DE102009019811A1

DE102009019811A1 - Hydraulische Betätigungseinrichtung, insbesondere für eine Klauenkupplung eines Getriebes

Info

Publication number: DE102009019811A1
Application number: DE200910019811
Authority: DE
Inventors: Josef Neuner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-05-02
Filing date: 2009-05-02
Publication date: 2010-11-04

Abstract

Hydraulische Betätigungseinrichtung, insbesondere für eine Klauenkupplung, die im eingelegten Zustand nicht selbsthemmend ist, mit - einem zylinderartigen Element und - einem relativ dazu in einer Verschieberichtung verschieblich angeordneten kolbenartigen Element. Im Bereich zwischen dem zylinderartigen Element und dem kolbenartigen Element sind ein erster Kolbenraum und ein zweiter Kolbenraum vorgesehen. Die Kolbenräume stehen jeweils mit einer Fluidquelle in Fluidverbindung. Zwischen der Fluidquelle und dem zweiten Kolbenraum ist eine Drosselstelle vorgesehen, die bewirkt, dass sich bei einer Druckbeaufschlagung in dem ersten Kolbendruck schneller Druck aufbaut als in dem zweiten Kolbenraum.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Betätigungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Hydraulische Betätigungseinrichtungen zur Betätigung von Kupplungskolben von Automatikgetrieben oder Doppelkupplungsgetrieben oder von Schaltstangen sind seit langem Stand der Technik. Derartige hydraulische Betätigungseinrichtungen weisen eine hydraulisch wirksame Fläche auf, und zwar sowohl zum Betätigen als auch zum Halten der Kupplung bzw. der Schaltstange. Große hydraulische Wirkflächen gehen in der Regel mit einem großen Hydraulikvolumen einher und führen zu vergleichsweise langen Schaltzeiten. Kleine hydraulische Wirkflächen gehen in der Regel mit einem kleinen Hydraulikvolumen einher und erfordern vergleichsweise hohe Drücke.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulische Betätigungseinrichtung, insbesondere für eine Klauenkupplung, zu schaffen, bei der die von der Betätigungseinrichtung erzeugte Betätigungskraft gestuft ist, entsprechend dem zum Betätigen bzw. Halten erforderlichen Kraftbedarf.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist eine hydraulische Betätigungseinrichtung, insbesondere für eine Klauenkupplung eines Fahrzeuggetriebes, die im eingelegten Zustand nicht selbsthemmend ist, mit

– einem zylinderartigen Element und
– einem relativ dazu in einer Verschieberichtung verschieblich angeordneten kolbenartigen Element.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass im Bereich zwischen den beiden Elementen ein erster Kolbenraum und ein zweiter Kolbenraum vorgesehen ist. Die beiden Kolbenräume stehen mit einer „Fluidquelle” bzw. Hydraulikpumpe in Fluidverbindung. Zwischen der „Fluidquelle” und dem zweiten Kolbenraum ist eine „Drosselstelle” vorgesehen. Der Begriff „Drosselstelle” ist äußerst breit zu verstehen, in dem Sinn, dass durch die Drosselstelle bewirkt wird, dass sich bei einer Druckbeaufschlagung der hydraulischen Betätigungseinrichtung in dem ersten Kolbenraum schneller Druck aufbaut als in dem zweiten Kolbenraum. Dementsprechend weist die hydraulische Betätigungseinrichtung ein gestuftes Verhalten auf. In einer ersten Phase, in der primär nur über den ersten Kolbenraum eine Druckkraft übertragen wird, ist die Gesamtkraft der hydraulischen Betätigungseinrichtung vergleichsweise gering. Erst in der zweiten Phase, d. h. wenn der zweite Kolbenraum vollständig mit Fluid gefüllt ist, erreicht die hydraulische Betätigungseinrichtung ihre volle Betätigungskraft.
Ein derart gestuftes Übertragungsverhalten ist von Vorteil für die Betätigung einer nicht selbsthemmenden Klauenkupplung, wie sie häufig in Getrieben eingesetzt werden. „Nicht selbsthemmend” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Klauen und die mit den Klauen zusammenwirkenden „Gegenelemente” so gestaltet sind, dass zum Geschlossenhalten der Klauenkupplung eine Haltekraft erforderlich ist, bzw. dass beim Zurücknehmen der Haltekraft die Klauenkupplung sich selbsttätig öffnet. Während der Schließbewegung hingegen ist es von Vorteil, wenn mit einer etwas geringeren Betätigungskraft gearbeitet wird. Sobald die Klauenkupplung geschlossen ist, wird dann mit einer höheren Zuhaltekraft zugehalten.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der zweite Kolbenraum eine in Verschieberichtung wirksame hydraulische Fläche auf, die größer ist als die in Verschieberichtung wirksame hydraulische Fläche des ersten Kolbenraums. Folglich wird über den zweiten Kolbenraum eine größere Betätigungskraft übertragen als über den ersten Kolbenraum, jedoch, wie bereits erwähnt, mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Drosselstelle durch mindestens ein blendenartiges Element gebildet. Das blendenartige Element kann verschieblich in dem zylinderartigen Element angeordnet sein. Beim „Schließen”, d. h. bei einer Druckbeaufschlagung der hydraulischen Betätigungseinrichtung strömt das Fluid primär nur über eine Ausnehmung, die in dem blendenartigen Element vorgesehen ist, in den zweiten Kolbenraum. Beim „Lösen” der hydraulischen Betätigungseinrichtung hingegen wird das verschiebliche Blendenelement durch das zurückströmende Fluid soweit verschoben, dass das zurückströmende Fluid an dem Blendenelement vorbei in Richtung zur Fluidquelle strömen kann. Dadurch wird ein vergleichsweise schnelles Öffnen der hydraulischen Betätigungseinrichtung bzw. der dadurch betätigten Klauenkupplung erreicht.
Um ein schnelles Öffnen der Betätigungseinrichtung zu unterstützen, kann ein Federelement vorgesehen sein, das bei einem Druckabfall bzw. bei einer Druckwegnahme in der hydraulischen Betätigungseinrichtung das kolbenartige Element in eine drucklose Grundstellung zurück verschiebt.
Zusammenfassend werden mit der Erfindung folgende Vorteile erreicht:

– Schnelle, gestufte Betätigung einer zu betätigenden Einrichtung, wie z. B. einer Klauenkupplung.
– Hohe Haltekräfte bei vergleichsweise geringem Druckniveau.
– Insgesamt verbesserte Funktionalität bei vergleichsweise geringem Energieverbrauch.

Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die einzige 1 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.
1 zeigt ein hydraulische Betätigungseinrichtung 1, die ein zylinderartiges Element 2 und ein relativ dazu in einer Verschieberichtung 3 verschieblich angeordnetes kolbenartiges Element aufweist, das hier durch ein erstes und ein zweites kolbenartiges Element 4, 5 gebildet ist.
Das erste kolbenartige Element 4, das eine Klaue 6 aufweist, bildet mit dem zylinderartigen Element 2 einen ersten Kolbenraum 7.
Das zweite kolbenartige Element 5 ist relativ zu dem zylinderartigen Element 2 und dem ersten kolbenartigen Element 4 verschiebbar. Gegenüber dem zylinderartigen Element 2 ist es durch eine erste O-Ringdichtung 8 abgedichtet. Gegenüber dem ersten kolbenartigen Element 4 ist es durch eine zweite O-Ringdichtung 9 abgedichtet. Das erste kolbenartige Element 4 ist ebenfalls über eine O-Ringdichtung 10 gegenüber dem zylinderartigen Element 2 abgedichtet.
Wie aus 1 ersichtlich ist, bilden das zylinderartige Element 2, das erste kolbenartige Element 4 und das zweite kolbenartige Element 5 einen zweiten Kolbenraum 11.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass das zweite kolbenartige Element 5 nicht unbedingt erforderlich ist. Vielmehr könnte der zweite Kolbenraum 11 auch ausschließlich durch das erste kolbenartige Element 4 und das zylinderartige Element 2 gebildet sein.
Der erste Kolbenraum 7 steht über einen ersten Stichkanal 12 in Fluidverbindung mit einer hier nicht näher dargestellten Druckquelle. Der zweite Kolbenraum 11 steht über eine Durchbrechung 13, die in dem zylinderartigen Element 2 vorgesehen ist und über ein in dem zylinderartigen Element 2 verschieblich angeordnetes Blendenelement 14, das eine Blendenöffnung 15 aufweist und einen ebenfalls in dem zylinderartigen Element 2 vorgesehenen Stichkanal 16 in Fluidverbindung mit der hier nicht näher dargestellten Druckquelle.
Im drucklosen Zustand der hydraulischen Betätigungseinrichtung 1 wird das erste kolbenartige Element 4 in Richtung des Pfeils 17 in eine Grundstellung zurückgedrückt. Zur „Vorspannung” in Richtung der Grundstellung kann ein hier nicht näher dargestelltes Federelement vorgesehen sein.
Bei einer Druckbeaufschlagung der hydraulischen Betätigungseinrichtung 1 wird Fluid über die Stichkanäle 12, 16 in die Kolbenräume 7, 11 gepumpt. Der erste Kolbenraum 7 wird sich nur mit sehr geringer Zeitverzögerung vollständig füllen, so dass dann von der hydraulisch wirksamen Fläche 18 des ersten kolbenartigen Elements 4 eine „Betätigungskraft” auf die Klaue 6 ausgeübt wird.
Der zweite Kolbenraum 11 ist in dieser Phase noch nicht vollständig gefüllt und somit im Wesentlichen drucklos. Dies liegt daran, dass das blendenartige Element 14 mit seiner vergleichsweise kleinen Blendenöffnung 15 einen relativ geringen Volumenstrom zulässt, was zu einer zeitlich verzögerten vollständigen Befüllung des zweiten Kolbenraums 11 führt.
Ist der zweite Kolbenraum 11 vollständig befüllt, so wird auch über die hydraulisch wirksame Fläche 19 des zweiten kolbenartigen Elements 5 eine Betätigungskraft auf die Klaue 6 ausgeübt. Die Gesamtkraft, welche auf die Klaue 6 ausgeübt wird, setzt sich dann also aus den von den beiden wirksamen Flächen 18, 19 übertragenen Teilkräften zusammen.

Claims

Hydraulische Betätigungseinrichtung (1), insbesondere für eine Klauenkupplung, die im eingelegten Zustand nicht selbsthemmend ist, mit – einem zylinderartigen Element (2) und – einem relativ dazu in einer Verschieberichtung (3) verschieblich angeordneten kolbenartigen Element (4, 5), dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich zwischen dem zylinderartigen Element (2) und dem kolbenartigen Element (4, 5) ein erster Kolbenraum (7) und ein zweiter Kolbenraum (11) vorgesehen ist, die mit einer Fluidquelle in Fluidverbindung stehen, wobei zwischen der Fluidquelle und dem zweiten Kolbenraum (11) eine Drosselstelle (15) vorgesehen ist, so dass sich bei einer Druckbeaufschlagung in dem ersten Kolbenraum (7) schneller Druck aufbaut als in dem zweiten Kolbenraum (11).
Hydraulische Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kolbenraum (11) eine in Verschieberichtung (3) wirksame Fläche (19) aufweist, die größer ist als eine in Verschieberichtung (3) wirksame Fläche (18) des ersten Kolbenraums (7).
Hydraulische Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (15) durch ein blendenartiges Element gebildet ist.
Hydraulische Betätigungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das blendenartige Element (14) verschieblich angeordnet ist.
Hydraulische Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federelement vorgesehen ist, das bei einem Druckabfall bzw. bei einer Druckwegnahme in der hydraulischen Betätigungseinrichtung (1) das kolbenartige Element (4, 5) in eine drucklose Grundstellung zurück verschiebt.
Kraftfahrzeuggetriebe, insbesondere Automatikgetriebe oder Doppelkupplungsgetriebe, mit einer hydraulischen Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeuggetriebe eine Klauenkupplung mit einer Schaltklaue (11) aufweist, die mittels einer hydraulischen Betätigungseinrichtung (1) in eine Schließstellung schiebbar ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klauenkupplung nicht selbsthemmend ist, so dass in einem drucklosen Zustand der hydraulischen Betätigungseinrichtung (1) die Klauenkupplung bei einer Drehmomentübertragung über die Klauenkupplung eine die Schaltklaue (6) in Richtung der drucklosen Grundstellung wirkende Rückstellkraft auf das kolbenartige Element (4, 5) ausübt.