DE102010042189A1

DE102010042189A1 - Vorrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Speichers eines Hydrauliksystems

Info

Publication number: DE102010042189A1
Application number: DE201010042189
Authority: DE
Inventors: Ruediger Block; Nils Steinbach; Werner Hess; Ianislav Krastev; Helmut Schneider; Steffen Strauss; Uwe Kulow; Christof Ott
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2012-04-12
Also published as: US20130284289A1; WO2012045546A1; CN103154531A; US9097336B2; EP2625432A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (20) zur Steuerung eines hydraulischen Speichers (10) eines Hydrauliksystems (12), beispielsweise eines Fahrzeuggetriebes (14) beschrieben, mit einer Ventileinrichtung, welche einen speicherseitigen Anschluss (B) der Vorrichtung (20) mit einem systemseitigen Anschluss (A) verbinden und von ihm trennen kann, wobei die Ventileinrichtung mindestens ein erstes Rückschlagventil (56), welches hydraulisch zwischen speicherseitigem Anschluss (B) und systemseitigem Anschluss (A) angeordnet ist und zum systemseitigen Anschluss (A) hin sperrt, und ein elektrisch betätigtes Steuerventil (52) umfasst, welches zwischen einem Steueranschluss (X) des ersten Rückschlagventils (56) und dem speicherseitigen Anschluss (B) angeordnet ist, derart, dass es das erste Rückschlagventil (56) hydraulisch unter Verwendung des am speicherseitigen Anschluss (B) herrschenden Drucks entsperren kann.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Vom Markt her bekannt sind so genannte Start-Stopp-Funkionen für Kraftfahrzeuge, mittels welcher die Brennkraftmaschine bei Stillstand des Fahrzeugs durch ein Steuergerät automatisch abgeschaltet werden kann. Daraus kann sich eine Einsparung von Kraftstoff in einem Bereich von etwa 3% bis etwa 5% ergeben.
Automatische Getriebe wie beispielsweise ein Stufenautomat, ein Doppelkupplungsgetriebe oder kontinuierlich variable Getriebe, werden in der Regel hydraulisch angesteuert und benötigen zum Betrieb einen hydraulischen Druck und einen hydraulischen Volumenstrom. Dieser wird von einer mechanischen – das heißt von der Brennkraftmaschine angetriebenen – Pumpe bereit gestellt, wobei die Pumpe durch die lineare Abhängigkeit des Volumenstroms von der Drehzahl und wegen vorgehaltener Reserven zur Berücksichtigung der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine und einer eventuell hohen Öltemperatur in der Regel überdimensioniert ausgeführt wird.
Ein Systemdruck-Regler stellt einen konstanten hydraulischen Druck in dem automatischen Getriebe ein, und eine überschüssige Menge an Fluid wird in einen Tank oder Speicher zurück geleitet. Es sind Lösungen bekannt, bei denen die Pumpe mechanisch variabel ausgeführt ist (z. B. mittels einer Verstellung der Exzentrizität einer Flügelzellenpumpe), was zu Kraftstoff-Einsparungen führen kann.
Bei stehender Brennkraftmaschine während der Stopp-Phase und stehender Hydraulikpumpe wird das Getriebe möglicherweise nicht mehr mit einem genügenden Druck beziehungsweise genügendem Volumenstrom versorgt. Da der Hydraulikkreis gewisse Leckagen aufweist, werden die Kupplungen und Bremsen durch Rückstellfedern in eine drucklose (das heißt in der Regel geöffnete) Position gebracht.
Bei Wiederstart der Brennkraftmaschine dauert es eine gewisse Zeit, bis die mechanische Pumpe wieder genügend Druck erzeugt. Dies führt zu einem entsprechenden Zeitversatz, bis ein Anfahrdrehmoment über die Kupplungen übertragen werden kann. Zum anderen können sich unerwünschte Momentensprünge ergeben, wenn die Kupplungen unkontrolliert schließen oder durchrutschen. Desweiteren sind diese Kupplungen in der Regel nicht für die dabei auftretenden Belastungen ausgelegt.
Um dies zu beheben, kann eine elektrisch bedarfsgerecht angesteuerte Ölpumpe eingesetzt werden, die dauernd oder kurz vor dem Start der Brennkraftmaschine das Öl bzw. das Hydraulikfluid in dem Getriebe passend ergänzt. Eine alternative Lösung ist der Einsatz einer Speicherkomponente. Diese hat die Aufgabe, kurz vor und/oder bei dem Start der Brennkraftmaschine eine fehlende Menge Öl ins Getriebe abzugeben, um die Leitungen und das Getriebe bzw. die Kupplungen zu befüllen.
Es ist weiterhin eine Lösung bekannt, bei der ein Feder-Kolbenspeicher – beispielsweise mit einer Speichergröße von in etwa 100 ml (Milliliter) mechanisch während der Stopp-Phase in gefülltem Zustand rastiert wird, und der während des normalem Fahrbetriebs durch die Hydraulikpumpe geladen wird. Dabei kann der Ladezeitpunkt nicht beeinflusst werden, da über eine Befülldrossel abhängig vom Druck der Pumpe bereits kurz nach dem Motorstart (das heißt, bei niedrigen Drehzahlen) Fluid vom Getriebe-Hydraulikkreis in den Speicher fließt.
Während der Stopp-Phase der Brennkraftmaschine wird ein Hubmagnet eines den Fluidaustausch kontrollierenden Ventils bestromt. Vor und während des Wiederstarts der Brennkraftmaschine, wenn die Drehzahl kontinuierlich steigt, wird die Rastierung gelöst, indem der Hubmagnet stromlos geschaltet wird, wodurch ein hydraulischer Druck und eine passende Menge an Fluid für das Getriebe bereit gestellt werden. Dabei werden die leergelaufenen Kavitäten des Hydraulikkreises befüllt, so dass der Druckaufbau durch die mechanische Pumpe rasch erfolgen und das Kraftfahrzeug ohne eine merkliche Verzögerung losfahren kann.
Eine allgemeine Lösung stellt die Kombination z. B. eines beliebigen Hydraulikspeichers (beispielsweise Gas-Kolben-Speicher, Feder-Kolben-Speicher, Gas-Membran-Speicher mit Sperrschicht) in Verbindung mit einem elektro-hydraulischen Ventil (etwa ein 2/2-Wegeventil) dar. Dabei wird der Speicher während des normalem Fahrbetriebs durch die Getriebeölpumpe mit Fluid geladen. Während der Stopp-Phase hält der Speicher das Fluid gespeichert und kann dieses kurz vor und/oder während der Start-Phase wieder an das Getriebe bzw. das hydraulische System abgeben.
Es sind hohe Anforderungen an das Ventil hinsichtlich Dichtigkeit, Verschmutzung des Fluids (Mediums), und den erforderlichen Durchfluss zu erfüllen. Beispielsweise kann es gefordert sein, einen Durchfluss von 30 Litern je Minute für eine Zeit von 200 ms (Millisekunden) zu erreichen. Beim Laden des Speichers ist weiterhin zu beachten, dass der Volumenstrom begrenzt wird, beispielsweise auf etwa 3 Liter je Minute, damit der Druck im Getriebesystem durch den „fehlenden” Volumenstrom nicht einbricht oder die mechanische Getriebeölpumpe gegebenenfalls größer dimensioniert werden müsste.
Aus diesem Fachgebiet sind beispielsweise die folgenden Dokumente bekannt: DE 10 2006 041 899 A1 , DE 10 2006 014 756 A1 , DE 10 2006 014 758 A1 , JP 10250402 A , US 5 293 789 A1 , EP 1 265 009 B1 , US 20050096171 A1 , EP 1 353 075 A2 und JP 2007138993 A .
Offenbarung der Erfindung
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass ein hydraulischer Speicher eines Hydrauliksystems, insbesondere in automatischen Getrieben, zur Durchführung einer Start-Stopp-Funktion einer Brennkraftmaschine kontrolliert entleert – und in zumindest einer Ausgestaltung auch kontrolliert befüllt – werden kann, wobei der Verschleiß und die Anfälligkeit gegen Verschmutzungen gering sind und ein elektrischer Energieverbrauch niedrig ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet zuverlässig und kostengünstig und kann vergleichsweise einfach gefertigt werden.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass ein hydraulischer Speicher eines Hydrauliksystems, etwa für industrielle Hydraulikanwendungen oder in der Automobiltechnik – wie beispielsweise für den Motorölkreislauf oder das Fahrzeuggetriebe – kontrolliert befüllt und entleert werden soll. Dazu wird erfindungsgemäß ein vergleichsweise einfaches Rückschlagventil verwendet, welches von einem Steuerventil entsperrt werden kann. Die damit gebaute Vorrichtung kann in verschiedenartigen Ausgestaltungen ausgeführt sein, wodurch sich weitere Verbesserungen im Hinblick auf ein gewünschtes Verhalten der Vorrichtung ergeben können.
Die Vorrichtung umfasst einen speicherseitigen Anschluss und einen systemseitigen Anschluss. Das erste Rückschlagventil ist hydraulisch zwischen dem speicherseitigen Anschluss und dem systemseitigen Anschluss angeordnet, wobei es zum systemseitigen Anschluss hin sperrt. In einer Grundform der Erfindung kann ein Druck in dem Hydrauliksystem, wenn er größer ist als ein Druck in dem hydraulischen Speicher, das erste Rückschlagventil öffnen und den hydraulischen Speicher mit einem Teil des in dem Hydrauliksystem befindlichen Fluids befüllen. Wenn der Druck in dem hydraulischen Speicher ansteigt und den Druck des Hydrauliksystems in etwa erreicht, kann das erste Rückschlagventil sperren. Wenn anschließend umgekehrt der hydraulische Speicher entleert werden soll, um einen eventuellen Druckverlust oder Fluidverlust in dem Hydrauliksystem auszugleichen, so wird erfindungsgemäß mittels eines Steuerventils ein Steueranschluss des ersten Rückschlagventils derart betätigt, dass ein in dem hydraulischen Speicher vorhandener Druck des Fluids das erste Rückschlagventil entsperrt. Das Steuerventil ist elektrisch betätigbar und ist zwischen einem Steueranschluss des ersten Rückschlagventils und dem speicherseitigen Anschluss angeordnet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so ausgestaltet werden, dass sie im Wesentlichen nur zwei so genannte Leckagepfade umfasst. Ein erster Leckagepfad ergibt sich am Ventilsitz des Steuerventils und ein zweiter Leckagepfad ergibt sich am Ventilsitz des ersten Rückschlagventils.
Eine Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass sie ein zweites Rückschlagventil in Reihe zu dem ersten Rückschlagventil, welches zwischen dem ersten Rückschlagventil und dem systemseitigen Anschluss angeordnet ist und zum ersten Rückschlagventil hin sperrt, und einen parallel zum dem zweiten Rückschlagventil angeordneten Bypass aufweist, in dem ein den Volumenstrom begrenzendes Element angeordnet ist. Das den Volumenstrom begrenzende Element kann als Drossel oder als Blende ausgeführt sein und wird nachfolgend der Einfachheit halber immer als ”Drossel” oder ”Strömungsdrossel” bezeichnet. Eine Drossel weist gegenüber einer Blende den Vorteil auf, dass der Volumenstrom vergleichsweise unabhängig von der Temperatur des Fluids begrenzt werden kann. Dadurch kann die Funktion der Vorrichtung verbessert werden, indem ein Befüllvorgang des hydraulischen Speichers nicht alleine von einer Drucküberhöhung des hydraulischen Systems in Bezug auf den hydraulischen Speicher abhängt, sondern von dem Bypass mit bestimmt wird, über welchen ein kontrolliertes Befüllen des hydraulischen Speichers erfolgen kann. Insbesondere begrenzt ein Querschnitt des Bypasses die dem hydraulischen Speicher zufließende Menge an Fluid auf einen voreingestellten Wert. Dies wird durch die in dem Bypass angeordnete Strömungsdrossel bewirkt.
Wenn in umgekehrter Richtung der hydraulische Speicher zumindest teilweise entleert werden soll, so kann nach dem Entsperren des ersten Rückschlagventils das zweite Rückschlagventil gleichfalls öffnen, wodurch nachfolgend Fluid ungehindert und ungedrosselt in das Hydrauliksystem strömen kann.
Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass sie eine hydraulische Verbindung umfasst, die den Steueranschluss des ersten Rückschlagventils mit dem systemseitigen Anschluss verbindet, wobei in der hydraulischen Verbindung ein den Volumenstrom begrenzendes Element, beispielsweise eine Drossel oder eine Blende, und vorzugsweise ein Filter in Reihe angeordnet sind. Ein Wirkungsquerschnitt des den Volumenstrom begrenzenden Elements beeinflusst das Verhalten der Vorrichtung beim Befüllen beziehungsweise Entleeren des hydraulischen Speichers vergleichsweise stark. Dabei können sich unterschiedliche Anforderungen beim Befüllen beziehungsweise Entleeren des hydraulischen Speichers ergeben.
Eine nochmals weitere Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass ein zweites Rückschlagventil parallel zu dem den Volumenstrom begrenzenden Element angeordnet ist, welches zum systemseitigen Anschluss hin sperrt. Damit kann die Vorrichtung wirkungsvoll verbessert werden, indem sozusagen eine Entkopplung zwischen dem Befüllvorgang und dem Entleervorgang des hydraulischen Speichers erfolgt. Das zweite Rückschlagventil kann bei einem genügenden hydraulischen Druck des Hydrauliksystems in Richtung des Steueranschlusses des entsperrbaren Rückschlagventils beziehungsweise in Richtung des Steuerventils beziehungsweise in Richtung des hydraulischen Speichers öffnen. Auf diese Weise wird erreicht, dass der Fluidstrom zum Befüllen des hydraulischen Speichers im Wesentlichen von einem Wirkungsquerschnitt des Steuerventils bestimmt wird. Durch das zweite Rückschlagventil kann der vergleichsweise geringe Wirkungsquerschnitt des den Volumenstrom begrenzenden Elements umgangen werden. Bei einem Entleeren des hydraulischen Speichers ist das zweite Rückschlagventil geschlossen, dabei begrenzt das den Volumenstrom begrenzende Element den Fluidstrom aus dem Steuerbereich des entsperrbaren Rückschlagventils in Richtung des systemseitigen Anschlusses. Damit wird vorteilhaft ermöglicht, dass der Wirkungsquerschnitt des den Volumenstrom begrenzenden Elements vergleichsweise klein sein kann, so dass der hydraulische Druck in dem Steuerbereich des entsperrbaren Rückschlagventils vergleichsweise wenig absinkt.
Die Vorrichtung kann einfacher bauen, wenn das zweite Rückschlagventil und das den Volumenstrom begrenzende Element in einem Ventilelement des ersten Rückschlagventils oder in einem Bypass-Kanal des ersten Rückschlagventils angeordnet sind. Beispielsweise können das zweite Rückschlagventil und das den Volumenstrom begrenzende Element sowie das Filter in einem Kolben des ersten Rückschlagventils angeordnet sein. Damit kann eine besonders kompakte Ausführung geschaffen werden, welche Bauraum sparen und die Herstellung der Vorrichtung verbilligen kann.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass an den speicherseitigen Anschluss der Vorrichtung ein Feder-Kolben-Speicher, ein Gas-Kolben-Speicher, oder ein Gas-Membran-Speicher mit Sperrschicht anschließbar ist. Dadurch werden verschiedene Speicherarten von hydraulischen Speichern, insbesondere Druckspeicher, beschrieben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen an solche Speicher angeschlossen sein, um mit dem Hydrauliksystem kontrolliert Fluid austauschen zu können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung benötigt weniger elektrische Energie, wenn das Steuerventil in unbestromten Zustand gesperrt ist. Dabei geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass das Entleeren des hydraulischen Speichers während vergleichsweise kurzer Zeitabschnitte im Betrieb des Hydrauliksystems erfolgt. Entsprechend ist die hydraulische Vorrichtung so ausgeführt, dass in einem unbestromten Zustand der Hydraulikspeicher kein beziehungsweise sehr wenig Fluid an das Hydrauliksystem abgibt. Dadurch können die Einsatzmöglichkeiten der Vorrichtung vorteilhaft erweitert und Kosten des elektrischen Systems gesenkt werden.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Hydrauliksystems eines Automatikgetriebes mit einem hydraulischen Speicher;
2 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Steuerung des hydraulischen Speichers;
3 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung;
4 eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung;
5 eine vierte Ausführungsform der Vorrichtung;
6 ein Schema einer ersten Ausführungsform eines entsperrbaren Rückschlagventils der obigen Ausführungsformen;
7 ein Schema einer zweiten Ausführungsform des entsperrbaren Rückschlagventils;
8 eine Schnittdarstellung der Vorrichtung ähnlich zu der 5;
9 ein funktionales Schema einer Vorrichtung ähnlich zu der 5 für einen ersten Betriebszustand;
10 ein Schema ähnlich zu 9 für einen zweiten Betriebszustand;
11 ein Schema ähnlich zu 9 für einen dritten Betriebszustand;
12 ein Schema ähnlich zu 9 für einen vierten Betriebszustand; und
13 vier Zeitdiagramme mit verschiedenen Betriebszuständen des hydraulischen Speichers, korrespondierend zu den 9 bis 12.
Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt ein vereinfachtes Schema einer Anordnung eines hydraulischen Speichers 10 in einem Hydrauliksystem 12 eines Automatikgetriebes 14 eines hier nicht näher erläuterten Kraftfahrzeugs. Der hydraulische Speicher 10, der vorliegend ein Druckspeicher 10 ist, ist über eine hydraulische Verbindung 18 und mittels einer Vorrichtung 20 an das übrige Hydrauliksystem 16 angeschlossen. Die Vorrichtung 20 kann von einer ersten Steuer- und/oder Regeleinrichtung 23 des Kraftfahrzeugs mittels einer Endstufe 22 elektromagnetisch betätigt werden. Dies ist durch einen Pfeil 24 symbolisch dargestellt. Die erste Steuer- und/oder Regeleinrichtung 23, ist beispielsweise ein Motorsteuergerät oder ein Getriebesteuergerät. Vorliegend ist die erste Steuer- und/oder Regeleinrichtung 23 außerdem über einen bidirektionalen Kommunikationskanal mit einer zweiten Steuer- und/oder Regeleinrichtung 25 verbunden. Die Vorrichtung 20 weist einen systemseitigen Anschluss A und einen speicherseitigen Anschluss B zum Austausch von Fluid auf.
Ferner sind in dem Hydrauliksystem 12 eine Hydraulikpumpe 28, ein Hydraulikfilter 30 und ein Regler 32 zur Regelung des Systemdrucks angeordnet. Die Hydraulikpumpe 28 wird von der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs angetrieben und wird aus einem Reservoir 34 gespeist, welches mit einem Ausgang des Reglers 32 verbunden ist. Ein Anschluss 36 verbindet die beschriebene Anordnung mit dem Automatikgetriebe 14, welches in der Zeichnung der 1 stellvertretend durch eine hydraulische Steuerung 38 und davon umfasste Ventile 40, Kupplungen 42 und Bremsen 44 dargestellt ist.
Man erkennt, dass das Hydrauliksystem 12 ein geschlossenes System ist. Entsprechend kann es erforderlich sein, eine Menge und einen Druck des darin befindlichen Fluids innerhalb bestimmter Grenzen zu halten. Insbesondere beim vorliegenden Kraftfahrzeug, welches in einem Start-Stopp-Betrieb betrieben werden kann, können die Menge und der Druck des Fluids sich besonders stark und schnell verändern. Der Druckspeicher 10 dient vor allem dazu, Hydraulikdruck zu speichern und bereitzustellen, wenn die Hydraulikpumpe 28 während eines Stopp-Betriebs ausgeschaltet war.
Die Start-Stopp-Funktion der Brennkraftmaschine kann dabei helfen, Kraftstoff zu sparen. Bei laufender Brennkraftmaschine kann beispielsweise der Stopp-Betrieb ausgelöst werden, wenn das Fahrzeug für eine vorgebbare Zeitspanne zum Stillstand gekommen ist, während gleichzeitig die (Fuß-)Bremse betätigt wird. Beim nachfolgenden Lösen der Bremse wird die Brennkraftmaschine automatisch wieder gestartet.
Die Vorrichtung 20 und der hydraulische Speicher 10 sind dazu ausgebildet, abhängig von einer Betriebsart des Kraftfahrzeugs einen Austausch von Fluid zwischen dem hydraulischen Speicher 10 und dem übrigen Hydrauliksystem 16 zu ermöglichen. In einem normalen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs arbeitet die Hydraulikpumpe 28 und ermöglicht es, den hydraulischen Speicher 10 mit Fluid zu füllen. In einem Stopp-Betrieb des Kraftfahrzeugs arbeitet die Hydraulikpumpe 28 jedoch nicht. Daher kann es – beispielsweise als Folge von Leckagen – zu Druckverlusten in dem Hydrauliksystem 12 kommen, die ein Anfahren erschweren.
Kurz vor und/oder während einer auf den Stopp-Betrieb folgenden Startphase der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs kann aus dem hydraulischen Speicher 10 mittels der Vorrichtung 20 Fluid in das übrige Hydrauliksystem 16 eingebracht werden. Dies kann vergleichsweise schnell und mit geringem Energieaufwand erfolgen. Wenn anschließend durch die Wirkung der Hydraulikpumpe 28 ein erforderlicher Betriebsdruck im Hydrauliksystem 12 erreicht wurde, kann umgekehrt der hydraulische Speicher 10 aus dem übrigen Hydrauliksystem 16 wieder befüllt werden. Dies kann vergleichsweise langsam erfolgen. Der hydraulische Speicher 10 der 1 kann als Feder-Kolben-Speicher, als Gas-Kolben-Speicher, oder als Gas-Membran-Speicher mit Sperrschicht ausgeführt sein.
Die 2 zeigt die Vorrichtung 20 zum Steuern des hydraulischen Speichers 10 des Hydrauliksystems 12 in einer grundlegenden und besonders einfachen Ausführungsform. Vorliegend umfasst die Vorrichtung 20 ein Steuerventil 52, welches mittels eines Elektromagneten 54 betätigbar ist, sowie ein erstes, zum Hydrauliksystem 16 sperrendes Rückschlagventil 56 mit einem Steueranschluss X. Der speicherseitige Anschluss B der Vorrichtung 20 ist mit dem hydraulischen Speicher 10, und der systemseitige Anschluss A der Vorrichtung 20 ist mit dem übrigen Hydrauliksystem 16 hydraulisch verbunden.
Man erkennt, dass dann, wenn der hydraulische Druck in dem hydraulischen Speicher 10 größer ist als der hydraulische Druck in dem übrigen Hydrauliksystem 16, das erste Rückschlagventil 56 gesperrt ist, so dass kein Fluid aus dem hydraulischen Speicher 10 in das übrige Hydrauliksystem 16 fließen kann. Wird in diesem Zustand jedoch der Elektromagnet 54 des Steuerventils 52 betätigt, dann öffnet das Steuerventil 52, so dass Fluid aus dem hydraulischen Speicher 10 über das Steuerventil 52 an den Steueranschluss X des ersten Rückschlagventils 56 fließen kann. Dadurch wird das erste Rückschlagventil 56 entsperrt, so dass Fluid aus dem hydraulischen Speicher 10 infolge des vergleichsweise hohen Drucks in das übrige Hydrauliksystem 16 fließen kann.
Auf diese Weise kann, durch das Steuerventil 52 kontrolliert, ein eventueller Druckverlust und/oder Fluidverlust in dem übrigen Hydrauliksystem 16 durch das in dem hydraulischen Speicher 10 befindliche Fluid ausgeglichen werden. Wenn in einer nachfolgenden Betriebsphase der Druck in dem übrigen Hydrauliksystem 16 wieder ansteigt, so dass dieser größer ist als der in dem hydraulischen Speicher 10 befindliche Druck, so kann das erste Rückschlagventil 56 von dem in dem übrigen Hydrauliksystem 16 herrschenden Druck entgegen der Sperrrichtung beaufschlagt werden und öffnen.
Auf diese Weise ist die Vorrichtung 20 in der Lage, ein Befüllen, ein Entleeren und ein Halten des Fluiddrucks in dem hydraulischen Speicher 10 zu ermöglichen. Damit kann die Vorrichtung 20 die Start-Stopp-Funktion der Brennkraftmaschine in dem Kraftfahrzeug unterstützen.
Die 3 zeigt eine gegenüber der 2 erweiterte Ausführungsform der Vorrichtung 20. Zwischen dem von dem hydraulischen Speicher 10 entfernten Anschluss des entsperrbaren Rückschlagventils 56 und dem systemseitigen Anschluss A ist ein zweites, zum ersten Rückschlagventil 56 hin sperrendes Rückschlagventil 58, und parallel zu dem zweiten Rückschlagventil 58 ist eine Strömungsdrossel 60 als ein den Volumenstrom begrenzendes Element angeordnet.
Man erkennt, dass in der Ausführungsform der 3 die Strömungsdrossel 60 ein Befüllen des hydraulischen Speichers 10 kontrolliert. Durch den zwischen dem hydraulischen Speicher 10 und dem übrigen Hydrauliksystem 16 herrschenden Druckunterschied und durch den Wirkungsquerschnitt der Strömungsdrossel 60 wird die Menge des in den hydraulischen Speicher 10 fließenden Fluids bestimmt.
In dem umgekehrten Fall, dass der Druck in dem hydraulischen Speicher 10 größer ist als der Druck in dem übrigen Hydrauliksystem 16, wobei mittels des Steuerventils 52 das erste Rückschlagventil 56 entsperrt wird, ist im Vergleich zu der Anordnung nach der 2 kein großer Unterschied vorhanden. Im Falle der Entleerung des hydraulischen Speichers 10 öffnet das zweite Rückschlagventil 58 infolge des Druckunterschieds entgegen der Sperrrichtung und ermöglicht einen vergleichsweise großen Fluidaustausch in Richtung des übrigen Hydrauliksystems 16.
Die 4 zeigt eine alternative Erweiterung zu der 2. Die in der 4 dargestellte Ausführungsform umfasst eine hydraulische Verbindung, die den Steueranschluss X des ersten Rückschlagventils 56 mit dem systemseitigen Anschluss A verbindet, wobei in der hydraulischen Verbindung eine Drossel 62 als den Volumenstrom begrenzendes Element und ein Filter 64 in Reihe angeordnet sind.
Ein Wirkungsquerschnitt der Drossel 62 beeinflusst das Verhalten der Vorrichtung 20 beim Befüllen beziehungsweise Entleeren des hydraulischen Speichers 10 vergleichsweise stark. Dabei können sich unterschiedliche Anforderungen beim Befüllen beziehungsweise Entleeren des hydraulischen Speichers 10 ergeben
Die 5 zeigt eine Ergänzung der Vorrichtung 20 nach der 4. In der dargestellten Ausführungsform nach der 5 ist ein zweites Rückschlagventil 66 parallel zu der Drossel 62 angeordnet, wobei das zweite Rückschlagventil 66 zum systemseitigen Anschluss A hin sperrt. Das Rückschlagventil 66 weist einen zumindest gleichen, in der Regel jedoch größeren hydraulischen Querschnitt auf als die Drossel 62. Die hydraulische Verbindung zwischen dem speicherseitigen Anschluss B und dem Steuerventil 52 ist vorliegend als ein Bypass-Kanal 53 ausgeführt, der in der 8 noch näher erläutert werden wird.
Damit kann die Vorrichtung 20 nach der 2 wirkungsvoll verbessert werden, indem sozusagen eine Entkopplung zwischen dem Befüllvorgang und dem Entleervorgang des hydraulischen Speichers 10 erfolgt. Das zweite Rückschlagventil 66 kann bei einem genügenden Druck in dem übrigen Hydrauliksystem 16 in Richtung des Steueranschlusses X des ersten Rückschlagventils 56 beziehungsweise in Richtung des Steuerventils 52 beziehungsweise in Richtung des hydraulischen Speichers 10 öffnen. Auf diese Weise wird erreicht, dass der Fluidstrom zum Befüllen des hydraulischen Speichers 10 im Wesentlichen von einem Wirkungsquerschnitt des Steuerventils 52 bestimmt wird. Durch das zweite Rückschlagventil 66 kann der vergleichsweise kleine Wirkungsquerschnitt der Drossel 62 umgangen werden.
Bei einem Entleeren des hydraulischen Speichers 10 ist das zweite Rückschlagventil 66 geschlossen, dabei begrenzt die Drossel 62 den Fluidstrom aus dem Steuerbereich des ersten Rückschlagventils 56 in Richtung des systemseitigen Anschlusses A. Damit wird vorteilhaft ermöglicht, dass der Wirkungsquerschnitt der Drossel 62 vergleichsweise klein sein kann, so dass der hydraulische Druck in dem Steuerbereich des ersten – entsperrbaren – Rückschlagventils 56 vergleichsweise wenig absinkt.
Mittels der Vorrichtung 20 der 5 kann – bei einem größeren Druck am systemseitigen Anschluss A in Bezug auf den speicherseitigen Anschluss B – der hydraulische Speicher 10 durch Betätigen des Steuerventils 52 kontrolliert befüllt werden, wobei der sich ergebende Volumenstrom im Wesentlichen von dem Öffnungsquerschnitt des Steuerventils 52 abhängt. Ist im umgekehrten Fall der Druck am speicherseitigen Anschluss B in Bezug auf den systemseitigen Anschluss A größer, so kann wiederum durch Betätigen des Steuerventils 52 der hydraulische Speicher 10 kontrolliert entleert werden, wobei der sich ergebende Volumenstrom im Wesentlichen von den Eigenschaften des Schaltventils 56 abhängt, und in der Regel wesentlich größer ist als bei dem vorhergehenden Befüllen des hydraulischen Speichers 10.
Die 6 zeigt eine erste Ausführungsform des ersten Rückschlagventils 56 in einer schematischen Schnittdarstellung. Vorliegend sind mehrere Gehäuseabschnitte 68 dargestellt, welche unter anderem einen Fluidraum 70 umschließen. Des Weiteren umfasst das erste Rückschlagventil 56 einen Kolben 72, der zusammen mit einer Kolbenstange einstückig ausgeführt ist. Der Kolben 72 ist in der Zeichnung der 6 vertikal verschiebbar. Ein Endabschnitt der Kolbenstange sitzt auf einem Ventilelement 74 auf, welches ebenfalls in der Zeichnung vertikal verschiebbar ist. Das Ventilelement 74 wird von einer Feder 76, welche vorliegend eine auf Druck beanspruchte Schraubenfeder ist, gegen den Kolben 72 gedrückt.
Das Ventilelement 74 sitzt in dem in der 6 gezeigten Zustand auf einem Ventilsitz 80 auf, welcher durch Gehäuseabschnitte 68 gebildet wird, wodurch vorliegend der systemseitige Anschluss A von dem speicherseitigen Anschluss B hydraulisch getrennt ist.
Die in der Zeichnung der 6 nicht schraffierten Bereiche des ersten Rückschlagventils 56 umfassen den Fluidraum 70. In einem in der Zeichnung unteren Bereich befindet sich ein unterer Kolbenraum 82, welcher über den Steueranschluss X Fluid austauschen kann. Bei einem am speicherseitigen Anschluss B höheren Druck in Bezug auf den systemseitigen Anschluss A bleibt das erste Rückschlagventil 56 zunächst gesperrt, was auch durch die Kraft der Feder 76 unterstützt wird. Wird der untere Kolbenraum 82 jedoch mittels des (in der 6 nicht gezeigten) Steuerventils 52 über den Steueranschluss X mit einem genügenden hydraulischen Druck beaufschlagt, so kann der Kolben 72 in der Zeichnung vertikal nach oben geschoben werden. Dabei wird das Ventilelement 74 von dem Ventilsitz 80 abgehoben, wodurch das erste Rückschlagventil 56 entsperrt wird.
Die 7 zeigt eine weitere Ausführungsform des ersten Rückschlagventils 56, welches der schematischen Darstellung der 6 im Aufbau und in der Funktion ähnlich ist. Die Elemente des Rückschlagventils 56 der 7 können durch ihre Bezugszeichen auf die entsprechenden Elemente der 6 zurückgeführt werden. Ergänzend weist das Rückschlagventil 56 der 7 einen Kolbenanschlag 90 im unteren Teil der Zeichnung auf.
Die 8 zeigt eine von einem Getriebesteuergerät eines Kraftfahrzeugs elektrisch betätigbare Vorrichtung 20, welche den Zugang zu dem hydraulischen Speicher 10 steuert. Die Funktionsweise der Vorrichtung 20 der 8 entspricht im Wesentlichen der Funktion der in der 5 dargestellten Vorrichtung 20, wobei einige Elemente der Vorrichtung 20 in der 8 zu denen von 5 unterschiedlich angeordnet sind.
Die Vorrichtung 20 umfasst eine Anzahl von Gehäuseabschnitten 68, in denen eine Anzahl von Elementen angeordnet sind. Die Vorrichtung 20 ist im Wesentlichen zu einer in der Zeichnung der 8 horizontal angeordneten Linie 92 rotationssymmetrisch angeordnet.
In der Zeichnung von links nach rechts umfasst die Vorrichtung 20 der 8 unter anderem die folgenden Elemente: Einen Stecker 94, eine elektrische Kontaktierung 96, und den Elektromagneten 54, welcher das Steuerventil 52 betätigen kann. Das Steuerventil 52 umfasst eine in einem Anker 97 angeordnete Ventilkugel 98 und eine Dichtscheibe 100. In einem Fluidraum 102 ist der Kolben 72, welcher vorliegend auch als ”Entsperrkolben” bezeichnet wird, in Richtung der Linie 92 verschiebbar angeordnet. Vorliegend ist der Kolben 72 so ausgeführt, dass das Filter 64, das Rückschlagventil 66 und die Drossel 62 in dem Kolben 72 baulich integriert sind. Die Drossel 62 ist als Bohrung in dem Kolben 72 ausgeführt. Im rechten Bereich der Zeichnung der 8 befindet sich das erste Rückschlagventil 56, welches eine Ventilkugel 104 umfasst, die von der Feder 76 auf den Ventilsitz 80 gedrückt wird. In der Zeichnung rechts der Ventilkugel 104 befindet sich ein Anschlag 106, welcher einen Teil eines Gehäuseabschnitts 68 darstellt.
Der Bypass-Kanal 53 ist durch eine in Richtung der Linie 92 verlaufende Längsbohrung in einem Gehäuseabschnitt 68 zwischen dem speicherseitigen Anschluss B und dem Steuerventil 52 realisiert. Eine Spaltdichtung 108 zwischen einer Mantelfläche des Kolbens 72 und einem Gehäuseabschnitt 68 ermöglicht ein Gleiten des Kolbens 72 in dem Gehäuse der Vorrichtung 20.
Das Gehäuse bzw. die Gehäuseabschnitte 68 der in der 8 gezeigten Vorrichtung 20 sind vorliegend aus Kunststoff in einem Spritzgussverfahren hergestellt. Die Ventilkugel 104 wird mittels gespritzter Führungen in dem Gehäuse geführt. Der Ventilsitz 80 wurde nach dem Einbringen der Feder 76 und der Ventilkugel 104 eingepresst.
Der Kolben 72 ist vorliegend kostengünstig ebenfalls aus Kunststoff in einem Spritzgussverfahren hergestellt, wobei nur vergleichsweise geringe Toleranzforderungen zu erfüllen sind, weil der Kolben 72 in der Vorrichtung 20 der 8 in Bezug auf mögliche Leckagen während der ”Speicher-Haltephase” in einem unkritischen Pfad angeordnet ist. Es kann jedoch erforderlich sein, dass die entlang der Spaltdichtung 108 auftretende Leckage geringer ist als ein durch die Drossel 62 fließender Fluidstrom. Dies kann gegebenenfalls durch entsprechend nachbearbeitete, eingepresste oder eingespritzte Hülsen realisiert werden. Dabei ist auf die richtige Materialkombination zu achten, beispielsweise ist es von Vorteil, wenn die Wärmeausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien zumindest in etwa gleich sind.
Das Filter 64 ist vorliegend scheibenförmig ausgeführt. Das Filter 64 kann – wie in der Zeichnung dargestellt – in dem Kolben 72 angeordnet sein, oder es kann in dem Fluidraum 102 zwischen dem Kolben 72 und der Dichtscheibe 100 angeordnet sein. Alternativ kann das Filter 64 auch eine andere Bauart aufweisen, beispielsweise kann es als Ringfilter ausgeführt sein. Die Dichtscheibe 100 ist aus Kunststoff gespritzt und in dem Anker 97 eingepresst, wobei es gegebenenfalls erforderlich sein kann, eine Dichtschweißung mittels eines geeigneten Verfahrens durchzuführen. Ein Öffnungsabstand zwischen dem Kolben 72 und der Dichtscheibe 100 beeinflusst das Geräusch und die Belastung der Vorrichtung 20 und wird vorzugsweise möglichst gering gehalten.
Das Steuerventil 52 ist vorliegend eingepresst, und gegebenenfalls nicht einstückige dem Gehäuse zugehörige Gehäuseabschnitte 68 sind mit übrigen Gehäuseabschnitten 68 verpresst oder verschweißt, beispielsweise um Anforderungen an die Dichtheit der Vorrichtung 20 zu erfüllen. Alternativ kann das Rückschlagventil 66 statt in dem Kolben 72 auch in einem in der 8 nicht dargestellten Bypass-Kanal zum systemseitigen Anschluss A – beispielsweise durch Einpressen – angeordnet sein.
Die Feder 76 und die Drossel 62 können auf einfache Weise an jeweils vorliegende Anforderungen des Hydrauliksystems 12 angepasst werden. Im Betrieb kann der Elektromagnet 54 in Bezug auf den Zeitpunkt und die Dauer der Ansteuerung passend zu einem jeweiligen Hydrauliksystem 12 bestromt werden.
Wenn der Elektromagnet 54 stromlos ist, und ein Druck an dem speicherseitigen Anschluss B größer ist als ein hydraulischer Druck an dem systemseitigen Anschluss A, dann kann die Ventilkugel 104 mittels der Feder 76 in der Zeichnung nach links gegen den Ventilsitz 80 gedrückt werden. Das Rückschlagventil 56 ist damit geschlossen.
Steigt der Druck an dem systemseitigen Anschluss A im Vergleich zu dem Druck an dem speicherseitigen Anschluss B, so kann das Rückschlagventil 56 öffnen, falls der hydraulische Druck am systemseitigen Anschluss A die Ventilkugel 104 gegen die Kraft der Feder 76 im Gleichgewicht halten kann. Dadurch kann der hydraulische Speicher 10 befüllt werden. Dieser Vorgang ist jedoch wesentlich von den Eigenschaften der Feder 76 abhängig.
Sinkt anschließend der hydraulische Druck in dem Hydrauliksystem 12 an dem systemseitigen Anschluss A in Bezug auf den Druck an dem speicherseitigen Anschluss B ab, beispielsweise wenn während einer Stopp-Phase der Brennkraftmaschine die Hydraulikpumpe 28 des Kraftfahrzeugs nicht arbeitet, so bleibt das Rückschlagventil 56 geschlossen. Das bedeutet, dass der in dem hydraulischen Speicher 10 vorhandene hydraulische Druck zunächst erhalten bleibt.
Wenn nach einem Stopp der Brennkraftmaschine anschließend ein Start der Brennkraftmaschine durchgeführt werden soll, so kann kurz vor und/oder während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine der Elektromagnet 54 bestromt werden. Dadurch kann der Anker 97 und die Dichtscheibe 100 in der Zeichnung nach links von einem Magnetkern 110 angezogen werden, so dass ausgehend von dem speicherseitigen Anschluss B über den Bypass-Kanal 53 und an der Dichtscheibe 100 vorbei Fluid in den Fluidraum 102 eindringen kann. Weil voraussetzungsgemäß der hydraulische Druck an dem speicherseitigen Anschluss B größer ist als der hydraulische Druck an dem systemseitigen Anschluss A, wird der Kolben 72 nachfolgend in der Zeichnung nach rechts geschoben, wobei er die Ventilkugel 104 in der Zeichnung nach rechts gegen die Kraft der Feder 76 beansprucht und mitnimmt. Dadurch wird das Rückschlagventil 56 entsperrt, wobei die Ventilkugel 104 von dem Ventilsitz 80 abgehoben wird. Nachfolgend kann somit Fluid aus dem hydraulischen Speicher 10 in das übrige Hydrauliksystem 16 fließen, und dort den hydraulischen Druck erhöhen und die Menge des darin befindlichen Fluids vergrößern.
Das Rückschlagventil 66 ermöglicht es darüber hinaus, den hydraulischen Speicher 10 bedarfsweise auch kontrolliert zu befüllen. Bei einem passenden Druckunterschied zwischen dem übrigen Hydrauliksystem 16 und dem hydraulischem Speicher 10 kann das Steuerventil 52 betätigt werden, worauf das Rückschlagventil 66 öffnen und der hydraulische Speicher 10 befüllt werden kann.
Es versteht sich, dass die Ventilelemente des Steuerventils 52 und/oder des ersten Rückschlagventils 56, also die Ventilkugel 98 bzw. die Ventilkugel 104, auch eine andere Geometrie als die dargestellte Kugelform aufweisen können.
Die nachfolgenden 9 bis 12 stellen schematisch den Aufbau und die Funktion der Vorrichtung 20 dar. Diese ist den in den 5 und 8 gezeigten Vorrichtungen 20 ähnlich.
Die 9 zeigt die Vorrichtung 20 und den hydraulischen Speicher 10 in einem Grundzustand. Der hydraulische Speicher 10 ist vorliegend bis auf eine Restmenge von dem Fluid entleert, was durch einen Pfeil 114 angezeigt wird. Der Kolben 72 (Entsperrkolben) ist in der Zeichnung der 9 nach links an einen Anschlag (ohne Bezugszeichen) gedrückt. Dabei kann ein Druckausgleich über die Drossel 62 beziehungsweise das Rückschlagventil 66 stattfinden. Das Steuerventil 52 ist stromlos und geschlossen.
Vorliegend ist ein hydraulischer Druck am systemseitigen Anschluss A größer als am speicherseitigen Anschluss B. Der Kolben 72 verharrt in dem vorliegenden Zustand, weil eine Kraft 116 geringer ist als eine in der Zeichnung von rechts auf den Kolben 72 einwirkende Kraft 118. Die Feder 76 ist so dimensioniert, dass sie unter den vorliegenden Betriebsbedingungen die Ventilkugel 104 sicher gegen den Ventilsitz 80 drücken kann. Man erkennt, dass in Folge des geschlossenen Rückschlagventils 56 und des geschlossenen Steuerventils 52 in der 9 weder ein Befüllen noch ein Entleeren des hydraulischen Speichers 10 erfolgt.
Die 10 zeigt einen Folgezustand der Vorrichtung 20 in Bezug auf die 9, in welchem der Elektromagnet 54 bestromt wird. Weiterhin ist ein hydraulischer Druck am systemseitigen Anschluss A größer als am speicherseitigen Anschluss B. Wie durch eine gestrichelte Linie 120 in der Zeichnung der 10 dargestellt ist, öffnet das Steuerventil 52, und es kann ein Fluidstrom von dem systemseitigen Anschluss A über das Rückschlagventil 66 und die Drossel 62 sowie über das geöffnete Steuerventil 52 über den Bypass-Kanal 53 in den hydraulischen Speicher 10 fließen, welcher dadurch stetig befüllt wird. Dabei öffnet das zweite Rückschlagventil 66, so dass der längs der gestrichelten Linie 120 fließende Fluidstrom im Wesentlichen durch den Öffnungsquerschnitt des Steuerventils 52 begrenzt wird.
Vorliegend ist die Kraft 122 der Feder 76 in Bezug auf das hydraulische Druckverhältnis und die vom Kolben 72 auf die Ventilkugel 104 ausgeübte Kraft so groß, dass die Ventilkugel 104 weiterhin auf dem Ventilsitz 80 aufliegen kann, und das erste Rückschlagventil 56 somit gesperrt bleibt. Die 10 zeigt somit die Befüll-Phase des hydraulischen Speichers 10.
Die 11 zeigt einen Folgezustand der Vorrichtung 20 in Bezug auf die 10. Der hydraulische Speicher 10 ist bis zu einer oberen Grenze mit Fluid gefüllt. Der durch den Elektromagneten 54 fließende Strom ist abgeschaltet und das Steuerventil 52 geschlossen. Der hydraulische Druck am systemseitigen Anschluss A kann vorliegend größer, gleich oder kleiner als am speicherseitigen Anschluss B sein.
Das erste Rückschlagventil 56 bleibt unter den in der 11 dargestellten Bedingungen weiterhin geschlossen, da die Kraft 122 der Feder 76 in Bezug auf den an der Ventilkugel 104 sich ergebenden Druckunterschied und eventuell in Bezug auf eine vom Kolben 72 aufgebrachte Kraft weiterhin ausreicht, die Ventilkugel 104 auf den Ventilsitz 80 zu drücken. Der Kolben 72 liegt an seinem in der Zeichnung der 11 linken Anschlag an, jedoch ist es möglich, dass der Kolben 72 davon abweichend in der Zeichnung nach rechts gedrückt wird, wobei die resultierende Kraft dennoch wie beschrieben das erste Rückschlagventil 56 geschlossen hält. Die 11 zeigt somit die Halte-Phase des hydraulischen Speichers 10.
Die 12 zeigt einen auf die 11 folgenden Zustand der Vorrichtung 20. Dargestellt ist eine Entleerphase des hydraulischen Speichers 10 in das übrige Hydrauliksystem 16. Vorliegend wird der Elektromagnet 54 bestromt, so dass das Steuerventil 52 öffnen kann. Vorliegend ist der hydraulische Druck an dem systemseitigen Anschluss A kleiner als der hydraulische Druck an dem speicherseitigen Anschluss B, so dass das erste Rückschlagventil 56 ohne die Bestromung des Elektromagneten 54 geschlossen bliebe.
Sobald das Steuerventil 52 öffnet, wird entsprechend einem Pfeil 130 ein Fluidraum 102 in der Zeichnung links des Kolbens 72 mit Druck aus dem hydraulischen Speicher 10 beaufschlagt. In der Folge drückt der Kolben 72 mit einer vergleichsweise großen Kraft in der Zeichnung nach rechts gegen die Ventilkugel 104. Ein Durchmesser des Kolbens 72 ist vorliegend in etwa dreimal bis viermal so groß, wie ein Durchmesser des Ventilsitzes 80. Dadurch wird die Ventilkugel 104 von dem Ventilsitz 80 abgehoben, so dass das erste Rückschlagventil 56 öffnen kann. Durch den vergleichsweise kleinen Wirkungsquerschnitt der Drossel 62 – und daraus folgend einen geringen Abfluss von Fluid hin zu dem systemseitigen Anschluss A – wird erreicht, dass das erste Rückschlagventil 56 genügend lange öffnen kann.
In der Folge ergibt sich ein vergleichsweise schwacher Fluidstrom entlang der gestrichelten Linie 126 durch die Drossel 62, und ein vergleichsweise starker Fluidstrom entlang der gestrichelten Linie 128 von dem speicherseitigen Anschluss B durch das geöffnete erste Rückschlagventil 56 hin zu dem systemseitigen Anschluss A. Dadurch kann das an dem systemseitigen Anschluss A angeschlossene übrige Hydrauliksystem 16 (nicht dargestellt) mit Fluid und einem entsprechenden hydraulischen Druck befüllt beziehungsweise beaufschlagt werden.
Die 13 zeigt vier vertikal übereinander angeordnete Zeitdiagramme für verschiedene Betriebszustände des hydraulischen Speichers 10. Die vier Zeitdiagramme weisen zueinander denselben Zeitmaßstab t auf. In der Zeichnung von oben nach unten sind dargestellt: Ein Pumpendruck P der Hydraulikpumpe 28, ein Strom I des Elektromagneten 54, ein gespeichertes Fluidvolumen V des hydraulischen Speichers 10, und ein Volumenstrom Q an dem speicherseitigen Anschluss B.
In einem in der Zeichnung unteren Bereich sind vier Abschnitte F9, F10, F11 und F12 bezeichnet, welche jeweils auf einen Betriebszustand der Vorrichtung 20 entsprechend den 9, 10, 11 bzw. 12 verweisen. Diese entsprechen also jeweils einem Grundzustand, einer Befüll-Phase, einer Halte-Phase, und einer Entleer-Phase des hydraulischen Speichers 10.
In einem in der Zeichnung oberen Bereich sind Betriebszustände des Kraftfahrzeugs bezeichnet, und zwar in zeitlicher Reihenfolge ein Erststart 142, ein normaler Fahrbetrieb 144, ein Stopp 146, beispielsweise an einer Ampel, ein Wiederstart 148, und ein weiterer normaler Fahrbetrieb 144. Ein Ladedruck 150 der Hydraulikpumpe 28 wird in dem ersten Abschnitt des normalen Fahrbetriebs 144 erreicht.
In dem Abschnitt F9 erfolgt ein Erststart 142 des Kraftfahrzeugs und anschließend ein normaler Fahrbetrieb 144. Der hydraulische Speicher 10 ist leer und es findet kein Austausch von Fluid über den speicherseitigen Anschluss B statt. Die Hydraulikpumpe 28 baut in diesem Zustand einen Pumpendruck P auf, der auf den Ladedruck 150 einschwingt. Der Elektromagnet 54 ist unbestromt.
In dem Abschnitt F10 erfolgt während des normalen Fahrbetriebs 144 ein Befüllen des hydraulischen Speichers 10. Dazu wird vorliegend der Elektromagnet 54 für eine Zeit von in etwa 3 Sekunden bestromt. Dabei ergibt sich ein zunächst vergleichsweise großer Volumenstrom Q von in etwa 2 l/min bis in etwa 3 l/min (Liter pro Minute) in den hydraulischen Speicher 10, wobei der Volumenstrom Q als Folge des abnehmenden Druckunterschieds zwischen dem systemseitigen Anschluss A und dem speicherseitigen Anschluss B stetig kleiner wird. Danach ist der hydraulische Speicher 10 bis an eine Obergrenze befüllt.
In dem Abschnitt F11 erfolgt ein Übergang von dem normalen Fahrbetrieb 144 in den Stopp 146. Dabei erfolgt kein Austausch von Fluid über den speicherseitigen Anschluss B, das heißt, das in dem hydraulischen Speicher 10 gespeicherte Fluidvolumen V wird gehalten.
In dem Abschnitt F12 erfolgt ein Wiederstart 148 der Brennkraftmaschine. Dabei wird der Elektromagnet 54 für beispielsweise 0,3 Sekunden bestromt und es erfolgt ein – gegenüber der Befüll-Phase – vergleichsweise schnelles Entleeren des hydraulischen Speichers 10 über den systemseitigen Anschluss A, beispielsweise mit einer Rate von in etwa 30 l/min. Danach weist das übrige Hydrauliksystem 16 wieder einen für den normalen Fahrbetrieb 144 ausreichenden Druck auf, und der hydraulische Speicher 10 ist im Wesentlichen entleert. Die Kurve des Volumenstroms Q weist in dem Abschnitt F12 einen vergleichsweise kurzen, aber steilen negativen Ausschlag auf.
Die jeweilige Funktionsweise der Vorrichtung 20 während der Abschnitte F9 bis F12 wurde weiter oben in den zugehörigen 9 bis 12 im Detail erläutert und wird an dieser Stelle nicht wiederholt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006041899 A1 [0012]
DE 102006014756 A1 [0012]
DE 102006014758 A1 [0012]
JP 10250402 A [0012]
US 5293789 A1 [0012]
EP 1265009 B1 [0012]
US 20050096171 A1 [0012]
EP 1353075 A2 [0012]
JP 2007138993 A [0012]

Claims

Vorrichtung (20) zur Steuerung eines hydraulischen Speichers (10) eines Hydrauliksystems (12), beispielsweise eines Fahrzeuggetriebes (14), mit einer Ventileinrichtung, welche einen speicherseitigen Anschluss (B) der Vorrichtung (20) mit einem systemseitigen Anschluss (A) verbinden und von ihm trennen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung mindestens ein erstes Rückschlagventil (56), welches hydraulisch zwischen speicherseitigem Anschluss (B) und systemseitigem Anschluss (A) angeordnet ist und zum systemseitigen Anschluss (A) hin sperrt, und ein elektrisch betätigtes Steuerventil (52) umfasst, welches zwischen einem Steueranschluss (X) des ersten Rückschlagventils (56) und dem speicherseitigen Anschluss (B) angeordnet ist, derart, dass es das erste Rückschlagventil (56) hydraulisch unter Verwendung des am speicherseitigen Anschluss (B) herrschenden Drucks entsperren kann.
Vorrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein zweites Rückschlagventil (58) in Reihe zu dem ersten Rückschlagventil (56), welches zwischen dem ersten Rückschlagventil (56) und dem systemseitigen Anschluss (A) angeordnet ist und zum ersten Rückschlagventil (56) hin sperrt, und einen parallel zum dem zweiten Rückschlagventil (58) angeordneten Bypass aufweist, in dem den Volumenstrom begrenzendes Element, beispielsweise eine Strömungsdrossel (60) oder eine Blende angeordnet ist.
Vorrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine hydraulische Verbindung umfasst, die den Steueranschluss (X) des ersten Rückschlagventils (56) mit dem systemseitigen Anschluss (A) verbindet, wobei in der hydraulischen Verbindung ein den Volumenstrom begrenzendes Element, beispielsweise eine Drossel (62) oder eine Blende und vorzugsweise ein Filter (64) in Reihe angeordnet sind.
Vorrichtung (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Rückschlagventil (66) parallel zu dem den Volumenstrom begrenzenden (62) angeordnet ist, welches zum systemseitigen Anschluss (A) hin sperrt.
Vorrichtung (20) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rückschlagventil (66) und das den Volumenstrom begrenzende Element (62) in einem Ventilelement des ersten Rückschlagventils (56) oder in einem Bypass-Kanal des ersten Rückschlagventils (56) angeordnet sind.
Vorrichtung (20) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den speicherseitigen Anschluss (B) ein Feder-Kolben-Speicher, ein Gas-Kolben-Speicher, oder ein Gas-Membran-Speicher mit Sperrschicht anschließbar ist.
Vorrichtung (20) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (52) in unbestromten Zustand gesperrt ist.
Steuer- und/oder Regeleinrichtung (23), dadurch gekennzeichnet, dass sie dazu ausgebildet ist, die Vorrichtung (20) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche anzusteuern.