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Die
Erfindung betrifft eine hydraulische Steuervorrichtung für eine Getriebeeinrichtung,
insbesondere für
ein Fahrzeuggetriebe mit einer Getriebepumpe und einer mit der Getriebepumpe
verbundenen Ventileinrichtung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches
1 näher
definierten Art.
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Zur
Verbrauchs- und Schadstoffemissionsreduzierung von aus der Praxis
bekannten Fahrzeugen, die mit herkömmlichen Verbrennungsmaschinen,
wie Benzin- oder Dieselkraftstoffmotoren ausgeführt sind, stehen verschiedene
Fahrzeugkonzepte zur Verfügung,
mittels welchen in geeigneten Betriebszuständen der Fahrzeuge deren Verbrennungsmaschinen
abgeschaltet werden. 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 eine Verbrennungsmaschine
abschalten und bei Vorliegen einer Anforderung zum Zuschalten der
Verbrennungsmaschine wieder in Betrieb nehmen.
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Um
einen herkömmlichen
Fahrbetrieb durch eine Motor-Start-Stop-Funktion nicht zu beeinträchtigen,
ist bei einer fahrerseitig angeforderten Weiterfahrt des Fahrzeugs,
insbesondere bei der Einfahrt in stark befahrene und vorfahrtberechtigte
Straßen,
ein kurzer Startvorgang der Verbrennungsmaschine und ein sofortiger
Kraftschlussaufbau in einem Getriebe des Fahrzeugs 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 zuzuschal tenden Kupplungen durch ein Anheben des Ansteuerdruckes
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 Fahrzeugs aufgrund der abgeschalteten
Verbrennungsmaschine mehrere Schaltelemente einer Getriebeeinrichtung
geöffnet
und für
die Wiederanfahrt des Fahrzeugs 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. 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 Fahrzeugs in unerwünschtem
Umfang erhöht.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine hydraulische
Steuervorrichtung für
eine Getriebeeinrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels welcher
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 hydraulischen Steuervorrichtung gemäß den Merkmalen
des Patentanspruches 1 gelöst.
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Die
hydraulische Steuervorrichtung für
eine Getriebeeinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeuggetriebe, mit
einer Getriebepumpe und wenigstens einer mit der Getriebepumpe verbundenen
Ventileinrichtung, über
die ein Ansteuerdruck eines Schaltelementes einer Getriebeeinrichtung
einstellbar ist, mit welchem das Schaltelement über eine das Schaltelement
und die Ventileinrichtung verbindende Hydraulikleitung beaufschlagbar
ist, ist zwischen der Ventileinrichtung und dem Schaltelement mit
einer schaltbaren Steuerventileinrichtung zum bedarfsweisen Öffnen und
Schließen
der Hydraulikleitung ausgebildet.
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Erfindungsgemäß sind die
Steuerventileinrichtung, die Hydraulikleitung und das Schaltelement druckdicht
ausgeführt
und ein zum Schließzeitpunkt der
Steuerventileinrichtung im in Bezug auf die Ventileinrichtung stromab
der Steu erventileinrichtung angeordneten Bereich vorliegender und
vorzugsweise in Abhängigkeit
des Ansteuerdruckes des Schaltelementes stehender Hydraulikdruck
ist zumindest für einen
vordefinierten Zeitraum oberhalb eines Niveaus haltbar, zu dem das
Schaltelement einen Befüllgrad
größer als
ein vordefinierter Schwellwert aufweist.
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Damit
ist ein Schaltelement einer Getriebeeinrichtung mit geringem konstruktivem
Aufwand kostengünstig
zumindest für
einen begrenzten Zeitraum in einem Betriebszustand haltbar, von
dem ausgehend eine gewünschte Übertragungsfähigkeit
des Schaltelementes, vorzugsweise während eines Starvorganges der
Verbrennungsmaschine, innerhalb einer vordefinierten Zuschaltzeit
zur Verfügung
stellbar ist, die für
einen Kraftschlussaufbau im Bereich der Getriebeeinrichtung erforderlich
ist.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der hydraulischen Steuervorrichtung
sind die Steuerventileinrichtung, die Hydraulikleitung und das Schaltelement
in einem derartigen Umfang druckdicht ausgeführt, dass der vordefinierte
Zeitraum jeweils Stillstandszeiten einer Verbrennungsmaschine eines Fahrzeuges
entspricht, die von einer aktiven Motor-Start-Stop-Funktion vorgegeben
werden. Damit ist gewährleistet,
dass der Kraftfluss im Fahrzeug auch ohne zusätzliche elektromotorseitig
angetriebene Hydraulikpumpe innerhalb eines vordefinierten Zeitraumes
zur Verfügung
stellbar ist.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der hydraulischen
Steuervorrichtung entspricht der Schwellwert des Befüllgrades
des Schaltelementes wenigstens einem Hydraulikvolumen, das zur Überwindung
eines Lüftspiels
des Schaltelementes erforderlich ist. Damit wird erreicht, dass
zur Herstellung des Kraftflusses im Antriebsstrang eines Fahrzeuges
miteinander in Reibeingriff zu bringende Reibeelemente eines als
Lamellenkupplung oder Lamellenbremse ausgeführten Schaltelementes aneinander
anliegen, ohne zwingend in diesem Zustand bereits Drehmoment zu übertragen.
Ausgehend von einem derartigen Betriebszustand eines Schaltelementes
einer Getriebeeinrichtung ist die Übertragungsfähigkeit
im Vergleich zu Schaltelementen, deren Kolbenräume ohne Steuerventileinrichtung
bei nicht fördernder
Getriebepumpe durch eine vorzugsweise Anordnung einer Rückstellfeder
entleert werden, innerhalb wesentlich kürzerer Steuerzeiten auf einen
Wert anhebbar, zu dem das Schaltelement mit einer für den Kraftschlussaufbau
im Antriebsstrang eines Fahrzeugs erforderlichen Übertragungsfähigkeit
vorliegt.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen hydraulischen
Steuervorrichtung ist eine Einrichtung zum Speichern von Hydraulikfluid
mit wenigstens einem von einer Gehäuseeinrichtung und einer Begrenzungseinrichtung begrenzten
und mit dem Schaltelement 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, vorgesehen. Damit ist
ein zur Ansteuerung des Schaltelementes einer Getriebeeinrichtung
vorgesehenes definiertes Hydraulikfluidvolumen im Speicherraum zwischenspeicherbar
und bedarfsweise für eine
Ansteuerung eines zur Herstellung des Kraftschlusses im Antriebsstrang
zuzuschaltenden Schaltelementes einsetzbar.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Einrichtung zum Speichern
von Hydraulikfluid 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 verschieden ist, in Richtung ihres zu dem Minimum
des Volumens des Speicheraumes äquivalenten
Betriebszustandes haltbar.
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Damit
ist das zur Ansteuerung des Schaltelementes vorgesehene vordefinierte
Hydraulikfluidvolumen ohne Druckgefälle gegenüber dem Leitungssystem der
hydraulischen Steuervorrichtung 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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Durch
die einen Zusatzspeicher darstellende Einrichtung zum Speichern
von Hydraulikfluid besteht auf einfache Art und Weise die Möglichkeit,
eine von einer Verbrennungsmaschine eines Fahrzeugs angetriebene
hydraulische Getriebepumpe während eines
Startvorganges der Verbrennungsmaschine dahingehend zu unterstützen, dass
einem Schaltelement während
eines Starvorganges 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
Einrichtung zum Speichern von Hydraulikfluid zusätzliche Versorgung des Schaltelementes
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 weiteren konstruktiv einfachen und kostengünstigen Ausgestaltung der Einrichtung
zum Speichern von Hydraulikfluid 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 Kolbenelementes in Richtung seiner ersten Endstellung
verkleinert und während
einer Bewegung des Kolbenelementes in Richtung der zweiten Endstellung
vergrößert wird.
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Alternativ
hierzu oder in Kombination dazu ist es bei vorteilhaften Weiterbildungen
der Einrichtung vorgesehen, dass das Rückstellbestreben der Gehäuseeinrichtung
und/oder der Begrenzungseinrichtung jeweils in Richtung ihres zu
dem Minimum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten Betriebszustandes
aufgrund einer Federeinrichtung und/oder 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 Einrichtung bzw. des Speicherraumes, 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, dass 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 Speicheraumes äquivalenten
Betriebszustand hält,
verhindert, wobei der Abbau der inneren Spannungen jeweils durch eine
entsprechend an der Begrenzungseinrichtung und/oder der Gehäuseeinrichtung
angreifende Federeinrichtung unterstützbar ist.
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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,
wobei zur Verbesserung der Übersichtlichkeit
in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele für bau- und
funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
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Es
zeigt:
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1 eine
stark schematisierte Darstellung einer hydraulischen Steuervorrichtung,
welche mit einer Steuerventileinrichtung und einer Einrichtung zum
Speichern von Hydraulikfluid ausgebildet ist;
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2a eine
Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispieles
der Steuerventileinrichtung der Steuervorrichtung gemäß 1 in
geschlossenem Zustand;
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2b die
Steuerventileinrichtung gemäß 2a in
geöffnetem
Zustand;
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3a eine 2a entsprechende
Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles
einer Steuerventileinrichtung der Steuervorrichtung gemäß 1 in
geschlossenem Zustand;
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3b die
Steuerventileinrichtung gemäß 3a in
geöffnetem
Zustand;
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4a eine
dritte Ausführungsform
einer Steuerventileinrichtung der Steuervorrichtung gemäß 1 in
geschlossenem Zustand, wobei die Steuerventileinrichtung elektromagnetisch
ansteuerbar ist;
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4b die
Steuerventileinrichtung gemäß 4a in
geöffnetem
Zustand;
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5a ein
viertes Ausführungsbeispiel
einer elektromagnetisch ansteuerbaren Steuerventileinrichtung der
Steuervorrichtung gemäß 1;
und
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5b ein
Ventilschließglied
der Steuerventileinrichtung gemäß 5a
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1 zeigt
in stark schematisierter Darstellung einen Teil einer hydraulischen
Steuervorrichtung 1 einer Getriebeeinrichtung eines Antriebsstranges eines
Fahrzeuges mit einer zugeordneten Einrichtung 2 zum Speichern
von Hydraulikfluid eines Hydrauliksystemes der Getriebeeinrichtung
mit einem von einer Gehäuseeinrichtung 3 und
einer Begrenzungseinrichtung 4 begrenzten und mit der hydraulischen
Steuervorrichtung 1 zum Austausch von Hydraulikfluid in
Wirkverbindung bringbaren Speicherraum 5. Das Volumen des
Speicherraumes 5 ist vorliegend in Abhängigkeit eines Betriebszustandes
der Begrenzungseinrichtung 4 zwischen einem Minimum und
einem Maximum variierbar.
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Die
Begrenzungseinrichtung 4 ist von einer nicht näher dargestellten
Halteeinrichtung vorzugsweise form- oder reibschlüssig wenigstens
in dem dem Maximum des Volumens des Speicherraumes 5 äquivalenten
Betriebszustand entgegen eines Rückstellbestrebens
der Begrenzungseinrichtung 4 ausgehend von einem Betriebszustand,
der von dem zu dem Minimum des Volumens des Speicherraumes 5 äquivalenten
Betriebszustandes verschieden ist, in Richtung seines dem Minimum
des Volumens des Speicherraumes 5 äquivalenten Betriebszustandes haltbar.
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Der
in 1 dargestellte Teil der Steuervorrichtung 1 fasst
eine Getriebepumpe 6, mittels der aus einem Ölsumpf 7 im
Wesentlichen drucklos vorliegendes Hydraulikfluid betriebszustandsabhängig einem
Hauptdruckventil 8 je weils mit einem in Abhängigkeit
der vordefinierten Fördercharakteristik
der Getriebepumpe 6 stehenden Druck zugeführt wird.
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Zwischen
der Getriebepumpe 6 und dem Hauptdruckventil 8 ist
ein Rückschlagventil 9 angeordnet,
welches bei positivem Druckgefälle
zwischen dem Hauptdruckventil 8 und der Getriebepumpe 6 sperrt.
Stromab des Hauptdruckventils 8 ist ein vorliegend als
druckvariables Druckbegrenzungsventil ausgeführtes Drucksteuerventil bzw.
eine Ventileinrichtung 10 vorgesehen, mittels welchem der
jeweils in Abhängigkeit
des vorliegenden Betriebszustandes der Getriebeeinrichtung einzustellende
Ansteuerdruck für
ein vorliegend als reibschlüssige
Lamellenbremse ausgeführtes
Schaltelement 11 der Getriebeeinrichtung in an sich bekannter
Art und Weise vorgebbar ist.
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Im
Bereich zwischen dem Rückschlagventil 9 und
dem Hauptdruckventil 8 zweigt eine Hydraulikleitung L1
in Richtung der Einrichtung 2 zum Speichern von Hydraulikfluid
ab, wobei zwischen dem Abzweigungspunkt der Hydraulikleitung L1
und dem Speicherraum 5 vorliegend ein in Befüllrichtung
des Speicherraumes 5 sperrendes Rückschlagventil 12 und
eine das Rückschlagventil 12 umgehende
Bypassleitung 13 vorgesehen ist, welche mit einer Drosseleinrichtung 14 ausgeführt ist.
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Mittels
des Rückschlagventiles 12 und
der Drosseleinrichtung 14 in der Bypassleitung 13 besteht
auf einfache Art und Weise die Möglichkeit,
die Einrichtung 2 zum Speichern von Hydraulikfluid von der
fördernden
Getriebepumpe 6 über
eine Systemdruck führende
Hydraulikleitung der hydraulischen Steuervorrichtung 1,
der beispielsweise 15 bar und höher
sein kann, gedämpft
zu versorgen. Dadurch sind die Gehäuseeinrichtung 3 und
die Begrenzungseinrichtung 4 lediglich für einen über die
Drosseleinrichtung 14 einstellbaren und entsprechend geringeren
Befülldruck
auszulegen.
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Die
Drosseleinrichtung 14 bewirkt zusätzlich, dass der Systemdruck
in der hydraulischen Steuervorrichtung 1 während der
drosseleinrichtungsseitigen gedämpften
Befüllung
des Speicherraumes 5 nicht in einem die Funktionsweise
der Getriebeeinrichtung negativ beeinflussenden Umfang verändert wird.
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Der
Speicherraum 5 der Einrichtung 2 zum Speichern
von Hydraulikfluid weist in Abhängigkeit des
jeweils zugeordneten Getriebetyps ein Volumen auf, dass wenigstens
einem Füllvolumen
der für
einen Anfahrvorgang eines Fahrzeugs zu schließenden Kupplung bzw. zu schließenden Kupplungen
in der Getriebeeinrichtung, das beispielsweise 0,15 Liter ist, entspricht.
Dabei wird bei entsprechendem Fördervolumen
der Getriebepumpe 6 eine auf der dem Speicherraum 5 abgewandten
Seite der als Kolbenelement ausgeführten Begrenzungseinrichtung 4 vorgesehene
Federeinrichtung 15 mit steigendem Füllvolumen des Speicherraumes 5 zunehmend
gestaucht, bis das Kolbenelement 4 seine zu dem Maximum
des Volumens des Speicherraumes 5 äquivalente Position bzw. seinen
dazu äquivalenten
Betriebszustand erreicht und an einem nicht näher dargestellten Anschlag
der wenigstens bereichsweise zylinderfömig ausgebildeten Gehäuseeinrichtung 3 anliegt.
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Zwischen
der Ventileinrichtung 10 und dem Schaltelement 11 ist
eine schaltbare Steuerventileinrichtung 16 zum bedarfsweisen Öffnen oder
Schließen
einer die Ventileinrichtung 10 und das Schaltelement 11 verbindenden
Hydraulikleitung L2 vorgesehen, wobei die Steuerventileinrichtung 16,
die Hydraulikleitung L2 und das Schaltelement 11 derart druckdicht
ausgeführt
sind, dass ein zum Schließzeitpunkt
der Steuerventileinrichtung 16 im in Bezug auf die Ventileinrichtung 10 stromab
der Steuerventileinrichtung 16 angeordneten Bereich vorliegender
und vorliegend in Abhängigkeit
des Ansteuerdruckes des Schaltelementes 11 stehender Hydraulikdruck
zumindest für
einen vordefinierten Zeitraum oberhalb eines Niveaus haltbar ist,
zu dem das Schaftelement 11 einen Befüllgrad größer als ein vordefinierter Schwellwert
aufweist. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, den Druck im Schaltelement
durch zusätzliche Maßnahmen
wie einer Druckbeaufschlagung des Schaltelementes durch einen weiteren Drucksteller über eine
nicht näher
dargestellte Hydraulikleitung gegenüber dem über die Ventileinrichtung 10 einstellbaren
Ansteuerdruck des Schaltelementes 11 zu variieren.
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Der
vordefinierte Zeitraum entspricht vorliegend einer von einer aktiven
Motor-Start-Stop-Funktion eines Fahrzeuges variierbaren und vorgebbaren Stillstandszeit
einer Verbrennungsmaschine eines Fahrzeuges und der Schwellwert
des Befüllgrades des
Schaltelementes 11 entspricht wenigstens einem Hydraulikvolumen,
das zur Überwindung
eines Lüftspiels
des Schaltelementes 11 erforderlich ist.
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Die
Anordnung der Steuerventileinrichtung 16 stromab der Ventileinrichtung 10 sowie
die druckdichte Ausführung
der Steuerventileinrichtung 16, der Hydraulikleitung L2
und des Schaltelementes 11 bieten auf einfache Art und
Weise die Möglichkeit,
im Schaltelement 11 bei durch die Motor-Start-Stop-Funktion abgeschalteter
Verbrennungsmaschine und bei in diesem Betriebszustand der Verbrennungsmaschine
nicht mehr fördernder Getriebepumpe 6 ein
Hydraulikfluidvolumen während der
Stillstandszeit der Verbrennungsmaschine oberhalb eines für eine zügige Zuschaltung
des Schaltelementes erforderlichen Druckniveaus zu halten, ohne
eine aus dem Stand der Technik bekannte zusätzliche und über einen
Elektromotor antreibbare weitere Getriebepumpe vorsehen zu müssen.
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Das
bedeutet, dass durch die direkt im Getriebegehäuse einer Getriebeeinrichtung
oder die in ein hydraulisches Schaltgerät einer Getriebeeinrichtung
integrierbaren Steuerventileinrichtung 16 ein Entleervorgang
des Schaltelementes 11 bei fehlender getriebepumpenseitiger
Druckbeaufschlagung vermieden wird, ohne dass über eine Zusatzpumpe ein entsprechender
Hydraulikdruck zum Ausgleich des aus dem Schaltelement 11 abfließenden Hydraulikfluidvolumens
aufzubringen ist.
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In 2a bis 5b sind
vier verschiedene Ausführungsbeispiele
der Steuerventileinrichtung 16 gemäß 1 in einer
schematisierten Querschnittansicht gezeigt, wobei die ersten beiden
Ausführungsbeispiele
der Steuerventileinrichtung gemäß 2a und 2b sowie
gemäß 3a und 3b hydraulisch
ansteuerbar und auf einfache Art und Weise in ein hydraulisches
Schaltgerät
einer Getriebeeinrichtung integrierbar sind. Sowohl die dritte Ausführungsform
gemäß 4a und 4b als auch
die vierte Ausführungsform
gemäß 5a der Steuerventileinrichtung 16 sind
elektromagnetisch ansteuerbar und eher zum Einbau in ein Getriebegehäuse einer
Getriebeeinrichtung geeignet.
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Alle
in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der Steuerventileinrichtung 16 weisen die
Gemeinsamkeit auf, dass die Ansteuerung eines stromab der Steuerventileinrichtung 16 angeordneten
Schaltelementes im herkömmlichen
Fahrbetrieb durch die Steuerventileinrichtung 16 nicht
beeinflusst wird und ein Schaltelement von einem elektrischen Getriebesteuergerät und einem
hydraulischen Schaltgerät
in an sich bekannter Art und Weise gesteuert und geregelt betrieben
werden kann.
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Die
in 2a dargestellte erste Ausführungsform der Ventilsteuereinrichtung 16 gemäß 1 ist
mit einem hydraulisch ansteuerbaren und axialdichtenden Flachsitzventil
ausgeführt,
welches ein erstes Gehäuseteil 17A und
ein zweites Gehäuseteil 17B umfasst.
Des Weiteren ist im ersten Gehäuseteil 17A ein
Gehäuseeinsatzteil 18 eingesetzt, welches über ein
zwischen den beiden Gehäuseteilen 17A und 17B angeordnetes
Zwischenblech 19 in seiner für die Funktionsweise der Steuerventileinrichtung 16 vorgesehenen
Einbaulage gehalten ist.
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Zusätzlich ist
in das Gehäuseeinsatzteil 18 ein
Ventilschließglied 20 montiert,
welches gegenüber
einem im zweiten Gehäuseteil 17B ausgebildeten
Ventilflachsitz 21, der in einem Bauteil des Schaltgeräts oder
im Getriebege häuse
ausgeführt
sein kann, axial verschieblich angeordnet ist. Dabei ist das Ventilschließglied 20 mit
einem Ventilschließkörper 22 ausgeführt, dessen
dem Ventilflachsitz 21 zugeordnete Stirnfläche in geschlossenem
Zustand der Ventilsteuereinrichtung 16 an dem Ventilflachsitz 21 derart
dichtend anliegt, dass die Hydraulikleitung L2 zwischen der Ventileinrichtung 10 und
dem Schaltelement 11 gesperrt ist.
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Neben
dem Ventilschließkörper 22 ist
das Ventilschließglied 20 mit
einem ersten Führungsbereich 23 und
einem zweiten Führungsbereich 24 ausgebildet, über welche
das Ventilschließglied 26 im Gehäuseeinsatzteil 18 in
axialer Längserstreckung des
Ventilschließgliedes 20 verschieblich
gegenüber dem
Ventilflachsitz 21 geführt
ist.
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Der
erste Führungsbereich 23 ist
vorliegend mit gegenüber
dem Ventilschließkörper 22 und
dem zweiten Führungsbereich 24 reduziertem
Durchmesser ausgeführt
und im Gehäuseeinsatzteil 18 in
einer Durchgangsbohrung 25 angeordnet, wobei die Hydraulikleitung
L2 in diesen Bereich gegenüber
einem ebenfalls Hydraulikfluid führenden
Bereich 26 der Ventilsteuereinrichtung 16 abgedichtet
ist.
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Auf
der dem ersten Führungsbereich 23 abgewandten
Seite des zweiten Führungsbereiches 24 ist
das Ventilschließglied
in Schließrichtung
der Ventilsteuereinrichtung 16 über eine Federeinrichtung 27 angefedert,
wobei ein von dem Ventilschließglied 20, dem
Gehäuseeinsatzteil 18 und
dem ersten Gehäuseteil 17A begrenzter
Federraum 28 über
eine Entlüftungsbohrung 29 mit
dem Ölsumpf 7 verbunden
ist und somit ein Druckaufbau im Federraum 28 aufgrund
von Leckage ausgehend vom Bereich 26 in Richtung des Federraumes 28 auf
einfache Art und Weise vermieden ist. Damit ist auf einfache Art
und Weise gewährleistet,
dass sich im Federraum 28 kein Druck einstellt, welcher
einem öffnen
der Ventilsteuereinrichtung 16 nachteilhafterweise derart
entgegensteht, dass die Ventilcharakteristik der Ventilsteuereinrichtung 16 verändert wird.
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Eine
dem Bereich 26 zugewandte Stirnfläche des zweiten Führungsbereiches 24 sowie
eine Stirnfläche
eines zwischen dem ersten Führungsbereich 23 und
dem zweiten Führungsbereich 24 des
Ventilschließgliedes 20 angeordneten
und mit einem gegenüber
dem zweiten Führungsbereich 24 verringerten
Durchmesser ausgeführten
Zwischenbereiches 30 des Ventilschließgliedes 20 bilden
eine Steuerfläche,
in deren Bereich das Ventilschließglied 20 in Öffnungsrichtung
des Ventilflachsitzes 21 der Ventilsteuereinrichtung 16 vorzugsweise
mit dem Förderdruck
der Getriebepumpe 6 oder mit einem über ein Drucksteuerventil der
Getriebeeinrichtung einstellbaren und vorzugsweise in Abhängigkeit
des Förderdruckes
der Getriebepumpe 6 stehenden Steuerdruck entgegen der
Federkraft der Federeinrichtung 27 beaufschlagbar ist.
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Gleichzeitig
ist das Ventilschließglied 20 bei geschlossenem
Ventilflachsitz 21 auf der dem Ventilflachsitz 21 abgewandten
Stirnfläche
des Ventilschließkörpers 22 mit
dem stromauf der Ventilsteuereinrichtung 16 in der Hydraulikleitung
L2 vorliegenden Hydraulikdruck in Schließrichtung des Ventilflachsitzes 21 beaufschlagt,
während
zusätzlich
der stromab der Ventilsteuereinrichtung 16 in der Hydraulikleitung
L2 vorliegende Hydraulikdruck auf einen Flächenanteil der dem Ventilflachsitz 21 zugewandten
Stirnfläche
des Ventilschließkörpers 22 einwirkt,
der der Querschnittsfläche
der Hydraulikleitung L2 stromauf der Steuerventileinrichtung 16 entspricht.
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Das
bedeutet, dass die Ventilsteuereinrichtung 16 dichtend
an dem Ventilflachsitz 21 anliegt, wenn an dem Ventilschließglied 21 eine
in Schließrichtung
der Ventilsteuereinrichtung 16 wirkende Gesamtkraftkomponente,
die aus der Federkraft der Federeinrichtung 27 und den
an dem Ventilschließglied 20 an
den verschiedenen Wirkflächen
anliegenden hydraulischen Drücken
resultiert, angreift.
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Greift
an dem Ventilschließglied 20 eine
die Ventilsteuereinrichtung 16 in ihren geöffneten
Zustand überführende Gesamtkraftkomponente
an, weist der an der Steuerfläche
des zweiten Führungsbereiches 24 und
des Zwischenbereiches 30 angreifende Hydraulikdruck einen
Wert auf, zu dem die Federkraft der Federeinrichtung 27 überwunden
wird.
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3a zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel
der in 1 lediglich stark schematisiert dargestellten
Steuerventileinrichtung 16, welche sich im Wesentlichen
in der Gestaltung des Ventilschließgliedes 20 von der
in 2a und 2b dargestellten ersten
Ausführungsform
der Steuerventileinrichtung 16 unterscheidet, weshalb in
der nachfolgenden Beschreibung lediglich auf die Unterschiede zwischen diesen
beiden Ausführungsbeispielen
eingegangen wird.
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Bei
der in 3a dargestellten Ausführungsform
der Steuerventileinrichtung 16 weist das Ventilschließglied 20 zwischen
dem zweiten Führungsbereich 24 und
der mit dem Ventilflachsitz 21 zusammenwirkenden Stirnfläche des
Ventilschließgliedes 20 einen
durchgehenden Durchmesser auf, weshalb die in Schließrichtung
der Ventilsteuereinrichtung 16 wirkende Federkraft in geschlossenem
Zustand des Ventilflachsitzes 21 nicht von dem stromauf
der Ventilsteuereinrichtung 16 in der Hydraulikleitung
L2 wirkenden Hydraulikdruck wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel
der Steuerventileinrichtung 16 gemäß 2a unterstützt wird.
Damit ist die Federeinrichtung 27 der Steuerventileinrichtung 16 gemäß 3a im
Vergleich zu der Federeinrichtung 27 der Steuerventileinrichtung 16 gemäß 2a stärker auszulegen,
um die Steuerventileinrichtung 16 in geschlossenem Zustand
halten zu können.
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Bei
der ersten als auch bei der zweiten Ausführungsform der Ventilvorrichtung 16 gemäß 2a bzw. 2b oder 3a bzw. 3b wird
die Steuerventileinrichtung 16 mit einen von der Getriebepumpe 6 oder
einem Drucksteuerventil eingestellten und auf die Steuerfläche des
Ventilschließgliedes 20 geführten hydraulischen
Druck beaufschlagt, so dass das Ventilschließglied 20 vom Ventilflachsitz 21 und jeweils
in die in 2b bzw. 3b dargestellte zweite
Endlage verbracht wird und die Hydraulikleitung L2 zwischen der
Ventileinrichtung 10 und dem Schaltelement 11 vollständig geöffnet ist.
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Bei
dem in 4a und 4b dargestellten dritten
Ausführungsbeispiel
der Ventilsteuereinrichtung 16 gemäß 1 ist der
Steuerventileinrichtung 16 ein elektromagnetischer Aktor 31 zugeordnet,
mittels dem die Ventilsteuereinrichtung 16 zwischen einem
die Hydraulikleitung L2 freigebenden Zustand und einem die Hydraulikleitung
L2 sperrenden Zustand umschaltbar ist. Zusätzlich ist die Steuerventileinrichtung 16 mit
einem Kugelsitzventil ausgebildet, bei dem das Ventilschließglied 20 mit
einem kugelförmig
ausgeführten
Ventilschließkörper 22 ausgeführt ist.
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Der
Ventilschließkörper 22 wirkt
dabei mit einem vorzugsweise in einem Bauteil des Schaltgerätes oder
im Getriebegehäuse
anordenbaren Ventilkugelsitz 32 derart zusammen, dass in
geschlossenem Zustand der Ventilsteuereinrichtung 16 eine
Linienberührung
zwischen dem Ventilschließkörper 22 und dem
Ventilkugelsitz 32 vorliegt. Das Ventilschließglied 20 ist
vorliegend über
die Federeinrichtung 27 in Öffnungsrichtung der Ventilsteuereinrichtung 16 angefedert
und in bestromtem Zustand des elektromagnetischen Aktors 31 geschlossen,
so dass die Steuerventileinrichtung 16 bei einem Ausfall
des Aktors 31 auf jeden Fall geöffnet ist.
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Die
in 5a gezeigte vierte Ausführungsform der Steuerventileinrichtung 16 ist
in gleicher Art und Weise wie die dritte Ausführungsform der Steuerventileinrichtung 16 gemäß 4a elektromagnetisch
betätigbar,
wobei die vierte Ausführungsform gemäß 5a eine
bauraumgünstigere
Ausgestaltung darstellt, da der elektromagnetische Aktor 31 in das
zweite Gehäuseteil 17B integriert
ist, während der
elektromagnetische Aktor 31 der Ausführung gemäß 4a in
einem separaten Gehäuse 33 angeordnet
und am zweiten Gehäuseteil 17B montiert
ist.
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Zusätzlich ist
die Steuerventileinrichtung 16 gemäß 5a als
einfaches und kostengünstiges herstellbares
Flachsitzventil ausgeführt,
dessen Ventilschließglied 20 in
der in 5b dargestellten Art und Weise
bolzenartig sowie mit einem für
die Aufnahme der Federeinrichtung 27 vorgesehenen hohlzylindrischen
Bereich 34 ausgeführt
ist und in Einbaulage mit seinem Bolzenbereich 35 sowohl
in den Bereich des elektromagnetischen Aktors 31 als auch in
den stromab der Steuerventileinrichtung 16 verlaufenden
Bereich der Hydraulikleitung L2 eingreift. Dabei ist das in die
Hydraulikleitung L2 vorkragende Ende 35A des Ventilschließgliedes 20 in 5a durch
eine strichliert ausgeführte
Linie dargestellt.
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Bei
allen vorbeschriebenen Ausführungsformen
der Steuerventileinrichtung 16 wird die Hydraulikleitung
L2 über
ein axial dichtendes Schließventil im
Bereich zwischen dem Drucksteuerventil eines Schaltelementes bzw.
der Ventileinrichtung 10 und einem Kolbenraum des Schaltelementes 11 bei
entsprechender Ansteuerung der Steuerventileinrichtung 16 derart
verschlossen, dass in der Hydraulikleitung L2 stromab der Steuerventileinrichtung 16 und im
Schaltelement 11 mindestens ein Hydraulikfluidvolumen eingeschlossen
ist und für
einen vordefinierten Zeitraum in diesem Bereich der hydraulischen Steuervorrichtung 1 verbleibt,
dass ein Lüftspiel
des Schaltelementes 11 überwunden
wird. Die im Bereich der Steuerventileinrichtung 16 am
Ventilschließglied 20 zum
Abdichten aufzubringende Schließkraft
ist dabei mindestens zu einem Druck äquivalent, der stromab der
Steuerventileinrichtung 16 in der Hydraulikleitung L2 und
im Schaltelement 11 vorliegt.
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Für den Fall,
dass das Schaltelement 11 mit einer Kolbenrückstellfeder
ausgeführt
wird, wird der Druck im Schaltelement und im stromab seitigen Teil der
Hydraulikleitung L2 durch die Federkraft der Kolbenrückstellfeder
induziert, wenn das Lüftspiel
im Bereich der vorzugsweise als Lamellen ausgeführten Reibschlusselemente des
Schaltelementes 11 überwunden
ist.
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Des
Weiteren ist es vorgesehen, dass die Steuerventileinrichtung 16 bei
entsprechend fördernder
Getriebepumpe 6 permanent geöffnet ist, so dass die Befüllung und
Entleerung des der Steuerventileinrichtung 16 zugeordneten
Schaltelementes 11 ohne Einschränkung in an sich bekannter
Art und Weise möglich
ist. Bei stehender Getriebepumpe 6 und gleichzeitig zugeschaltetem
Schaltelement 11 wird die Steuerventileinrichtung 16 vorzugsweise spätestens
bei Unterschreiten eines Förderdruckes der
Getriebepumpe 6 geschlossen, zu dem das Lüftspiel
des Schaltelementes noch überwunden
ist. Bei nicht betätigtem
Schaltelement 11 wird die Steuerventileinrichtung 16 bei
Unterschreiten des vordefinierten Förderdruckes der Getriebepumpe 6 auch geschlossen,
wobei das Schaltelement 11 bei einer Ausführung mit
einer Kolbenrückstellfeder
aufgrund deren Gegendruck im geöffneten
Zustand verbleibt.
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Da
eine Volumennachförderung
bei geschlossener Steuerventileinrichtung 16 unterbleibt, ist
der Kolbenraum des Schaltelementes 11 mit einer entsprechenden
Dichtigkeit auszuführen,
die es erlaubt, das stromab der Steuerventileinrichtung 16 eingesperrte
Hydraulikfluidvolumen auch bei während
eines längeren
Zeitraumes abgeschalteter Verbrennungsmaschine ohne Druck- und Volumenverlust
vorzuhalten. Diese Voraussetzung ist bei nasslaufenden Lamellenbremsen
einfacher als bei Lamellenkupplungen umsetzbar, da erstgenannte
aufgrund feststehender Kolbenräume,
die von nicht rotierend und gehäusefest
ausgeführten
Kupplungshälften
begrenzt sind, ohne rotierende Dichtsysteme einfacher abdichtbar
sind.
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Bei
Schaltelementen, welche als nasslaufende Lamellenkupplungen ausgeführt sind,
ist diese Vorrausetzung nur mit einem erheblichen Dichtmehraufwand
realisierbar, so dass die angestrebte Funktionalität der hydraulischen
Steuervorrichtung 1 nach der Erfindung bei Lamellenkupplungen
bei gleichem Dichtaufwand im Vergleich zu Lamellenbremsen grundsätzlich nur
für geringere
Stillstandszeiten einer Verbrennungsmaschine zur Verfügung stellbar
ist.
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Allgemein
besteht die Möglichkeit,
jedem während
eines Startvorganges der Verbrennungsmaschine eines Fahrzeugs zuzuschaltenden
Schaltelementes eine Steuerventileinrichtung zum Absperren des Kolbenraumes
eines Schaltelementes zuzuordnen. In einem derartigen Fall reduziert
sich der beim Starvorgang für
den Kraftschlussaufbau im Antriebstrang eines Fahrzeugs erforderliche
Hydraulikfluidvolumenbedarf vorzugsweise auf ein Minimum.
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Diese
eine Maximallösung
darstellende Ausgestaltung einer hydraulischen Steuervorrichtung nach
der Erfindung benötigt
jedoch im Bereich eines hydraulischen Steuergerätes sehr viel Bauraum und ist
aufgrund der Vielzahl an aufzuwendenden Bauteilen durch erhöhte Herstellkosten
gekennzeichnet.
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Deshalb
wird es angestrebt, die Anzahl der während eines Startvorganges
einer Verbrennungsmaschine zuzuschaltenden Schaltelemente, die mit einer
Steuerventileinrichtung absperrbar sind, in Abhängigkeit des jeweils eingesetzten
Getriebesystems auf ein Minimum zu reduzieren, bei dem das beim Start
der Verbrennungsmaschine zur Herstellung des Kraftschlusses im Antriebstrang
von der Getriebepumpe nachzufördernde Ölvolumen
innerhalb einer vordefinierten Zuschaltzeit zur Verfügung stellbar
ist.
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Falls
mehrere Ventilsteuereinrichtungen vorgesehen werden, ist es bei
einer weiteren nicht näher dargestellten
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen hydraulischen
Steuervorrichtung vorgesehen, dass alle Steuerventileinrichtungen
von einer gemeinsamen externen Einrichtung, wie beispielsweise eines elektromagnetischen
Aktors, angesteuert werden, um die Herstellkosten und den Strombedarf
zu reduzieren.
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Bei
einer weiteren nicht näher
dargestellten Ausführungsform
des hydraulischen Steuervorrichtung nach der Erfindung ist es vorgesehen,
die Steuerventileinrichtung 16 sowohl mit einer hydraulischen als
auch mit einer elektromechanischen Betätigung auszuführen, um
bei Ausfall einer Betätigungsart
die Hydraulikleitung L2 im Bereich zwischen der Ventileinrichtung 10 und
dem Schaltelement 11 sicher öffnen zu können.
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Selbstverständlich ist
die hydraulische Steuervorrichtung für eine Getriebeeinrichtung
abweichend von dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
auch ohne die Einrichtung zum Speichern von Hydraulikfluid ausführbar, wenn
das von der Getriebepumpe während
eines Startvorganges einer Verbrennungsmaschine eines Fahrzeugs
zur Verfügung
gestellte Hydraulikfluidvolumen bzw. Fördervolumen ausreichend ist,
um die zur Herstellung des Kraftschlusses im Antriebsstrang des
Fahrzeugs zuzuschaltenden Schaltelemente innerhalb eines vordefinierten
Zeitraumes ausreicht.
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Falls
diese Anforderung an die Getriebepumpe nicht erfüllbar ist und die Steuerventileinrichtung, die
Hydraulikleitung zwischen der Steuerventileinrichtung und einem
Schaltelement und das Schaltelement selbst nicht die für die Vorhaltung
des Hydraulikfluidvolumens im Kolbenraum des Schaltelementes erforderliche
Dichtheit aufweisen, besteht über die
Einrichtung zum Speichern von Hydraulikfluid auf einfache Art und
Weise die Möglichkeit,
dass für
die innerhalb des Zeitraumes angeforderte Zuschaltung erforderliche
Hydraulikfluidvolumen unterstützend
an das Leitungssystem der hydraulischen Steuervorrichtung abzugeben
und die Schaltelemente im gewünschten
Zeitraum zuzuschalten.
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- 1
- hydraulische
Steuervorrichtung
- 2
- Einrichtung
zum Speichern von Hydraulikfluid
- 3
- Gehäuseeinrichtung
- 4
- Begrenzungseinrichtung
- 5
- Speicherraum
- 6
- Getriebepumpe
- 7
- Ölsumpf
- 8
- Hauptdruckventil
- 9
- Rückschlagventil
- 10
- Drucksteuerventil,
Ventileinrichtung
- 11
- Schaltelement
- 12
- Rückschlagventil
- 13
- Bypassleitung
- 14
- Drosseleinrichtung
- 15
- Federeinrichtung
- 16
- Steuerventileinrichtung
- 17A,
B
- Gehäuseteil
- 18
- Gehäuseeinsatzteil
- 19
- Zwischenblech
- 20
- Ventilschließglied
- 21
- Ventilflachsitz
- 22
- Ventilschließkörper
- 23
- erster
Führungsbereich
- 24
- zweiter
Führungsbereich
- 25
- Durchgangsbohrung
- 26
- Bereich
- 27
- Federeinrichtung
- 28
- Federraum
- 29
- Entlüftungsbohrung
- 30
- Zwischenbereich
- 31
- elektromagnetischer
Aktor
- 32
- Ventilkugelsitz
- 33
- separates
Gehäuse
- 34
- hohlzylindrischer
Bereich
- 35
- Bolzenbereich
- 35A
- Ende
des Bolzenbereiches
- L1,
L2
- Hydraulikleitung