DE102010028759A1

DE102010028759A1 - Hydrauliksystem einer elektrohydraulischen Betätigungseinrichtung einer Parksperre einer Getriebeeinrichtung

Info

Publication number: DE102010028759A1
Application number: DE102010028759A
Authority: DE
Inventors: Thilo Schmidt
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2010-05-07
Publication date: 2011-11-10
Also published as: WO2011138103A1

Abstract

Es wird ein Hydrauliksystem (1) einer elektrohydraulischen Betätigungseinrichtung (2) einer Parksperre einer Getriebeeinrichtung mit einem Parksperrenventil (3) beschrieben. Das Parksperrenventil (3) weist einen Ventilschieber (5) auf, der im Bereich wenigstens einer Wirkfläche (6) mit einem über einen elektrohydraulischen Aktor (7) einstellbaren und einer an dem Ventilschieber (5) in Richtung einer ersten Schaltstellung angreifenden Sperrkraft entgegenwirkenden Steuerdruck (p_VS) beaufschlagbar ist. Die Sperrkraft resultiert zumindest teilweise aus einem an dem Ventilschieber (5) des Parksperrenventils (3) anlegbaren Sperrdruck (p_sp). Des Weiteren ist ein mit hydraulischem Betätigungsdruck beaufschlagbarer Parksperrenzylinder (4) vorgesehen, über welchen eine Parksperre ein- und auslegbar ist. Erfindungsgemäß liegt der Sperrdruck (p_sp) in Abhängigkeit einer Stellung des Ventilschiebers (5) am Parksperrenventil (3) an, wobei der Ventilschieber (5) des Parksperrenventils (3) bei einem Ausfall der steuerstromseitigen Betätigung des Aktors (7) von der Sperrkraft, dem aktorseitigen Steuerdruck (p_VS) und dem Selbsthaltedruck (p_sh) in einer zum Zeitpunkt des Ausfalls des Steuerstroms vorliegenden Schaltstellung haltbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem einer elektrohydraulischen Betätigungseinrichtung einer Parksperre einer Getriebeeinrichtung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Aus der DE 10 2004 043 344 A1 ist ein Parksperrensystem einer Getriebeeinrichtung bekannt, das einen hydraulischen Parksperrenzylinder aufweist, der über ein Parksperrenventil hydraulisch ansteuerbar ist. Das Parksperrenventil ist mit einem Ventilschieber ausgebildet, der im Bereich wenigstens einer Wirkfläche mit einem über einen elektrohydraulischen Aktor einstellbaren und einer an dem Ventilschieber in Richtung einer ersten Schaltstellung angreifenden Sperrkraft entgegenwirkenden Steuerdruck beaufschlagbar ist. Die Sperrkraft resultiert zumindest teilweise aus einem an dem Ventilschieber des Parksperrenventils anlegbaren Sperrdruck. Der Parksperrenzylinder, ist über das Parksperrenventil mit hydraulischem Betätigungsdruck beaufschlagbar, um eine Parksperre ein- und auszulegen. Der Betätigungsdruck ist dem Parksperrenzylinder in Abhängigkeit des aktorseitigen Steuerdruckes zuführbar, wobei der Steuerdruck des Aktors in Abhängigkeit eines aktorseitigen Steuerstromes variiert. Zusätzlich ist der Ventilschieber des Parksperrenventils im Bereich einer weiteren Wirkfläche mit einem hydraulischen Selbsthaltedruck beaufschlagbar.
Dadurch, dass der Sperrdruck in Abhängigkeit eines mit einer Kolbenstange des Parksperrenzylinders verbundenen Kolbenelementes des Parksperrenelementes ausgehend von einer Aktoreinrichtung auf die Wirkfläche des Ventilschiebers des Parksperrenventils führbar ist, ist der Parksperrenzylinder in axialer Richtung durch einen hohen Bauraumbedarf gekennzeichnet. Der hohe Bauraumbedarf des Parksperrenzylinders resultiert unter anderem aus dem für die Funktionsweise des Parksperrenzylinders erforderlichen großen Verstellweg, der für das Ein- und Auslegen der Parksperre benötigt wird. Des Weiteren wird durch die steuerseitige Verschaltung des Parksperrenventils mit dem Parksperrenzylinder ein die Herstellkosten des Parksperrensystems erhöhender konstruktiver Aufwand benötigt, was jedoch unerwünscht ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kosten- und bauraumgünstiges Hydrauliksystem einer elektrohydraulischen Betätigungseinrichtung einer Parksperre einer Getriebeeinrichtung zur Verfügung zu stellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Hydrauliksystem mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Hydrauliksystem einer elektrohydraulischen Betätigungseinrichtung einer Parksperre einer Getriebeeinrichtung ist mit einem Parksperrenventil ausgebildet, das einen Ventilschieber aufweist, der im Bereich wenigstens einer Wirkfläche mit einem über einen elektrohydraulischen Aktor einstellbaren und einer an dem Ventilschieber in Richtung einer ersten Schaltstellung angreifenden Sperrkraft entgegenwirkenden Steuerdruck beaufschlagbar ist. Die Sperrkraft resultiert zumindest teilweise aus einem an dem Ventilschieber des Parksperrenventils anlegbaren Sperrdruck. Des Weiteren umfasst das Hydrauliksystem einen über das Parksperrenventil mit hydraulischem Betätigungsdruck beaufschlagbaren Parksperrenzylinder, über welchen eine Parksperre ein- und auslegbar ist. Der Betätigungsdruck ist dem Parksperrenzylinder in Abhängigkeit des aktorseitigen Steuerdruckes zuführbar. Der Steuerdruck des Aktors variiert in Abhängigkeit eines aktorseitigen Steuerstromes. Zusätzlich ist der Ventilschieber des Parksperrenventils im Bereich einer weiteren Wirkfläche mit einem hydraulischen Selbsthaltedruck beaufschlagbar.
Der hydraulische Parksperrenzylinder des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems ist im Vergleich zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Parksperrensystem sowohl in axialer Richtung durch einen geringeren Bauraumbedarf als auch durch einen geringeren konstruktiven Aufwand gekennzeichnet, da der Sperrdruck in Abhängigkeit einer Stellung des Ventilschiebers im Bereich einer Wirkfläche am Parksperrenventil anliegt, wobei der Ventilschieber des Parksperrenventils bei einem Ausfall der steuerstromseitigen Betätigung des Aktors von der Sperrkraft, dem aktorseitigen Steuerdruck und dem Selbsthaltedruck in einer zum Zeitpunkt des Ausfalls des Steuerstroms vorliegenden Schaltstellung haltbar ist.
Der geringere Bauraumbedarf resultiert aus der Tatsache, dass der Sperrdruck unabhängig vom hydraulischen Parksperrenzylinder an der Wirkfläche des Ventilschiebers des Parksperrenventils und nur in Abhängigkeit einer Stellung des Ventilschiebers des Parksperrenventils anliegt. Dadurch wird zusätzlich erreicht, dass die hydraulische Ansteuerung bzw. Betätigung der Parksperre im Bereich des Parksperrenzylinders und des Parksperrenventils hydraulisch voneinander entflechtet ist und der konstruktive Aufbau des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems im Vergleich zu dem bekannten Parksperrensystem vereinfacht ist, womit das Hydrauliksystem kostengünstiger herstellbar ist.
Zusätzlich ist durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Hydrauliksystems gewährleistet, dass ein aktueller Betriebszustand einer Parksperre bei einem Ausfall der steuerstromseitigen Betätigung des Aktors beibehalten wird, da der Ventilschieber des Parksperrenventils bei einem Ausfall der steuerstromseitigen Betätigung des Aktors von der Sperrkraft, dem aktorseitigen Steuerdruck und dem Selbsthaltedruck in einer zum Zeitpunkt des Ausfalls des Steuerstroms vorliegenden Schaltstellung haltbar ist. Dadurch wird ein unerwünschter Betriebszustandswechsel, d. h. ausgehend von einem ausgelegten Betriebszustand der Parksperre in einen eingelegten Betriebszustand oder ausgehend von einem eingelegten Betriebszustand in einen ausgelegten Betriebszustand der Parksperre, auf einfach Art und Weise vermieden.
Entspricht die am Ventilschieber des Parksperrenventils angreifende Sperrkraft zumindest teilweise einer Federkraft einer an dem Ventilschieben des Parksperrenventils angreifenden Federeinrichtung, wird wiederum auf konstruktiv einfach Art und Weise gewährleistet, dass das Parksperrenventil bei einem Druckabfall im Hydrauliksystem in eine definierte Schaltstellung überführt wird.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems ist der zur Darstellung der Sperrkraft am Ventilschieber des Parksperrenventils anlegbare Sperrdruck in Abhängigkeit von wenigstens einer stromauf und wenigstens einer stromab des mit dem Hydraulikdruck beaufschlagbaren Bereiches des Parksperrenventils angeordneten Drosseleinrichtung einstellbar, womit ein Druckverhältnis zwischen einem im Hydrauliksystem beispielsweise vorliegenden Systemdruck und dem Sperrdruck auf konstruktiv einfache Art und Weise anwendungsfallabhängig einstellbar ist.
Ist der zur Einstellung der Sperrkraft am Ventilschieber des Parksperrenventils anlegbare Sperrdruck in Abhängigkeit von wenigstens einer weiteren stromauf des mit dem Sperrdruck beaufschlagbaren Bereiches des Parksperrenventils angeordneten Drosseleinrichtung einstellbar, ist eine Betätigungsgeschwindigkeit der Parksperre unabhängig vom Druckverhältnis zwischen dem Systemdruck und dem Sperrdruck mit geringem konstruktivem Aufwand anwendungsfallabhängig einstellbar bzw. vorgebbar.
Um einen Betätigungsaufwand des Hydrauliksystems möglichst gering ausführen zu können, ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems mit einem Druckbegrenzungsventil zum Einstellen eines maximalen Steuerdrucks des Aktors ausgebildet.
Bei der weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems ist der Sperrdruck betriebszustandsabhängig über eine hydraulische Einrichtung, wie ein vorsteuerbares Druckreduzierventil, ein Proportionalventil, einen hydraulischen Spannungsteiler oder dergleichen, veränderbar bzw. reduzierbar, womit eine Funktionsweise des Hydrauliksystems im Bereich des Parksperrenventils mit geringem Betätigungsaufwand zur Verfügung stellbar ist. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn der Steuerdruck des Aktors aus dem Systemdruck des Hydrauliksystems gespeist wird, da der Sperrdruck dann niemals höhere Druckwerte als der Systemdruck selbst annehmen kann. Bei einer solchen Ausführung ist der Sperrdruck, der dem Steuerdruck des Aktors im Bereich des Ventilschiebers entgegenwirkt, für die Funktionalität des Hydrauliksystems im Bereich des Parksperrenventils entsprechend zu reduzieren.
Um ausgehend vom betätigten bzw. ausgelegten Betriebszustand der Parksperre ein unerwünschtes Einlegender Parksperre zu vermeiden, ist ein Bereich des Parksperrenventils, an welchem Selbsthaltedruck anlegbar ist, bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems in einer zu dem ausgelegten Betriebszustand der Parksperre äquivalenten Stellung des Ventilschiebers des Parksperrenventils mit einem im Wesentlichen drucklosen Bereich verbunden, womit der Selbsthaltedruck über eine entsprechende Schaltfunktion des Parksperrenventils im umgeschobenen Betriebszustand des Parksperrenventils vorzugsweise in einen Getriebesumpf entlüftet wird.
Bei einer konstruktiv einfachen und kostengünstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems sind der Steuerdruck und/oder der Selbsthaltedruck in Abhängigkeit eines Systemdrucks einstellbar.
Der Betätigungsdruck des hydraulischen Parksperrenzylinders steht vorzugsweise in Abhängigkeit des Systemdrucks und eines Durchmessers der stromauf des Parksperrenventils vorgesehenen Drosseleinrichtung.
Bei einer wiederum durch einen geringen Steuer- und Regelaufwand gekennzeichneten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems nimmt der Systemdruck bei einem Ausfall der steuerstromseitigen Betätigung des Aktors seinen Maximalwert an.
Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems ergeben sich aus den Patentansprüchen und den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Es zeigt:
1 ein schematisiertes Schaltschema einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems bei eingelegter Parksperre;
2 eine 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems;
3 eine 1 entsprechende Darstellung eines dritten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems; und
4 eine systematische Darstellung eines schaltbaren Bereiches eines Parksperrenventils des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems.
1 zeigt ein schematisiertes Schaltschema einer ersten Ausführungsform eines Hydrauliksystems 1 einer elektrohydraulischen Betätigungseinrichtung 2 einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten Parksperre einer Getriebeeinrichtung mit einem Parksperrenventil 3 und einem hydraulischen Parksperrenzylinder 4. Das Parksperrenventil 3 weist einen Ventilschieber 5 auf, der im Bereich wenigstens einer Wirkfläche 6 mit einem über einen elektrohydraulischen Aktor einstellbaren und einer an dem Ventilschieber 5 in Richtung einer ersten Schaltstellung angreifenden Sperrkraft Steuerdruck p_VS beaufschlagbar ist.
Die Sperrkraft resultiert zumindest teilweise im Bereich einer Wirkfläche 22 aus einem an dem Ventilschieber 5 des Parksperrenventils 3 anlegbaren Sperrdruck p_sp und des Weiteren zumindest teilweise aus einer Federkraft einer an dem Ventilschieber 5 angreifenden Federeinrichtung 8.
Der hydraulische Parksperrenzylinder 4 ist über das Parksperrenventil 3 mit hydraulischem Betätigungsdruck p_B beaufschlagbar, um die Parksperre beispielsweise entsprechend einer fahrerseitigen Wunschvorgabe entgegen einer an einer Kolbenstange 9 des hydraulischen Parksperrenzylinders 4 an- greifenden Federeinrichtung aus dem eingelegten Zustand der Parksperre in den ausgelegten Zustand der Parksperre, in der eine Rasteinrichtung 11 selbsttätig verrastet, überführen zu können.
Das Parksperrenventil 3 ist mit neun Steuerkanten 31 bis 39 ausgebildet, wobei der Steuerdruck p_VS im Bereich der Steuerkante 31 an der Wirkfläche 6 des Ventilschiebers 5 anlegbar ist. Die siebte Steuerkante 37 steht vorliegend über eine erste Drosseleinrichtung 12 mit einem Systemdruck p_sys führenden Bereich des Hydrauliksystems 1 in Verbindung, während die achte Steuerkante 38 über eine stromab der ersten Drosseleinrichtung 12 angeordnete zweite Drosseleinrichtung 13 ebenfalls mit dem Systemdruck p_sys führenden Bereich des Hydrauliksystems 1 in Wirkverbindung steht. Im Bereich der neunten Steuerkante 39 ist ein die Federeinrichtung 8 aufnehmender Federraum 21 des Parksperrenventils 3 über eine dritte Drosseleinrichtung 14 mit einem im Wesentlichen drucklosen Bereich 15 verbunden, der vorliegend der Getriebesumpf der Getriebeeinrichtung ist.
Zusätzlich umfasst das Hydrauliksystem 1 ein Druckbegrenzungsventil 16 mit fünf Steuerkanten 161 bis 165 und einen über eine Federeinrichtung 17 angefederten Ventilschieber 18. Das Druckbegrenzungsventil 16 steht im Bereich der zweiten Steuerkante 162 mit dem Systemdruck p_sys führenden Bereich des Hydrauliksystems 1 in Wirkverbindung, wobei im Bereich des Druckbegrenzungsventils 16 ein dem elektrohydraulischen Aktor 7 zuführbarer Reduzierdruck p_red einstellbar und begrenzbar ist. Das bedeutet, dass im Bereich des Druckbegrenzungsventils 16 der dem elektrohydraulischen Aktor 7 zugeführte hydraulische Druck p_red auf einen Maximalwert begrenzt wird, der im Bereich der Wirkfläche 6 des Ventilschiebers 5 des Parksperrenventils 3 anlegbar ist.
Im Bereich der vierten Steuerkante 34 des Parksperrenventils 3 ist ein Selbsthaltedruck p_sh anlegbar, der zur Darstellung der nachfolgend näher beschriebenen Funktionalität des Hydrauliksystems 1 vorgesehen ist.
In der in 1 gezeigten Stellung des Ventilschiebers 5 des Parksperrenventils 3 sind die sechste Steuerkante 36 und die siebte Steuerkante 37 des Parksperrenventils 3 voneinander getrennt und die fünfte Steuerkanten 35 und die sechste Steuerkante 36 stehen miteinander in Verbindung, womit die Steuerkante 36 sowie die den Betätigungsdruck p_B führende Verbindungsleitung zum hydraulischen Parksperrenzylinder 4 über die Steuerkante 35 entlüftet sind und der Betätigungsdruck p_B im Wesentlichen gleich Null ist. Die in 1 dargestellte Stellung des Ventilschiebers 5 entspricht dem eingelegten Betriebszustand der Parksperre. Liegt eine Anforderung zum Auslegen der Parksperre vor, wird durch eine entsprechende elektrische Betätigung des elektrohydraulischen Aktors 7 der Steuerdruck p_VS angehoben und der Ventilschieber 5 aus der in 1 dargestellten Stellung zunehmend in Richtung der neunten Steuerkante 39 des Parksperrenventils 3 verschoben, bis die Verbindung zwischen der sechsten Steuerkante 36 und der siebten Steuerkante 37 des Parksperrenventils 3 freigegeben wird, wobei der Systemdruck p_sys kleiner als eine vordefinierte Druckgrenze einzustellen ist.
Das über den elektrohydraulischen Aktor 7 betätigbare Parksperrenventil 3 bzw. dessen Ventilschieber 5 wird in der in 1 dargestellten Ausgangslage im Bereich des die Federeinrichtung 8 aufnehmenden Federraumes 21 mit dem Sperrdruck p_sp beaufschlagt, der kleiner als der Systemdruck p_sys ist. Das Druckverhältnis zwischen dem Systemdruck p_sys und dem Sperrdruck p_sp im Federraum wird über die Drosseleinrichtungen 12, 13 und 14 bzw. deren Drosselquerschnitte eingestellt.
Der im Bereich der Wirkfläche 6 anlegbare Steuerdruck p_VS entspricht maximal dem im Bereich des Druckbegrenzungsventils 16 eingestellten Reduzierdrucks p_red, der bei Werten des Systemdrucks p_sys unterhalb des über das Druckbegrenzungsventil 16 einstellbaren Reduzierdrucks p_red dem Systemdruck p_sys entspricht Daraus resultiert, dass in Druckbereichen, in welchen der Systemdruck p_sys großer ist als der Reduzierdruck p_red und die resultierende Kraftwirkung im Federraum 21 des Parksperrenventils 3 größer ist als die im Bereich der Wirkfläche 6 am Ventilschieber 5 angreifende Kraftkomponente, der Ventilschieber 5 aus der in 1 dargestellten Schieberstellung nicht umschiebbar ist.
Wird der Systemdruck p_sys abgesenkt, führt dies ebenfalls zu einem Abfall des Sperrdrucks p_sp im Federraum des Parksperrenventils 3. Der Ventilschieber 5 ist dann in gewünschtem Umfang umschiebbar und die Parksperre ist durch Beaufschlagen des Parksperrenzylinders 4 mit Betätigungsdruck p_B auslegbar ist.
In umgeschobenem Betriebszustand des Ventilschiebers 5 ist die Wirkverbindung zwischen der achten Steuerkante 38 und dem Systemdruck p_sys führenden Bereich des Hydrauliksystems 1 getrennt, wobei der Federraum 21 des Parksperrenventils 3 über die neunte Steuerkante 39 und die dritte Drosseleinrichtung 14 entlüftet wird. In dem letztgenannten Betriebszustand des Hydrauliksystems 1 greift an dem Ventilschieber 5 nur noch die Federkraft der Federeinrichtung 8 an. Um den Ventilschieber 5 auch bei abgeschaltetem elektrohydraulischen Aktor 7 in seiner umgeschobenen Stellung halten zu können, wird der Selbsthaltedruck p_sh an der vierten Steuerkante 34 des Parksperrenventils 3 angelegt, womit sich die Parksperre durch dauerhafte Aufschaltung des Betätigungsdruckes p_B auf den Parksperrenzylinder 4 in einer so genannten Selbsthaltung befindet.
Wird der Selbsthaltedruck p_sh, der vorliegend ebenfalls aus dem Systemdruck p_sys führenden Bereich des Hydrauliksystems 1 mit Hydraulikdruck bzw. Systemdruck versorgt wird, abgeschaltet, ist die Parksperre aufgrund des dann ebenfalls abfallenden Betätigungsdrucks p_B in den eingelegten Betriebszustand überführbar.
Die Auslegegeschwindigkeit der Parksperre wird durch den Drosselquerschnitt der ersten Drossel 12 bestimmt, während die Einlegegeschwindigkeit der Parksperre von dem Drosselquerschnitt der ersten Drosseleinrichtung 12 unabhängig ist und die Betätigungsgeschwindigkeit der Parksperre mit zunehmendem Drosselquerschnitt der ersten Drosseleinrichtung 12 ansteigt.
Der Drosselquerschnitt der zweiten Drossel 13 wird kleiner als der Drosselquerschnitt der ersten Drosseleinrichtung 12 gewählt, um den Druckverlust im Hydrauliksystem 1 in Richtung des Federraums 21 des Parksperrenventils 3 und anschließend über die dritte Drossel 14 in Richtung des drucklosen Bereiches 15 möglichst gering zu halten.
Im Normalbetrieb des Hydrauliksystems 1, d. h. bei voll funktionstüchtigem elektrohydraulischem Aktor 7, wird der Selbsthaltedruck p_sh im Wesentlichen auf null abgesenkt, damit der Ventilschieber 5 des Parksperrenventils 3 ausgehend von der zu dem ausgelegten Betriebszustand der Parksperre äquivalenten Schieberposition sicher die in 1 dargestellte umgeschobene Schieberposition umschiebbar ist.
Bei einem Ausfall des elektrischen Getriebesteuergerätes, zu dem beispielsweise der elektrohydraulische Aktor 7 nicht mehr in gewünschtem Umfang mit elektrischem Steuerstrom beaufschlagbar ist, wird der vorliegend als Magnetventil ausgeführte elektrohydraulische Aktor 7 von einer Federeinrichtung 19 in seine Ausgangsstellung umgeschoben, in der die erste Steuerkante 31 in Richtung des drucklosen Bereiches 15 entlüftet wird und die Verbindung der Steuerkante 31 mit dem Druckbegrenzungsventil 16 unterbrochen ist. Gleichzeitig wird der Systemdruck p_sys auf seinen Maximalwert eingestellt.
Liegt die Parksperre zum Zeitpunkt des Ausfalls der steuerstromseitigen Betätigung des Aktors 7 in ihrem eingelegten Betriebszustand vor und befindet sich der Ventilschieber in der in 1 dargestellten Schieberstellung wird der Ventilschieber 5 vom Sperrdruck p_sp in seiner umgeschobenen Stellung bzw. in seinem zu dem eingelegten Betriebszustand der Parksperre äquivalenten Betriebszustand gehalten, da der aktorseitige Steuerdruck p_VS gleich null ist und der Selbsthaltedruck p_sh, der im Fehlerfall des elektrischen Getriebesteuergerätes seinen Maximalwert annimmt, nicht am Ventilschieber 5 in einer den Ventilschieber 5 umschiebenden Art und Weise anlegbar ist.
Fällt die steuerstromseitige Betätigung des Aktors 7 in einen Betriebszustand des Hydrauliksystems 1 aus, zu dem die Parksperre sich in ausgelegtem Betriebszustand befindet und der Ventilschieber 5 in seiner zur in 1 dargestellten Schieberstellung umgeschobenen Schieberstellung vom Steuerstrom p_VS des Aktors 7 gehalten ist, greift am Ventilschieber 5 lediglich die Federeinrichtung 8 in Richtung der umgeschobenen Position an Dies resultiert aus der Tatsache, dass die achte Steuerkante 38 vom Ventilschieber 5 in seiner umgeschobenen Schieberposition vom Systemdruck p_sys führenden Bereich des Hydrauliksystems 1 getrennt ist. Da der Selbsthaltedruck p_sh beim Ausfall des elektrischen Getriebesteuergerätes über die vierte Steuerkante 34 an einer weiteren Wirkfläche 20 des Ventilschiebers 5 anliegt und sich das Parksperrenventil 3 somit in Selbsthaltung befindet, wird der Parksperrenzylinder 4 weiterhin mit Betätigungsdruck p_B beaufschlagt und die Parksperre in ihrem ausgelegten Betriebszustand gehalten.
Der Selbsthaltedruck p_sh ist vorliegend ein Betätigungsdruck eines Schaltelementes und kann selbstverständlich in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles auch ein anderes Drucksignal sein.
2 zeigt eine 1 entsprechende Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems 1, welches sich im Wesentlichen lediglich im Bereich des Parksperrenventils 3 von dem Hydrauliksystem 1 gemäß 1 unterscheidet, weshalb in der nachfolgenden Beschreibung im Wesentlichen lediglich auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen näher eingegangen wird und bezüglich der weiteren Funktionsweise des Hydrauliksystems 1 gemäß 2 auf die Beschreibung zu 1 verwiesen wird.
Das Parksperrenventil 3 des Hydrauliksystems 1 gemäß 2 ist ohne die achte Steuerkante 38 des Parksperrenventils 3 des Hydrauliksystems 1 gemäß 1 ausgeführt. Zusätzlich ist der Federraum 21 des Parksperrenventils 3 über die erste Drosseleinrichtung 12 mit dem Systemdruck p_sys führenden Bereich des Hydrauliksystems 1 verbunden. Damit stellt das Parksperrenventil 3 gemäß 2 gegenüber dem Parksperrenventil gemäß 1 eine verkürzte Ausführungsform dar, welche dann einsetzbar ist, wenn der Drosselquerschnitt der ersten Drosseleinrichtung 12 aufgrund einer möglichen geringeren Betätigungsgeschwindigkeit der Parksperre kleiner auslegbar ist als der Drosselquerschnitt der ersten Drosseleinrichtung 12 des Hydrauliksystems 1 gemäß 1.
3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems 1 welches sich im Wesentlichen wiederum lediglich im Bereich des Parksperrenventils 3 von den Ausführungsbeispielen des Hydrauliksystems 1 gemäß 1 und 2 unterscheidet.
Bei dem in 3 gezeigten Hydrauliksystem 1 ist der Federraum 21 des Parksperrenventils 3 nicht mit dem Systemdruck p_sys führenden Bereich des Hydrauliksystems 1 verbunden bzw. in Wirkverbindung bringbar. Um die am Ventilschieber 5 anlegbare Sperrkraft, welche dem Steuerdruck p_VS des elektrohydraulischen Aktors 7 entgegenwirkt, neben der Federkraft der Federeinrichtung 8 auch über den Sperrdruck p_sp variieren zu können, ist das Parksperrenventil 3 gemäß 3 mit zwei weiteren Steuerkanten 40 und 41 ausgeführt. Im Bereich der zehnten Steuerkante 40 ist ein Drucksignal p_sig anlegbar. Die zehnte Steuerkante 40 ist in der in 3 dargestellten Schieberstellung des Ventilschiebers 5 über eine elfte Steuerkante 41 mit der neunten Steuerkante 39 und somit dem Federraum 21 des Parksperrenventils 3 verbunden. Das bedeutet, dass der Sperrdruck p_sp in Abhängigkeit des Drucksignals p_sig am Ventilschieber 5 in der vorbeschriebenen Art und Weise zur Einstellung der am Ventilschieber 5 angreifenden Sperrkraft anlegbar ist.
Bei entsprechender aktorseitiger Beaufschlagung des Ventilschiebers 5 mit dem Steuerdruck p_VS wird der Ventilschieber 5 ausgehend von der in 3 gezeigten Schieberstellung umgeschoben und der Systemdruck p_sys führende Bereich des Hydrauliksystems 1 von der siebten Steuerkante 37 und die dann damit verbundene sechste Steuerkante 36 in Richtung des Parksperrenzylinders 4 weitergeleitet. Die Parksperre wird dann aus ihrem eingelegten Betriebszustand in ihren ausgelegten Betriebszustand überführt, wobei die zehnte Steuerkante 40, an welcher das Drucksignal p_sig anliegt, von der elften Steuerkante 41 getrennt wird. Gleichzeitig wird die elfte Steuerkante 41 mit der fünften Steuerkante 35 verbunden und der Federraum 21 des Parksperrenventils 3 ausgehend von der neunten Steuerkante 39 in Richtung der elften Steuerkante 41 und anschließend über die fünfte Steuerkante 35 entlüftet, womit die Sperrkraft nur noch aus der Federkraft der Federeinrichtung 8 resultiert. In der in Bezug auf die in 3 dargestellte Schieberstellung umgeschobene Stellung des Ventilschiebers 5 liegt der Selbsthaltedruck p_sh wiederum an der weiteren Wirkfläche 20 des Ventilschiebers 5 an, womit sich das Parksperrenventil 3 in seinem Selbsthaltebetrieb befindet, während welchem der Ventilschieber 5 selbst bei einem Ausfall des elektrischen Getriebesteuergerätes bzw. während einem Ausfall der steuerstromseitigen Betätigung des Aktors 7 auf jeden Fall in seinem umgeschobenen Betriebszustand gehalten wird.
Befindet sich der Ventilschieber 5 zum Zeitpunkt des Ausfalls der steuerstromseitigen Betätigung des Aktors 7 in der in 3 dargestellten Schieberposition, wird der Ventilschieber 5 vom Drucksignal p_sig, das vorliegend in Abhängigkeit des Systemdrucks p_sys steht, in seiner Schieberposition gehalten und ein unerwünschtes Auslegen der Parksperre sicher vermieden.
Die Funktionalität des Hydrauliksystems 1 ist bei einem Ausfall der steuerstromseitigen Betätigung des Aktors 7 unabhängig vom Systemdruck p_sys, während der Selbsthaltedruck p_sh vorliegend in Abhängigkeit des Systemdrucks p_sys eingestellt wird, und unabhängig vom Systemdruck p_sys auf das Parksperrenventil 3 aufschaltbar ist. Dadurch wird ein zusätzlicher Freiheitsgrad in der Betätigung der Parksperre erreicht.
In 4 ist der aktorseitig tatsächlich einstellbare Steuerdruck p_VS_vorh über den Systemdruck p_sys aufgetragen, der einem theoretischen Steuerdruck p_VS_theo gegenübergestellt ist. Der Druckverlauf des theoretischen Steuerdruckes p_VS_theo schneidet den tatsächlich vorhandenen Steuerdruck p_VS_vorh in zwei Schnittpunkten, die jeweils eine untere Druckgrenze p_sys1 und eine obere Druckgrenze p_sys2 des Systemdrucks definieren. Unterhalb des theoretischen Steuerdruckes p_VS_theo ist das Parksperrenventil 3 bzw. dessen Ventilschieber 5 innerhalb des von den beiden Systemdruckgrenzen p_sys1 und p_sys2 begrenzten Systemdruckbereichs umschiebbar.
Generell ist das Parksperrenventil 3 außer im Systemdruckbereich zwischen den Systemdruckgrenzen p_sys1 und p_sys2 und oberhalb des theoretischen Steuerdruckes p_VS_theo ohne zusätzliches Drucksignal bzw. ohne anliegenden Selbsthaltedruck p_sh allein durch den Systemdruck p_sys gegen ein ungewolltes Umschieben sicherbar.
Der Systemdruck p_sys wird in einer Wählhebelposition für einen Parkbetriebszustand auf ein Druckniveau eingestellt, zu dem ein ungewolltes Umschieben des Parksperrenventils 3 sicher vermieden ist. Dieses Druckniveau kann dabei höher oder niedriger als die zulässige Schaltschwelle sein. Zum Betätigen des Parksperrenventils 3 und einem damit einhergehenden Betriebszustandswechsel der Parksperre sind der Systemdruck p_sys und/oder der Selbsthaltedruck p_sh in die jeweils dafür erforderlichen Druckfenster zu überführen.
Der Selbsthaltedruck p_sh ist im Fehlerfall auf ein derartiges Niveau einzustellen, dass er während eines Notprogramms diesen Wert sicher nicht unterschreitet bzw. auf diesem Wert gehalten wird, um ein Umschieben des Ventilschiebers 5 des Parksperrenventils 3 von der Federeinrichtung 8 in seine in der Zeichnung dargestellte Ausgangslage zu vermeiden.
Über das Hydrauliksystem 1 bzw. über das elektromechanisch, hydraulische System Soll bei einer entsprechenden fahrerseitigen Anforderung die Parksperre über einen elektrohydraulischen Aktor auslegbar sein. Des Weiteren soll die Parksperre bei einer entsprechenden fahrerseitigen Anforderung oder bei einer Anforderung von einer Komfort- oder Sicherheitsfunktion die Parksperre sicher einlegbar sein. Des Weiteren soll die Parksperre bei stehendem Verbrennungsmotor und entsprechendem Fahrerwunsch in ausgelegter Position haltbar sein. Zusätzlich wird die Parksperre zu einem Zeitpunkt, zu dem die Getriebeeinrichtung in einen hydraulischen Notlauf übergeht, in ihrem aktuell vorliegenden Betriebszustand mit vorausgegangenem Fahrerwunsch gehalten. Des Weiteren soll die Parksperre bei einem Einfall der Getriebeeinrichtung in den hydraulischen Notlauf aus Wählhebelpositionen ohne entsprechenden Fahrerwunsch, wie beispielsweise einem Parksperrenbetrieb, einem Neutralbetriebszustand oder einer Anforderung für einen Rückwärtsgang, in einen eingelegten Betriebszustand übergehen.
Das erfindungsgemäße Hydrauliksystem ist auch in Getriebeeinrichtungen einsetzbar, die über keine separate Notganginformation verfügen. Damit besteht durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems die Möglichkeit, eine Getriebeeinrichtung ohne entsprechende Notganginformation auszuführen. Bei bisherigen Systemen wird eine elektrohydraulisch/mechanisch betätigte Parksperre oftmals mit Getriebeeinrichtungen kombiniert, die über einen so genannten Notgang verfügen, wobei die Parksperrenbetätigung aus einem Notgangbetrieb der Getriebeeinrichtung die Information für das Halten der Parksperre ableitet.
Bei einem Einfall in den Notlauf ohne vorausgegangenen Fahrtwunsch für Vorwärtsfahrt, beispielsweise eine Wählhebelposition D, wird in derartigen Getriebeeinrichtungen kein Notlaufgang aktiviert und das Getriebe kraftschlussfrei geschaltet. Bei Vorliegen einer solchen Information wird dann die Parksperre in ihren eingelegten Betriebszustand überführt.
Aufgrund der Selbsthaltung des Systems ist eine hydraulische Absicherungsmaßnahme erforderlich, die eine eventuelle Fehlansteuerung vermeidet bzw. die zurückgenommen werden kann, wenn dies von einem Diagnosesystem gefordert wird. Die Funktion wird üblicherweise durch ein Zweikreis-Hydrauliksystem erreicht, in dessen Bereich eine Ansteuerung von Kupplungen und der Parksperre unterschieden wird.
Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems wird der konstruktive Aufwand auf ein Minimum beschränkt, da Ventile, mit deren Hilfe ausschließlich die Speicherung des Notgangs vollzogen wird und die gleichzeitig zur Ansteuerung des Parksperrensystems vorgesehen sind, nicht mehr erforderlich sind.
Mit dem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem wird eine Fehlansteuerung der Parksperre auf einfache Art und Weise vermieden und ein ausgelöster Notlaufbetrieb führt nicht zum Halten der Parksperre im ausgelegten Betriebszustand. Das Parksperrenventil des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems ist zur Betätigung des Parksperrenzylinders vorgesehen, wobei ein Aufschalten des Systemdrucks am Parksperrenventil das Auslegen der Parksperre bewirkt. Um ein unkontrolliertes Umschieben des Parksperrenventils durch eine Fehlansteuerung des elektrohydraulischen Aktors und damit ein Auslegen der Parksperre zu vermeiden, ist das Hydrauliksystem mit einer Selbsthaltefunktion ausgebildet. Die Selbsthaltefunktion erfolgt über den Systemdruck oder einem aus dem Systemdruck versorgtem Druck.
Bezugszeichenliste

1: Hydrauliksystem
2: elektrohydraulische Betätigungseinrichtung
3: Parksperrenventil
4: hydraulischer Parksperrenzylinder
5: Ventilschieber des Parksperrenventils
6: Wirkfläche des Ventilschiebers
7: elektrohydraulischer Aktor
8: Federeinrichtung
9: Kolbenstange
10: Federeinrichtung
11: Rasteinrichtung
12: erste Drosseleinrichtung
13: zweite Drosseleinrichtung
14: dritte Drosseleinrichtung
15: druckloser Bereich
16: Druckbegrenzungsventil
17: Federeinrichtung
18: Ventilschieber
19: Federeinrichtung
20: weitere Wirkfläche
21: Federraum
22: Wirkfläche
31 bis 41: Steuerkante
161 bis 165: Steuerkante
p_B: Betätigungsdruck
p_red: Reduzierdruck
p_sig: Drucksignal
p_sp: Sperrdruck
p_sh: Selbsthaltedruck
p_VS: Steuerdruck
p_VS_theo: theoretischer Steuerdruck
p_VS_vorh: vorhandener Steuerdruck
p_sys1, p_sys2: Systemdruckgrenze
p_sys: Systemdruck

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004043344 A1 [0002]

Claims

Hydrauliksystem (1) einer elektrohydraulischen Betätigungseinrichtung (2) einer Parksperre einer Getriebeeinrichtung mit einem Parksperrenventil (3), das einen Ventilschieber (5) aufweist, der im Bereich wenigstens einer Wirkfläche (6) mit einem über einen elektrohydraulischen Aktor (7) einstellbaren und einer an dem Ventilschieber (5) in Richtung einer ersten Schaltstellung angreifenden Sperrkraft entgegenwirkenden Steuerdruck (p_VS) beaufschlagbar ist, wobei die Sperrkraft zumindest teilweise aus einem an dem Ventilschieber (5) des Parksperrenventils (3) anlegbaren Sperrdruck (p_sp) resultiert, und einem über das Parksperrenventil (3) mit hydraulischem Betätigungsdruck (p_B) beaufschlagbaren hydraulischen Parksperrenzylinder (4), über welchen eine Parksperre ein- und auslegbar ist, wobei der Betätigungsdruck (p_B) dem Parksperrenzylinder (4) in Abhängigkeit des aktorseitigen Steuerdruckes (p_VS) zuführbar ist und der Steuerdruck (p_VS) des Aktors (7) in Abhängigkeit eines aktorseitigen Steuerstromes variiert, und wobei der Ventilschieber (5) des Parksperrenventils (3) im Bereich einer weiteren Wirkfläche (20) mit einem hydraulischen Selbsthaltedruck (p_sh) beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrdruck (p_sp) in Abhängigkeit einer Stellung des Ventilschiebers (5) im Bereich einer Wirkfläche (22) am Parksperrenventil (3) anliegt, wobei der Ventilschieber (5) des Parksperrenventils (3) bei einem Ausfall der steuerstromseitigen Betätigung des Aktors (7) von der Sperrkraft, dem aktorseitigen Steuerdruck (p_VS) und dem Selbsthaltedruck (p_sh) in einer zum Zeitpunkt des Ausfalls des Steuerstroms vorliegenden Schaltstellung haltbar ist.
Hydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrkraft zumindest teilweise einer Federkraft einer an dem Ventilschieber (5) des Parksperrenventils (3) angreifenden Federeinrichtung (8) entspricht.
Hydrauliksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Darstellung der Sperrkraft am Ventilschieber (5) des Parksperrenventils (3) anlegbare Sperrdruck (p_sp) in Abhängigkeit von wenigstens einer stromauf und wenigstens einer stromab des mit dem StellkraftHydraulikdruck beaufschlagbaren Bereiches des Parksperrenventils (3) angeordneten Drosseleinrichtung (12, 13, 14) einstellbar ist.
Hydrauliksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Einstellung der Sperrkraft am Ventilschieber (5) des Parksperrenventils (3) anlegbare Sperrdruck (p_sp) in Abhängigkeit von wenigstens einer weiteren stromauf des mit dem Sperrdruck beaufschlagbaren Bereiches des Parksperrenventils (3) angeordneten Drosseleinrichtung (13) einstellbar ist.
Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckbegrenzungsventil (16) zum Einstellen eines maximalen Steuerdruckes (p_VS) des Aktors (7) vorgesehen ist.
Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrdruck (p_sp) betriebszustandsabhängig über eine hydraulische Einrichtung veränderbar ist.
Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich des Parksperrenventils (3), an welchem der Selbsthaltedruck (p_sh) anlegbar ist, in einer zu dem ausgelegten Betriebszustand der Parksperre äquivalenten Stellung des Ventilschiebers (5) des Parksperrenventils (3) mit einem im Wesentlichen drucklosen Bereich (15) verbunden ist.
Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruck (p_VS) und oder der Selbsthaltedruck (p_sh) in Abhängigkeit eines Systemdrucks (p_sys) einstellbar sind.
Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsdruck (p_B) des hydraulischen Parksperrenzylinders (4) in Abhängigkeit eines Systemdrucks (p_sys) und eines Durchmessers der stromauf des Parksperrenventils (3) vorgesehenen Drosseleinrichtung steht.
Hydrauliksystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemdruck (p_sys) bei einem Ausfall der steuerstromseitigen Betätigung des Aktors (7) einen Maximalwert annimmt.