DE102009050848A1 - Device for releasing hydraulic oil of switching cylinder for releasing start-stop function of automatic transmission of internal combustion engine of passenger car, has fluid whose flow resistance is changed till gap or opening is blocked - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum impulsartigen Freigeben einer in einem Speichergehäuse bevorratbaren Fluidmenge, insbesondere zum Realisieren einer Start-Stopp-Funktion bei Automatikgetrieben, mit einem sich gegen einen ersten Energiespeicher abstützenden Kolben, der innerhalb des Speichergehäuses verfahrbar, mit dem Speichergehäuse die aufnehmbare Fluidmenge begrenzt, und der mittels einer Betätigungseinrichtung angesteuert und von einer Arretiereinrichtung freigegeben, die Fluidmenge impulsartig aus dem Speichergehäuse ausschiebt, wobei die Arretiereinrichtung den Kolben in seiner vorgespannten Lage hält und von der Betätigungseinrichtung betätigt, in einer Lösestellung den Kolben freigibt.The invention relates to a device for pulse-like releasing a vorratbaren in a storage enclosure fluid quantity, in particular for realizing a start-stop function in automatic transmissions, with a support against a first energy storage piston which is movable within the storage housing, with the storage housing limits the recordable amount of fluid , and actuated by means of an actuating device and released by a locking device, the fluid quantity impulsively ausschiebt from the storage housing, wherein the locking device holds the piston in its biased position and actuated by the actuating device, releasing the piston in a release position.
In modernen Kraftfahrzeugen wird aus Gründen der Kraftstoffeinsparung und der Minimierung von Schadstoffemissionen in geeigneten Betriebszuständen die Verbrennungskraftmaschine abgeschaltet. Um den Fahrbetrieb trotz solch einer sog. Motor-Start-Stopp-Funktion zu ermöglichen, ist ein kurzer Startvorgang der Verbrennungskraftmaschine und ein sofortiger Kraftschluß in einem Fahrgetriebe des Fahrzeugs erforderlich.In modern motor vehicles, the internal combustion engine is switched off for reasons of saving fuel and minimizing pollutant emissions in suitable operating states. In order to enable the driving operation despite such a so-called. Engine start-stop function, a short starting operation of the internal combustion engine and an immediate adhesion in a driving gear of the vehicle is required.
Bei bekannten Automatikgetrieben von Kraftfahrzeugen oder beispielsweise bei automatisierten Schaltgetrieben, welche mit naßlaufenden Lamellenkupplungen ausgeführt sind, werden die Kupplungen über eine Fluidversorgungseinrichtung nur bei laufender Verbrennungskraftmaschine ausreichend mit Hydraulikfluid versorgt. Bei Kraftschlußaufbau in solch einem Getriebe ist zunächst ein Kupplungsspiel zu überwinden und die Kupplung oder Kupplungen durch Anheben des Fluiddrucks vollständig zu schließen. Der Spielausgleich einer Kupplung sowie deren Zuschaltungen in den Kraftfluß wird durch Führen einer Fluidmenge in einen Kolbenraum der hydraulisch aussteuerbaren und zuzuschaltenden Kupplungen erreicht, wobei die Fluidmenge von der Fluidversorgungseinrichtung bereitgestellt wird. Bei einer Wiederanfahrt des Kraftfahrzeugs nach Abschalten der Verbrennungskraftmaschine sind unter Umständen dann eine Mehrzahl von Schaltelementen in einem Getriebe zu öffnen und zu schließen, wodurch ein unzulässig langes Zeitintervall verstreicht, bis ein vollständiger Kraftschluß in dem Getriebe hergestellt ist.In known automatic transmissions of motor vehicles or, for example, in automated manual transmissions, which are designed with wet-running multi-plate clutches, the clutches are supplied via a fluid supply device only when the internal combustion engine sufficient with hydraulic fluid. When Kraftschlussaufbau in such a transmission, a clutch play is first overcome and close the clutch or clutches by raising the fluid pressure completely. The clearance compensation of a clutch and their connections in the power flow is achieved by passing a quantity of fluid into a piston chamber of the hydraulically controllable and zuzuschaltenden clutches, wherein the amount of fluid is provided by the fluid supply device. In a restart of the motor vehicle after switching off the internal combustion engine may then be a plurality of switching elements in a transmission to open and close, whereby an unacceptably long time interval elapses until a complete adhesion in the transmission is made.
Diesem Nachteil wird bei bekannten Getrieben mit einer elektromotorisch betriebenen Hydraulikpumpe begegnet, deren Fördervolumen von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine unabhängig ist und die bei fehlender Druckversorgung über die Getriebehauptpumpe im Hydrauliksystem zumindest einen Druck erzeugt, mittels dessen das Kupplungsspiel ausgleichbar ist. Die elektromotorisch antreibbare Hydraulikpumpe führt allerdings zu einer Verschlechterung des Getriebewirkungsgrades und zur Verteuerung des Getriebes. Zudem bedarf sie eines nicht unerheblichen zusätzlichen Bauraumbedarfs im Kraftfahrzeug und eines konstruktiven Aufwands zur Anbindung an das Hydrauliksystem des Getriebes und an ein elektrisches Steuer- und Regelsystem.This disadvantage is counteracted in known transmissions with an electric motor driven hydraulic pump, whose delivery volume is independent of the speed of the internal combustion engine and which generates at least a pressure in the absence of pressure supply via the transmission main pump in the hydraulic system, by means of which the clutch play can be compensated. However, the electric motor drivable hydraulic pump leads to a deterioration of the transmission efficiency and the cost of the gearbox. In addition, it requires a considerable additional space requirement in the motor vehicle and a design effort for connection to the hydraulic system of the transmission and to an electrical control and regulation system.
Die
Mit solchen Vorrichtungen lassen sich grundsätzlich definiert auf den Bedarf eines bestimmten Verbrauchers angepaßte Fluidmengen zur Darstellung einer praxisgerechten Motor-Start-Stopp-Funktion für Automatikgetriebe bereitstellen. Die bekannten Vorrichtungen bauen zumindest aufwendig auf oder bedürfen eines nicht unbeträchtlichen Bauraumbedarfs.With such devices can be basically defined to the needs of a particular consumer adapted fluid quantities to represent a practical engine start-stop function for automatic transmission provide. The known devices build at least consuming or require not inconsiderable space requirements.
Die Arretiereinrichtungen und die Betätigungseinrichtungen solcher Vorrichtungen bauen zudem oft unnötig komplex auf, da deren Teilezahl in Bezug auf die Darstellung der notwendigen Funktionen nicht minimiert ist.In addition, the locking devices and the actuators of such devices are often unnecessarily complex because their number of parts is not minimized with respect to the representation of the necessary functions.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum impulsartigen Freigeben einer in einem Speichergehäuse bevorratbaren Fluidmenge, insbesondere zur Realisierung einer Start-Stopp-Funktion bei Automatikgetrieben zu schaffen, die nicht nur funktionssicher ist und einen geringen Bauraumbedarf aufweist, sondern die einfach herzustellen und besonders robust und verschleißarm ist.Based on this prior art, the present invention seeks to provide an apparatus for pulse-like releasing a vorratbaren in a storage enclosure fluid quantity, in particular for realizing a start-stop function in automatic transmissions, which is not only reliable and has a low space requirement, but the easy to manufacture and is particularly robust and low-wear.
Eine dahingehende Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit gelöst.This object is achieved with a device having the features of claim 1 in its entirety.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist insbesondere eine Arretiereinrichtung und eine Betätigungseinrichtung auf, die ohne mechanische, im Sinne eines Verriegelns oder Entriegelns in Eingriff zu bringende Teile auskommt, nämlich dadurch, dass die Arretiereinrichtung für den Kolben durch eine Kolben-Zylinder-Anordnung mit einem Zylindergehäuse gebildet ist, das von einem Arbeitskolben in eine erste Arbeitskammer und in eine zweite Arbeitskammer unterteilt ist, wobei am Umfang des Arbeitskolbens oder in dem Arbeitskolben selbst ein elektrorheologisches oder magnetorheologisches Ventil in Form eines Durchtrittsspalts oder einer Öffnung zwischen den Arbeitskammern vorgesehen ist. Eine Betätigungseinrichtung ist dergestalt ausgebildet, dass der Spalt oder die Öffnung zwischen den Arbeitskammern mit einem in seiner Feldstärke variierbaren elektrischen oder magnetischen Feld beaufschlagt ist, wodurch der Strömungswiderstand des in den Arbeitskammern befindlichen elektrorheologischen oder magnetorheologischen Fluids bis zu einer Blockade des Spalts oder der Öffnung veränderbar ist. In particular, the device according to the invention has a locking device and an actuating device which does not require any mechanical parts to be engaged in the sense of locking or unlocking, namely in that the locking device for the piston is formed by a piston-cylinder arrangement with a cylinder housing , which is divided by a working piston in a first working chamber and in a second working chamber, wherein at the periphery of the working piston or in the working piston itself an electrorheological or magnetorheological valve is provided in the form of a passage gap or an opening between the working chambers. An actuating device is designed such that the gap or the opening between the working chambers is acted upon by an electric or magnetic field variable in its field strength, whereby the flow resistance of the electrorheological or magnetorheological fluid in the working chambers can be changed until the gap or opening becomes blocked is.
Die Fluidströmung wird dadurch in dem Spalt oder in der Öffnung an dem Arbeitskolben von dem magnetischen Feld gesteuert. Somit ist eine Vorrichtung geschaffen, die allein durch eine Veränderung des magnetischen Feldes gesteuert ist und nur wenige Teile insgesamt umfaßt.The fluid flow is thereby controlled by the magnetic field in the gap or in the opening on the working piston. Thus, a device is provided which is controlled solely by a change in the magnetic field and comprises only a few parts in total.
Die Vorrichtung baut dadurch einfach auf und ist wartungsfrei sowie unempfindlich im Betrieb. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zudem im Rahmen der gesamten speicherbaren Fluidmenge stufenlos wählbare Volumen an Hydraulikfluid in ein Hydrauliksystem einspeisbar, in dem interaktiv der Strömungswiderstand in dem Spalt oder der Öffnung verändert wird.The device is thus easy to set up and is maintenance-free and insensitive in operation. With the device according to the invention also continuously variable volume of hydraulic fluid can be fed into a hydraulic system in the context of the total storable amount of fluid, in which the flow resistance in the gap or the opening is interactively changed.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist der Arbeitskolben der Arretiereinrichtung fest mit dem Speichergehäuse verbunden, wobei das Zylindergehäuse für den Arbeitskolben durch einen rückwärtigen, von dem Kolbenboden abragenden Schaft gebildet ist. Der Schaft ragt zentral axial von dem Kolben ab. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die beiden Arbeitskammern radial zwischen dem Schaft des Kolbens und dem Speichergehäuse angeordnet.In a particularly preferred embodiment of the device, the working piston of the locking device is fixedly connected to the storage housing, wherein the cylinder housing for the working piston is formed by a rear, projecting from the piston crown shaft. The shaft protrudes centrally axially from the piston. In one embodiment of the invention, the two working chambers are arranged radially between the shaft of the piston and the storage housing.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann die erste und die zweite Arbeitskammer auch radial zwischen dem Schaft und dem Arbeitskolben angeordnet sein, wobei der Arbeitskolben in der Art eines Zylinders mit einer radial am Umfang angeordneten Wulst oder mit einem Ring ausgebildet ist.In another embodiment, the first and the second working chamber may also be arranged radially between the shaft and the working piston, wherein the working piston is formed in the manner of a cylinder with a radially circumferentially arranged bead or with a ring.
Eine elektromagnetische Spule zum Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes kann in dem Arbeitskolben angeordnet sein oder an einem gehäusefesten Träger, der in den Schaft des Kolbens ragt, festgelegt sein. Auf diese Weise läßt sich der Bauraumbedarf der Vorrichtung in vorteilhafter Weise minimieren. Ist der Bauraumbedarf der Vorrichtung jedoch nicht eine wesentliche bestimmende Größe, so kann es zweckmäßig sein, die Spule auf der Außenseite des Speichergehäuses oder mit radialem Abstand an der Außenseite des Schafts des Kolbens anzuordnen.An electromagnetic coil for generating an electromagnetic field may be arranged in the working piston or fixed to a housing-fixed carrier, which projects into the shaft of the piston. In this way, the space requirement of the device can be minimized in an advantageous manner. However, if the space requirement of the device is not an essential determining variable, it may be expedient to arrange the coil on the outside of the storage housing or at a radial distance on the outside of the shaft of the piston.
In einer einfach zu fertigenden Variante der Vorrichtung ist der Schaft des Kolbens hohlzylindrisch ausgebildet und das Speichergehäuse wenigstens in dem Verfahrbereich des Kolbens als Zylinder ausgeführt, indem der Kolben mit dem Schaft zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung längsverschiebbar angeordnet ist. Der Schaft ist bevorzugt mit dem Kolben einstückig ausgebildet und in seiner Lage derart gewählt, dass er in einer, ein Maximum des Volumens der aufnehmbaren Fluidmenge definierenden Stellung in axialem Anschlag mit einem endseitigen Deckel des Speichergehäuses ist. Es ist zweckmäßig, den Ausschub der gespeicherten Fluidmenge in dem Speichergehäuse durch eine Federeinrichtung zu bewirken. Die Federeinrichtung kann prinzipiell eine Zug- oder Druckfeder sein oder Arbeitsgas in einem Speicherraum. Andere Bauarten von Federeinrichtungen als Energiespeicher, wie Tellerfedern od. dgl., sind zudem einsetzbar.In an easy-to-manufacture variant of the device, the shaft of the piston is formed as a hollow cylinder and the storage housing at least in the travel range of the piston designed as a cylinder by the piston with the shaft between a first end position and a second end position is arranged to be longitudinally displaceable. The shaft is preferably integrally formed with the piston and chosen in its position such that it is in an axial position, with an end cap of the storage housing in a, a maximum of the volume of the recordable amount of fluid defining position. It is expedient to effect the ejection of the stored amount of fluid in the storage housing by a spring means. The spring device can in principle be a tension or compression spring or working gas in a storage space. Other types of spring devices as energy storage, such as disc springs od. Like., Are also used.
Die aufnehmbare Fluidmenge in dem Speichergehäuse entspricht zumindest einem Befüllvolumen eines hydraulischen Verbrauchers, wie einem Schaltzylinder an einem Automatikgetriebe eines Personenkraftwagens. Die Vorrichtung läßt sich als eigenständige Baueinheit an einem Fahrgetriebe oder in einem hydraulischen Steuergerät des Fahrgetriebes anordnen. Die Betätigungsvorrichtung mit dem elektro- oder magnetorheologischen Ventil wird beispielsweise nach einem Motorstopp bei einer Anforderung zum Starten der Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeuges deaktiviert, d. h. die elektrotheologische Flüssigkeit oder die magnetorheologische Flüssigkeit in den beiden Arbeitskammern wird keinem magnetischen Feld ausgesetzt, wodurch die Flüssigkeit des Arbeitskolbens beispielsweise unter der Einwirkung der Druckkraft des ersten Energiespeichers auf den Kolben den Spalt oder die Öffnung zwischen den Arbeitskammern und dem Zylinder rasch überwinden kann. Das impulsartige Freigeben der Fluidmenge aus dem Speicherraum des Speichergehäuses kann auch anstatt bei einer Anforderung zum Start der Verbrennungskraftmaschine durch ein Lösen der Betriebsbremse des Kraftfahrzeuges vorgenommen werden.The recordable amount of fluid in the storage housing corresponds to at least one filling volume of a hydraulic consumer, such as a shift cylinder on an automatic transmission of a passenger car. The device can be arranged as a separate unit to a drive gear or in a hydraulic control unit of the drive gear. The actuating device with the electro-or magnetorheological valve is deactivated, for example after an engine stop during a request to start the internal combustion engine of the motor vehicle, d. H. the electrotheological fluid or the magnetorheological fluid in the two working chambers is not exposed to a magnetic field, whereby the fluid of the working piston, for example, under the action of the pressure force of the first energy storage on the piston, the gap or the opening between the working chambers and the cylinder can overcome quickly. The pulse-like release of the amount of fluid from the storage space of the storage housing can also be made instead of a request for starting the internal combustion engine by releasing the service brake of the motor vehicle.
Nachstehend ist die Erfindung anhand von der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the drawings. Show it:
In der
Die Arretiereinrichtung
In Abhängigkeit von der Bestromung der Spule
Die Arretiereinrichtung ist auf diese Weise durch die Kolben-Zylinder-Anordnung und die elektrorheologische Flüssigkeit gebildet. Die Spule
In
Die Fluidmenge
Der dem Deckel
Der Schaft
Sofern für die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele dieselben Bezugszeichen wie für das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel nach den
In
Der Kolben
Die Erweiterung
An einem stößelartigen, in dem Schaft
In der
Die Vorrichtung
Die
Der Kolben
Inder
In der in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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