Vorrichtung vergrößert wird
und die Begrenzungseinrichtung bzw. die Membran von einer in der
vorbeschriebenen Art und Weise ausgeführten Halteeinrichtung in seinem zu
dem Maximum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten Betriebszustand
bzw. Verformungszustand erhalten wird und das Hydraulikfluid in
der Vorrichtung drucklos vorhaltbar ist.
-
Zum
Einleiten des in der Vorrichtung gespeicherten Hydraulikfluids wird
die Halteeinrichtung in der vorbeschriebenen Art und Weise deaktiviert,
wobei sich die durch die Verformung des Begrenzungselementes im
Begrenzungselement aufgebauten Zugspannungen, welche während des
reversiblen Verformungszustandes im Begrenzungselement vorliegen,
abbauen und das Hydraulikfluid mit einem vordefinierten Druck aus
der Vorrichtung in Richtung des Hydrauliksystems der Getriebeeinrichtung
ausgeschoben wird.
-
Das
Rückstellbestreben
der Begrenzungseinrichtung in Richtung ihres zu dem Minimum des Volumens
des Speicherraumes äquivalenten
Betriebszustandes wird bei einer derart ausgeführten Vorrichtung wenigstens
teilweise aufgrund einer während
eines Überganges
von dem zu dem Minimum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten
Betriebszustandes in Richtung des zu dem Maximum des Volumens des
Speicherraumes äquivalenten
Betriebszustandes auftretenden reversiblen Verformung der Begrenzungseinrichtung
erzeugt. Dieses Rückstellbestreben
ist in der vorbeschriebenen Art und Weise durch eine Federeinrichtung,
die als Zug- oder Druckfeder wirkend an der Begrenzungseinrichtung
angreift, verstärkbar,
wobei die Federeinrichtung abweichend von der mechanischen Ausgestaltung
der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch
als Gasfeder oder als eine Kombination aus einer Gasfeder und einer
mechanischen Federeinrichtung ausgebildet sein kann.
-
Dabei
ist ein zumindest von dem Begrenzungselement und der Gehäuseeinrichtung
begrenzter und von dem Speicherraum durch das Begrenzungselement
getrennter Druckraum, der beispielsweise dem Raum 10 entspricht,
vorgesehen, der mit einem kompressiblen Fluid befüllt ist
und dessen Volumen bei einem Übergang
des Begrenzungselementes und/oder der Gehäuseeinrichtung zu einem zu
dem Minimum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten Betriebszustand
in Richtung zu dem Maximum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten
Betriebszustandes verkleinert wird.
-
Selbstverständlich besteht
bei weiteren Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch die Möglichkeit,
die Gehäuseeinrichtung
während
eines Befüllvorganges
der Vorrichtung nach der Erfindung reversibel zu verformen und anschließend bei
einem Rückverformungsvorgang
der Gehäuseeinrichtung
das in der Vorrichtung gespeicherte Hydraulikfluidvolumen mit einem
definierten Druck an das Hydrauliksystem einer Getriebeeinrichtung
mit oder ohne Unterstützung
einer in der vorbeschriebenen Art und Weise ausgeführten Federeinrichtung abzugeben.
-
- 1
- Fahrzeug
- 2
- Verbrennungsmaschine
- 3
- Getriebeeinrichtung
- 4
- Ölsumpf
- 5
- Vorrichtung
- 6
- hydraulisches
Schaltgerät
- 7
- Gehäuseeinrichtung
- 7A
- Gehäuseteil
- 8,
8_1, 8_2
- Begrenzungseinrichtung,
Kolbenelement
- 8A
- Führungsbereich
- 8B
- Kolbenbereich
- 8C
- Bolzenelement
- 8D
- Kegelstumpbereich
- 8E
- Kolbenabschnitt
- 9,
9A, 9B
- Speicherraum
- 10
- Raum
- 11
- Federeinrichtung
- 11A
- erstes
Federelement
- 11B
- zweites
Federelement
- 12
- Halteeinrichtung
- 12A,
12B
- Rastelemente
- 12A1,
12B1
- Führungsschrägen
- 12A2,
12B2
- weitere
Führungsschrägen
- 13
- Rastmechanismus
- 14A,
14B
- Drehpunkt
- 15
- elektromagnetischer
Aktor
- 16
- Betätigungsstößel
- 16A
- Kopfbereich
des Betätigungsstößels
- 17,
17A, 17B
- weitere
Federeinrichtung
- 18
- Anschlagbereich
- 19
- Hydrauliksystem
- 19A
- Rotationsachse
- 20
- Getriebepumpe
- 21
- Rückschlagventil
- 22
- Bypassleitung
- 23
- Drosseleinrichtung
- 24
- Durchgangsbohrung
- 25
- Schaltelement
- 26
- Schaltelement
- 27
- Vorsprung
- 28
- Aussparung
- 29
- Hydraulikfluidreservoir
- 30
- weiteres
Rückschlagventil
- 31
- Hydraulikleitung
- 32
- Auslassbohrung
- 33
- Tiefziehteil
- 34
- rohrförmiges Bauteil
- 35
- Verbindungselement
- 35A
- erster
Absatz des Verbindungselementes
- 35B
- zweiter
Absatz des Verbindungselementes
- 36
- Anschlagelement
- 37
- Aussparung
- 38
- Entlüftungsbohrung
- 40A,
40B
- Kugel
- 41A,
41B
- Absatzanschläge
- 42
- Hülsenelement
- 43
- Federeinrichtung
- 44
- Führungsschräge
- n_2
- Drehzahl
der Verbrennungsmaschine
- p_5
- Druck
im Speicherraum
- p_19,
p_195
- Druck
im Hydrauliksystem
- p_sys_erf
- erforderlicher
Systemdruck
- T_0
bis T_4
- diskreter
Zeitpunkt
- t
- Zeit
- V_erf
- erforderliches
Hydraulikfluidvolumen
- V_ges
- Summe
Hydraulikfluidvolumenstrom
- V_5
- Fördervolumen
der Vorrichtung
- V_20
- Förderkennlinie
der Getriebepumpe