DE102008043494A1

DE102008043494A1 - Hydraulischer Stellantrieb

Info

Publication number: DE102008043494A1
Application number: DE102008043494A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Sauter
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2008-11-05
Filing date: 2008-11-05
Publication date: 2010-05-06

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Stellantrieb zur Betätigung einer Kupplung oder Bremse eines Automatgetriebes oder dergleichen, umfassend einen in einem Stellzylinder (4) verschiebbar angeordneten doppelwirkenden Stellkolben (8), der über ein hydraulisches Steuergerät ansteuerbar ist, wobei zum Schließen der mit dem Stellantrieb verbundenen Kupplung oder Bremse ein einer ersten Kolbenseite (20) zugeordneter erster Druckraum (10) und zum Öffnen der der anderen Kolbenseite (22) zugeordnete zweite Druckraum (14) mit Druckfluid beaufschlagt wird. Um die Dynamik und Spontanität des Stellantriebes zu verbessern, ist vorgesehen, dass die beiden Druckräume (10, 14) über wenigstens einen Verbindungskanal (24, 26) miteinander in Verbindung stehen, in welchem jeweils ein in Richtung zum ersten Druckraum (10) hin öffnendes, federbelastetes Rückschlagventil (28, 30) angeordnet ist. Beim Schließen der Kupplung oder Bremse wird Druckfluid aus dem zweiten Druckraum (14) über die Verbindungskanäle (24, 26) in den ersten Druckraum (10) gedrückt, so dass dieser Druckfluidanteil im Bereich des Stellantriebes verbleibt und ein schnelleres Wiederbefüllen des ersten Druckraumes zum Schließen der Kupplung oder Bremse ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Stellantrieb zur Betätigung einer Kupplung oder Bremse eines Automatgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei doppeltwirkenden Stellkolben werden im Gegensatz zu einfachwirkenden Stellkolben, bei denen beispielsweise die Öffnungsbewegung der Kupplung oder Bremse durch eine Rückstellfeder bewirkt wird, sowohl die Schließbewegung als auch die Öffnungsbewegung der Kupplung oder Bremse hydraulisch bewirkt. Dabei lässt sich durch unterschiedliche Wirkflächen der beim Schließen wirksamen Kolbenfläche einerseits und der beim Öffnen wirksamen Kolbenfläche andererseits eine insbesondere für den Schließvorgang geforderte feinfühlige Steuerung verwirklichen, da die jeweils resultierende, auf den Kolben wirkende Kraft durch eine Regelung der hydraulischen Drücke in den beiden Druckräumen unter Berücksichtigung der gegebenen Wirkflächen exakt einstellbar ist.
Aus der EP 0 775 855 A1 ist bereits eine hydraulische Servo-Vorrichtung für eine Reibungsbremse in einem Planetenräder-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der die beiden Druckräume an ein Steuergerät angeschlossen sind, wobei zwischen den Druckräumen keine Verbindung besteht. Wenn die Kupplung oder Bremse geschlossen werden soll, dann muss das im zweiten Druckraum befindliche Hydraulikfluid mittels des auf die erste Kolbenseite wirkenden hydraulischen Druckes in das Steuergerät zurückgeschoben werden. Insbesondere bei dynamischen, d. h. schnell wechselnden Befüllvorgängen des Stellantriebes können durch das infolge der Strömungsverluste erschwerte Ausschieben des Hydraulikfluides aus dem zweiten Druckraum undefinierte und in ihrer Höhe von der Bewegungsgeschwindigkeit der Kupplung oder Bremse bzw. des damit verbundenen Stellantriebes abhängige Stau drücke entstehen, was einem dynamischen Schließen oder einer Pulsbewegung der Servo-Vorrichtung entgegenwirkt. Ein weiterer Nachteil wird darin gesehen, dass das in das Steuergerät zurück geschobene Hydraulikfluidvolumen nicht mehr unmittelbar am Stellantrieb zur Verfügung steht, da es beispielsweise in einen Ölsumpf abgeleitet wird und bei einer Wiederbefüllung aus dem Ölsumpf erneut zum Stellantrieb gefördert werden muss, was zu Druckeinbrüchen und damit zu einer wenig spontanen Reaktion des Stellantriebes beim Schließen der Kupplung oder Bremse führen kann.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Stellantrieb der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, welcher einen gegenüber bekannten Stellantrieben verbesserten dynamischen Betrieb sowie schnellere Befüllvorgänge ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die oben beschriebenen nachteiligen Effekte vermeiden oder doch jedenfalls verringern lassen, wenn das beim Schließen der Kupplung oder Bremse aus der zweiten Druckkammer auszuschiebende Hydraulikfluidvolumen nicht über das Steuergerät abgeführt sondern für das gleichzeitig erforderliche Befüllen des ersten Druckraumes bereitgestellt wird.
Demnach geht die Erfindung aus von einem hydraulischen Stellantrieb zur Betätigung einer Kupplung bzw. Bremse eines Automatgetriebes oder dergleichen, umfassend einen in einem Stellzylinder verschiebbar angeordneten doppeltwirkenden Stehkolben, der über ein hydraulisches Steuergerät angesteuert wird, wobei zum Schließen der Kupplung oder Bremse ein einer ersten Kolbenseite zugeordneter erster Druckraum und zum Öffnen der der anderen Kolbenseite zugeordnete zweite Druckraum mit Druckfluid beaufschlagt wird. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist dabei vorgesehen, dass die beiden Druckräume über wenigstens einen Verbindungskanal miteinander in Verbindung stehen, in welchem jeweils ein in Richtung zum ersten Druckraum hin öffnendes, federbelastetes Rückschlagventil angeordnet ist.
Bei Schließen der Kupplung oder Bremse wird das im zweiten Druckraum befindliche Druckfluid dadurch zumindest teilweise nicht zum Steuergerät und von dort in den Ölsumpf ausgeschoben, sondern über den Verbindungskanal und das Rückschlagventil in den ersten Druckraum gefördert. Der Druck im zweiten Druckraum, bei welchem das Rückschlagventil öffnet, kann durch eine entsprechende Auslegung der den Schließkörper des Rückschlagventils belastenden Feder eingestellt werden. Damit kann ein Arbeitspunkt des Drucks im zweiten Druckraum und damit das Verhältnis des Druckes im zweiten Druckraum zum Druck im ersten Druckraum beliebig eingestellt werden.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung wird auch darin gesehen, dass das aus dem zweiten Druckraum ausgeschobene Druckfluid weiter im Bereich des Stellantriebes zur Verfügung steht und mithilft, den ersten Druckraum beim Schließvorgang zu befüllen. Damit lassen sich Druckeinbrüche beim Schließen der Kupplung oder Bremse weitgehend vermeiden und dynamische Bewegungen des Kolbens ermöglichen.
Ein weiterer Vorteil insbesondere gegenüber einer Rückstellung des Stellkolbens beim Öffnen der Kupplung oder Bremse mittels einer Rückstellfeder ergibt sich für den sogenannten HIS-Betrieb (HIS = hydraulischer Impulsspeicher) für die kurzfristige Bereitstellung des Hydraulikfluidvolumens beim Motorneustart einer Motor-Start-Stop-Automatik. Durch die erfindungsgemäße Anordnung bleibt der Stellkolben beim Abschalten des Antriebs und dem damit verbundenen Hydraulikfluid-Druckverlust im Getriebe in seiner momentanen Stellung stehen, so dass beim HIS-Start der Stellantrieb nicht wiederbefüllt werden muss, womit das für den HIS-Start benötigte Ölvolumen um denjenigen Anteil, der aus dem zweiten Druckraum ausgeschoben wurde, verringert ist.
Gemäß einer besonders einfachen konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen sein, dass der Verbindungskanal bzw. die Verbindungskanäle jeweils den Stellkolben selbst durchsetzen, wie anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt wird. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass der wenigstens eine Verbindungskanal außerhalb des Stellzylinders verläuft und beispielsweise über das Steuergerät geführt ist.
Für den Fall, dass der Stellzylinder und der Stellkolben im wesentlichen ringförmig ausgebildet sind, sind gemäß einer werteren Ausgestaltung der Erfindung mehrere über die ringförmige Kolbenfläche verteilte, den Stellkolben durchsetzende Verbindungskanäle vorgesehen.
Die Erfindung lässt sich anhand eines Ausführungsbeispiels werter erläutern. Dazu ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. Diese zeigt in der einzigen Figur schematisch in einem Längsschnitt einen hydraulischen Stellantrieb, bei welchem der Stellzylinder und der Stellkolben ringförmig ausgebildet sind.
Die Figur zeigt sehr schematisch einen hydraulischen Stellantrieb 2 mit einem ringförmigen Stellzylinder 4 und einem darin in Richtung des Pfeils 6 verschiebbar angeordneten Stellkolben 8. Dieser trennt im Stellzylinder 4 einen ersten Druckraum 10, der über eine Zuleitung 12 mit einem nicht dargestellten Steuergerät verbunden ist, von einem zweiten Druckraum 14, welcher über eine Zuleitung 16 mit dem Steuergerät verbunden ist. Über die Zuleitungen 12 bzw. 16 wird Hydraulikfluid den zugeordneten Druckräumen 10 bzw. 14 zugeführt bzw. aus diesen abgeführt.
Der Stellzylinder 8 weist an seiner von dem ersten Druckraum 10 abgewandten Seite einen im wesentlichen rohrförmigen Fortsatz 18 auf, welcher die Funktion einer Kolbenstange hat, über die der Stellkolben 8 in nicht näher dargestellter Weise mit einer Kupplung oder Bremse eines Automatgetriebes verbunden ist. Der Stellkolben 8 ist über Dichtringe 17, der Fortsatz 18 über Dichtlippen 19 gegenüber dem Stellzylinder 4 abgedichtet.
Der ringförmige Stellkolben 8 weist eine dem ersten Druckraum 10 zugeordnete erste Kolbenseite 20 und eine dem zweiten Druckraum 14 zugeordnete, gegenüber der ersten Kolbenseite 20 auf ihre Fläche bezogen kleinere Kolbenseite 22 auf. Über die ringförmige Kolbenflächen verteilt sind mehrere den Stellkolben 8 durchsetzende Verbindungskanäle 24, 26 vorhanden, welche die beiden Druckräume 10, 14 miteinander in Verbindung setzen. In den Verbindungskanälen 24, 26 ist jeweils ein federbelastetes Rückschlagventil 28 bzw. 30 angeordnet, wobei durch Auslegung der Federn 32 bzw. 34 der Rückschlagventile 28, 30 festgelegt werden kann, bei welcher Druckdifferenz zwischen dem zweiten Druckraum 14 und dem ersten Druckraum 10 das jeweilige Rückschlagventil 28, 30 öffnet.
Wenn die mit dem Stellkolben 8 verbundene Kupplung oder Bremse geschlossen werden soll, wird dem ersten Druckraum 10 das Hydraulikfluid zugeführt, welches den Stellkolben 8 in der Figur nach oben verschieben will. Damit sich der Stellkolben 8 nach oben verschieben kann, muss das im zweiten Druckraum 14 befindliche Hydraulikfluid aus diesem ausgeschoben werden. Durch die Bewegung des Stellkolbens 8 wird es zunächst unter Druck gesetzt und ein erster, geringer Teil der Hydraulikflüssigkeit bewegt sich durch die Zuleitung 16. Bei einem bestimmten Druck im zweiten Druckraum 14 öffnen die Rückschlagventile 28, 30 und ermöglichen damit, dass Druckfluid aus dem zweiten Druckraum 14 in den ersten Druckraum 10 strömt und so mithilft, diesen Druckraum 10 zu befüllen.
Wie weiter vorne bereits ausgeführt wurde, verbleibt dieser Hydraulikfluidanteil im Bereich des Stellantriebes 2 mit den beschriebenen günstigen Folgen für die Dynamik und Spontaneität des Stellantriebes.
Zum Öffnen der Kupplung oder Bremse wird über das Steuergerät der zweite Druckraum 14 befüllt und der erste Druckraum 10 entlüftet, so dass sich der Stellkolben 8 in der Figur nach unten bewegt, wobei die Rückschlagventile 28, 30 wegen der Entlüftung des ersten Druckraumes 10 geschlossen bleiben.

2: Stellantrieb
4: Stellzylinder
6: Pfeil
8: Stellkolben
10: Erster Druckraum
12: Zuleitung
14: Zweiter Druckraum
16: Zuleitung
17: Dichtringe
18: Rohrförmiger Fortsatz
19: Dichtlippen
20: Erste Kolbenseite
22: Zweite Kolbenseite
24: Verbindungskanal
26: Verbindungskanal
28: Rückschlagventil
30: Rückschlagventil
32: Feder
34: Feder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 0775855 A1 [0003]

Claims

Hydraulischer Stellantrieb zur Betätigung einer Kupplung oder Bremse eines Automatgetriebes, umfassend einen in einem Stellzylinder (4) verschiebbar angeordneten doppeltwirkenden Stellkolben (8), der über ein hydraulisches Steuergerät ansteuerbar ist, wobei zum Schließen der mit dem Stellantrieb verbundenen Kupplung oder Bremse ein einer ersten Kolbenseite (20) zugeordneter erster Druckraum (10) und zum Öffnen der der anderen Kolbenseite (22) zugeordnete zweite Druckraum (14) mit Druckfluid beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Druckräume (10, 14) über wenigstens einen Verbindungskanal (24, 26) miteinander in Verbindung stehen, in welchem jeweils ein in Richtung zum ersten Druckraum (10) hin öffnendes, federbelastetes Rückschlagventil (28, 30) angeordnet ist.
Hydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Verbindungskanal (24, 26) den Stellkolben (8) durchsetzt.
Hydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Verbindungskanal außerhalb des Stellzylinders verläuft.
Hydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Verbindungskanal über das Steuergerät geführt ist.
Hydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellzylinder (4) und der Stellkolben (8) im wesentlichen ringförmig ausgebildet sind, und dass mehrere über die ringförmi ge Kolbenfläche verteilte, den Stellkolben (8) durchsetzende Verbindungskanäle (24, 26) vorgesehen sind.