DE102012203185A1

DE102012203185A1 - Vorrichtung zum Speichern von Hydraulikfluid

Info

Publication number: DE102012203185A1
Application number: DE102012203185A
Authority: DE
Inventors: Josef Haupt
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2013-04-18
Also published as: CN103047409B; US20130092273A1; CN103047409A; US9109611B2

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (8) zum Speichern von Hydraulikfluid eines Hydrauliksystems einer Getriebeeinrichtung mit wenigstens einem von einer Gehäuseeinrichtung (19) und einer Begrenzungseinrichtung (20) begrenzten und mit dem Hydrauliksystem zum Austausch von Hydraulikfluid in Wirkverbindung bringbaren Speicherraum (21), dessen Volumen in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Begrenzungseinrichtung (20) und/oder der Gehäuseeinrichtung (19) zwischen einem Minimum und einem Maximum variierbar ist, beschrieben. Die Begrenzungseinrichtung (20) und/oder die Gehäuseeinrichtung (19) sind von einer Halteeinrichtung (26) in einem zu einem definierten Wert des Volumens des Speicherraumes (21) äquivalenten Betriebszustand entgegen eines Rückstellbestrebens der Gehäuseeinrichtung (19) und/oder der Begrenzungseinrichtung (20) ausgehend von einem Betriebszustand, der von dem zu dem Minimum des Volumens des Speicherraumes (21) äquivalenten Betriebszustand verschieden ist, in Richtung ihres zu dem Minimum des Volumens des Speicherraumes (21) äquivalenten Betriebszustandes haltbar. Erfindungsgemäß variieren die Betriebszustände der Begrenzungseinrichtung (20) und/oder der Gehäuseeinrichtung (19) bei aktivierter Halteeinrichtung (26) in Abhängigkeit eines Druckes (p_sys) im Hydrauliksystem und ihrer Rückstellbestreben jeweils in einem Betriebszustandsbereich zwischen zwei Grenzbetriebszuständen, zu denen das Volumen des Speicherraumes (21) entweder maximal ist oder dem definierten Wert des Volumens des Speicherraumes (21) entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Speichern von Hydraulikfluid gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Aus der WO 2007/118500 A1 ist eine Vorrichtung zum Speichern von Hydraulikfluid eines Hydrauliksystems einer Getriebeeinrichtung mit wenigstens einem von einer Gehäuseeinrichtung und einer Begrenzungseinrichtung begrenzten und mit einem Hydrauliksystem zum Austausch von Hydraulikfluid in Wirkverbindung bringbaren Speicherraum bekannt, dessen Volumen in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Begrenzungseinrichtung und/oder der Gehäuseeinrichtung zwischen einem Minimum und einem Maximum variierbar ist. Die Begrenzungseinrichtung und/oder die Gehäuseeinrichtung sind von der Halteeinrichtung wenigstens in dem zu dem Maximum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten Betriebszustand entgegen eines Rückstellbestrebens der Gehäuseeinrichtung und/oder der Begrenzungseinrichtung ausgehend von einem Betriebszustand, der von dem zu dem Minimum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten Betriebszustand verschieden ist, in Richtung ihres zu dem Minimum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten Betriebszustandes haltbar.
Die einen hydraulischen Impulsspeicher darstellende Vorrichtung wird mit einer Getriebeeinrichtung kombiniert, um während eines Motorstarts die Getriebeeinrichtung innerhalb gewünschter Betriebszeiten in einen Betriebszustand zu überführen, zu dem die zur Darstellung eines angeforderten Betriebszustandes der Getriebeeinrichtung zuzuschaltenden Schalteinrichtungen, wie Kupplungen und/oder Bremsen sowie ein hydraulisches Steuergerät, im dafür erforderlichen Umfang mit Hydraulikfluid versorgt werden. Dabei ist eine motorseitig antreibbare Getriebepumpe in Verbindung mit der Vorrichtung in der Lage, im Bereich der Kupplungen und/oder Bremsen einen gewünschten Betriebzustand bzw. einen Kraftschluss zu erzeugen. Ohne das im Bereich der Vorrichtung gespeicherte Hydraulikfluidvolumen sind die Schaltelemente und das hydraulische Steuergerät der Getriebeeinrichtung erst nach Ablauf längerer Betriebszeiten in gewünschtem Umfang befüllt bzw. mit dem erforderlichen Hydraulikfluidvolumen versorgt.
Um einen Energieverbrauch von Antriebsmaschinen von Fahrzeugen weiter reduzieren zu können, ist beispielsweise eine Leistungsaufnahme einer solchen Getriebepumpe einer Getriebeeinrichtung durch eine verkleinerte Ausführung der Getriebepumpe reduzierbar. Eine Verkleinerung einer Getriebepumpe ist unter Umständen jedoch dann problematisch, wenn Schaltungen bei niedrigen Drehzahlen der Antriebsmaschine über die kleiner dimensionierte Getriebepumpe nur noch unzureichend abstimmbar sind, da von derartigen Getriebepumpen dann nicht genügend Hydraulikfluid zur Sättigung der Getriebeleckagen und zur Befüllung der zu betätigenden Schaltelemente zur Verfügung stellbar ist. Kritische Schaltungen stellen beispielsweise ein Gangeinlegen im Fahrzeugstillstand oder so genannte Ausrollschaltungen dar.
Um auch während der letztbeschriebenen versorgungskritischen Betriebszustandsverläufe ausreichend Hydraulikfluidvolumen zur Verfügung stellen zu können, ist beispielsweise ein weiterer federbeaufschlagter Hydraulikfluidvolumenspeicher einsetzbar, über den bei Vorliegen kritischer Betriebszustände gespeichertes Hydraulikfluidvolumen zusätzlich zu dem von der Getriebepumpe zur Verfügung stehenden Hydraulikfluidvolumen an das Hydrauliksystem abgebbar ist. Ein solcher weiterer hydraulischer Speicher benötigt jedoch zusätzlichen Bauraum und erhöht Herstellkosten einer Getriebeeinrichtung in nicht unbeträchtlichem Umfang.
Die aus der WO 2007/118500 A1 bekannte sowie einen federkraftbetätigten und über eine elektrische Rastierung auslösbaren hydraulischen Speicher darstellende Vorrichtung gibt während eines Startvorganges einer Antriebsmaschine einen hydraulischen Volumenpuls an das Hydrauliksystem einer Getriebeeinrichtung ab und unterstützt dadurch eine Befüllung der für den angeforderten Kraftschluss zuzuschaltenden Schaltelemente. Prinzipiell ist die bekannte Vorrichtung bzw. deren Speicher auch während einer Schaltunterstützung im Normalbetrieb eines Fahrzeugantriebsstranges einsetzbar, während welchem die elektrische Rastierung bzw. die Halteeinrichtung deaktiviert wird. Bei einer solchen Betätigung der Vorrichtung ist über die Vorrichtung jedoch während eines Starts einer Antriebsmaschine nicht gewährleistet, dass von der Vorrichtung ein gewünschtes Hydraulikfluidvolumen zur Verfügung gestellt wird, da für diese Anforderung in jedem Betriebszustand einer Getriebeeinrichtung bzw. eines Fahrzeugantriebsstranges ein entsprechend geladener Speicher der Vorrichtung erforderlich ist. Das bedeutet, dass über die aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung entweder nur eine Startunterstützung oder beispielsweise eine Schaltunterstützung während eines Normalbetriebes möglich ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine bauraum- und kostengünstige Vorrichtung zum Speichern von Hydraulikfluid eines Hydrauliksystems einer Getriebeeinrichtung zur Verfügung zu stellen, über die während kritischer Betriebszustandsverläufe einer Getriebeeinrichtung zusätzlich Hydraulikfluidvolumen in einem derartigen Umfang zur Verfügung stellbar ist, dass eine Getriebepumpe mit einer geringen Leistungsaufnahme verwendet werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Speichern von Hydraulikfluid eines Hydrauliksystems einer Getriebeeinrichtung mit wenigstens einem von einer Gehäuseeinrichtung und einer Begrenzungseinrichtung begrenzten und mit dem Hydrauliksystem zum Austausch von Hydraulikfluid in Wirkverbindung bringbaren Speicherraum ist das Volumen des Speicherraumes in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Begrenzungseinrichtung und/oder der Gehäuseeinrichtung zwischen einem Minimum und einem Maximum variierbar. Die Begrenzungseinrichtung und/oder die Gehäuseeinrichtung sind von einer Halteeinrichtung in einem zu einem definierten Wert des Volumens des Speicherraumes äquivalenten Betriebszustand entgegen eines Rückstellbestrebens der Gehäuseeinrichtung und/oder der Begrenzungseinrichtung ausgehend von einem Betriebszustand, der von dem zu dem Minimum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten Betriebszustand verschieden ist, in Richtung ihres zu dem Minimum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten Betriebszustandes haltbar.
Erfindungsgemäß variieren die Betriebszustände der Begrenzungseinrichtung und/oder der Gehäuseeinrichtung bei aktivierter Halteeinrichtung in Abhängigkeit eines Drucks im Hydrauliksystem und ihrer Rückstellbestreben jeweils in einem Betriebszustandsbereich zwischen zwei Grenzbetriebszuständen, zu denen das Volumen des Speicherraumes entweder maximal ist oder dem definierten Wert des Volumens des Speicherraumes entspricht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung derart verändert, dass über die Vorrichtung weiterhin ein Hydraulikfluidvolumen während eines Startvorganges einer Antriebsmaschine zur Verfügung stellbar ist und zusätzlich während kritischer Betriebszustandsverläufe, wie während eines Gangeinlegens im Fahrzeugstillstand oder während Ausrollschaltungen, eine Getriebepumpe im Unterversorgungsbereich durch ein zusätzliches Hydraulikfluidvolumen unterstützbar ist.
Das bedeutet, dass im Bereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung der definierte Wert des Volumens des Speicherraumes, das während des Startvorganges der Antriebsmaschine zusätzlich zum Fördervolumen einer Getriebepumpe zur Verfügung stellbare Hydraulikfluidvolumen darstellt, während das weitere Hydraulikfluidvolumen, welches im Betriebszustandsbereich zwischen zwei Grenzbetriebszuständen der Begrenzungseinrichtung und/oder der Gehäuseeinrichtung in der Vorrichtung im Bereich des Speicherraumes zusätzlich zum definierten Wert des Volumens des Speicherraumes im Speicherraum gespeichert wird, während kritischer Betriebszustandsverläufe aus der Vorrichtung in Richtung des Hydrauliksystems ausgeschoben wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt somit einen kombinierten hydraulischen Speicher dar, der sowohl im Betrieb einer Getriebeeinrichtung ständig das Hydraulikfluidvolumen für den so genannten Startimpuls bereithält als auch jederzeit bei Bedarf Hydraulikfluidvolumen in Richtung des Hydrauliksystems abgeben kann, wenn eine Getriebepumpe im Mangelversorgungsbereich arbeitet und der Druck im Hydrauliksystem ansonsten insbesondere während einer Schaltung im Hydrauliksystem unterhalb eines Versorgungsdruckniveaus abfällt bzw. zusammenbricht. Damit ist eine Getriebepumpe einer mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführten Getriebeeinrichtung mit geringerem Fördervolumen und somit auch niedrigerer Aufnahmeleistung verwendbar.
Bei einer konstruktiv einfach ausgeführten und kostengünstigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Begrenzungseinrichtung ein gegen eine Federkraft einer Federeinrichtung in der Gehäuseeinrichtung ausgehend von einer zum Minimum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten Stellung in Richtung des Maximums des Volumens des Speicherraumes verfahrbar ausgeführtes Kolbenelement, das von der Halteeinrichtung in einer zum definierten Wert des Volumens des Speicherraumes äquivalenten Stellung entgegen der Federkraft der Federeinrichtung haltbar ist.
Bei dieser Ausführungsform ist das Kolbenelement der Begrenzungseinrichtung gegen eine Federkraft der Federeinrichtung in der Gehäuseeinrichtung ausgehend von einer zum Minimum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten Stellung in die zum definierten Wert des Volumens des Speicherraumes äquivalente Stellung und darüber hinaus in Abhängigkeit des Druckes im Hydrauliksystem verschiebbar ausgeführt. Dabei stellt der definierte Wert des Volumens des Speicherraumes das Hydraulikfluidvolumen für die zusätzliche Versorgung des Hydrauliksystems während eines Startvorganges einer Antriebsmaschine dar, während das in der Vorrichtung bzw. im Speicherraum darüber hinaus gespeicherte Hydraulikfluidvolumen, das bedeutet die Differenz zwischen dem definierten Wert des Volumens des Speicherraumes und dem Maximum des Volumens des Speicherraumes, für die Unterstützung des Hydrauliksystems während kritischer Betriebszustandsverläufe, während denen von einer Getriebepumpe kein ausreichender Hydraulikfluidvolumenstrom zur Verfügung stellbar ist, an das Hydrauliksystem abgegeben werden kann. Dabei weist das Kolbenelement bzw. dessen Verschiebeweg einen so genannten Überhub auf, der sich ausgehend von der Stellung des Kolbenelementes erstreckt, in der das Kolbenelement von der aktivierten Rasteinrichtung entgegen dem Rückstellbestreben haltbar ist, bis in Richtung der zum Maximum des Speichervolumens des Speicherraumes äquivalenten Stellung des Kolbenelementes.
Umfasst die Begrenzungseinrichtung zwei gegen jeweils eine Federkraft einer Federeinrichtung in der Gehäuseeinrichtung jeweils ausgehend von einer vom Minimum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten Stellung in Richtung des Maximums des Volumens des Speicherraumes verfahrbar ausgeführte Kolbenelemente, wobei zumindest eines der Kolbenelemente von der Halteeinrichtung in einer zum definierten Wert des Volumens des Speicherraumes äquivalenten Stellung entgegen der Federkraft der Federeinrichtung haltbar ist, besteht auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, eine Getriebepumpe sowohl während eines Startvorganges einer Antriebsmaschine als auch während ungünstiger Betriebszustandsverläufe einer Getriebeeinrichtung durch Einleiten von gespeichertem Hydraulikfluid in das Hydrauliksystem zu unterstützen. Ungünstige Betriebszustandsverläufe stellen beispielsweise Gangeinlegevorgänge bei Leerlaufdrehzahl der Antriebsmaschine oder Ausrollschaltungen dar, während denen von einer Getriebepumpe jeweils nur sehr geringe Versorgungsdrücke zur Verfügung stellbar sind.
Dabei ist eine Ausschiebecharakteristik der Vorrichtung, d. h. der durch das Einleiten von Hydraulikfluid in das Hydrauliksystem über der Betriebszeit jeweils erzeugbare Druck im Hydrauliksystem, während des Startvorganges der Antriebsmaschine und während ungünstiger Betriebszustandsverläufe vorzugsweise durch eine entsprechend weiche Auslegung einer einem der Kolbenelemente zugeordneten Federeinrichtung unabhängig von einer vorzugsweise harten Auslegung einer dem anderen Kolbenelement zugeordneten Federeinrichtung realisierbar.
Bei einer bauraumgünstigen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Kolbenelemente koaxial zueinander positioniert und ein Kolbenelement ist zumindest teilweise im Inneren des anderen Kolbenelementes längsbeweglich angeordnet.
Sind das äußere (erste) Kolbenelement und das innere (zweite) Kolbenelement jeweils mit einer in Richtung einer zum Minimum des Volumens des Speicherraums äquivalenten Stellung der Kolbenelemente wirkenden Federkraft einer Federeinrichtung beaufschlagt, wobei eine Federrate einer dem inneren (zweiten) Kolbenelement zugeordneten Federeinrichtung kleiner ist als eine Federrate einer dem äußeren (ersten) Kolbenelement zugeordneten Federeinrichtung, ist die Wirkungsweise der erfindungemäßen Vorrichtung an den jeweils vorliegenden Anwendungsfall auf besonders einfache Art und Weise anpassbar.
Bei einer konstruktiv einfachen und mit geringem Aufwand montierbaren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das äußere Kolbenelement über die zugeordnete Federeinrichtung an der Gehäuseeinrichtung abgestützt.
Alternativ hierzu oder kumulativ dazu ist das innere (zweite) Kolbenelement über die zugeordnete Federeinrichtung am äußeren (ersten) Kolbenelement oder an der Gehäuseeinrichtung abgestützt, um die erfindungemäße Vorrichtung konstruktiv einfach und mit geringem Aufwand herstellen zu können.
Ist das innere (zweite) Kolbenelement zumindest bereichsweise wenigstens annähernd hohlzylindrisch ausgebildet, ist in dem vom inneren (zweiten) Kolbenelement begrenzten Innenraum Hydraulikfluid speicherbar und die Vorrichtung mit geringen äußeren (ersten) Abmessungen bauraumgünstig ausführbar.
Ist ein von dem äußeren (ersten) Kolbenelement und dem inneren (zweiten) Kolbenelement begrenzter und vom Speicherraum getrennter weiterer Speicherraum über eine Ventileinrichtung mit einem Hydraulikfluidreservoir verbindbar, ist eine Ausschiebecharakteristik der erfindungsgemäßen Vorrichtung über eine entsprechende Auslegung und/oder eine entsprechende Ventilcharakteristik der Ventileinrichtung an den jeweils vorliegenden Anwendungsfall mit einem gewünschten Freiheitsgrad anpassbar.
Bei einer mit geringem Aufwand betreibbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Ventileinrichtung als Drosselrückschlagventil ausgebildet, dessen Strömungsquerschnitt zwischen dem weiteren Speicherraum und dem Hydraulikfluidreservoir in Abhängigkeit eines Druckes im weiteren Speicherraum variiert. Damit ist die Ausschiebecharakteristik der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne zusätzlichen Steuer- und Regelaufwand in Abhängigkeit des Druckes im weiteren Speicherraum definierbar.
Die Ausschiebecharakteristik der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch charakterisiert, dass der weitere Speicherraum zumindest in der zum definierten Volumen des Speicherraumes äquivalenten Stellung des äußeren (ersten) Kolbenelementes über die Ventileinrichtung mit dem Hydraulikfluidreservoir verbunden ist und in Stellungen des äußeren (ersten) Kolbenelementes, die zu Speichervolumina des Speicherraumes äquivalent sind, die kleiner als das definierte Volumen des Speicherraumes sind, vom Hydraulikreservoir getrennt ist.
Damit ist gewährleistet, dass bei über die Halteeinrichtung arretiertem vorzugsweise äußerem Kolbenelement, über das das zur Unterstützung der Getriebepumpe während eines Startvorganges einer Antriebsmaschine vorgesehene Hydraulikfluidvolumen an das Hydrauliksystem durch eine entsprechende Bewegung des Kolbenelementes abgegeben wird, in Bezug auf das vorzugsweise äußere (erste) Kolbenelement mögliche Relativbewegungen des vorzugsweise inneren (zweiten) Kolbenelementes durch entsprechende Druckschwankungen im weiteren Speicherraum nicht beeinträchtigt werden.
Ist der weitere Speicherraum über eine weitere Ventileinrichtung mit dem Speicherraum verbindbar, ist die Vorrichtung im Vergleich zu der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung mit im Wesentlichen gleichen äußeren (ersten) Abmessungen ausführbar und für eine Startunterstützung im Wesentlichen das gleiche Hydraulikfluidvolumen wie über die bekannte Vorrichtung zur Verfügung stellbar, wobei über die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich noch das beispielsweise für die Schaltunterstützung zur Verfügung zu stellende Hydraulikfluidvolumen bei gleichen äußeren (ersten) Abmessungen abgebbar ist.
Ist die weitere Ventileinrichtung als Rückschlagventil mit definierter Ansprechgrenze ausgebildet und der weitere Speicherraum bei Überschreiten eines definierten Druckniveaus im weiteren Speicherraum über die weitere Ventileinrichtung mit dem Speicherraum verbunden, wird das innerhalb des inneren (zweiten) Kolbenelementes vorgesehene Ölvolumen während einer Relativbewegung zwischen dem äußeren(ersten) Kolbenelement und dem inneren (zweiten) Kolbenelement, während der das Volumen des weiteren Speicherraumes reduziert wird, aus dem weiteren Speicherraum in Richtung des Speicherraumes und somit auch in Richtung des Hydrauliksystems abgegeben. Diese Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist mit geringem Steuer- und Regelaufwand betreibbar und im Vergleich zu der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung mit im Wesentlichen gleichem Bauraumbedarf ausführbar.
Ist der Speicherraum über ein Drosselrückschlagventil mit dem Hydrauliksystem verbunden, in dessen Bereich bei Vorliegen eines Druckes im Hydrauliksystem, zu dem der Speicherraum entgegen dem Rückstellbestreben der Gehäuseeinrichtung und/oder der Begrenzungseinrichtung mit Hydraulikfluid befüllt wird, ein kleinerer Strömungsquerschnitt freigegeben wird als bei Vorliegen eines Druckes im Hydrauliksystem, zu dem aufgrund des Rückstellbestrebens der Gehäuseeinrichtung und/oder der Begrenzungseinrichtung Hydraulikfluid aus dem Speicherraum in Richtung des Hydrauliksystems ausgeschoben wird, ist die Versorgung des Hydrauliksystems mit Hydraulikfluid über die erfindungsgemäße Vorrichtung innerhalb kurzer Betriebszeiten möglich. Die Befüllung bzw. Beladung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Hydraulikfluid ausgehend vom Hydrauliksystem insbesondere während einer Hochlaufbetriebsphase einer Getriebepumpe erfolgt über den dann im Bereich des Drosselrückschlagventils kleineren Strömungsquerschnitt. Damit ist eine Versorgung des Hydrauliksystems über die Getriebepumpe in Bezug auf die Befüllung der Vorrichtung höher priorisiert und wird durch die Befüllung der Vorrichtung nicht beeinträchtigt.
Ist zwischen dem Speicherraum und dem Hydrauliksystem ein schaltbares Absperrventil vorgesehen, ist die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch entsprechende Betätigung des Absperrventils zu- oder abschaltbar.
Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 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 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 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 eine stark schematisierte Darstellung eines Fahrzeuges, welches mit einem Fahrzeuggetriebe und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgebildet ist;
2 eine Teildarstellung eines mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbundenen Hydrauliksystems des Fahrzeuggetriebes;
3 eine 2 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Hydrauliksystems des Fahrzeuggetriebes;
4 eine stark schematisierte Längsschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei sich eine Begrenzungseinrichtung der Vorrichtung in einem Betriebszustand befindet, zu dem ein Volumen eines Speicherraumes einen vordefinierten Wert aufweist;
5 die Vorrichtung gemäß 4, wobei sich die Begrenzungseinrichtung in einem zu einem Maximum des Volumens des Speicherraumes äquivalenten Betriebszustand befindet;
6 eine 2 entsprechende Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, deren Begrenzungseinrichtung mit zwei koaxial zueinander angeordneten Kolbenelementen ausgebildet ist;
7 eine 6 entsprechende Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der eine einem Kolbenelement der Begrenzungseinrichtung zugeordnete Federeinrichtung als Zugfeder ausgebildet ist;
8 eine 6 entsprechende Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei ein von einem äußeren Kolbenelement und einem inneren Kolbenelement der Begrenzungseinrichtung begrenzter Speicherraum über eine Ventileinrichtung mit einem Hydraulikfluidreservoir verbindbar ist;
9 bis 13 eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer 6 entsprechenden Darstellung während verschiedener Betriebszustände der Vorrichtung;
14 ein sechstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, abgeleitet aus 8, mit gegenüber 8 radial invertierten Anordnung der beiden Kolbenelemente, und
15 ein siebtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, abgeleitet aus 14, mit einer gegenüber 14 vereinfachten Konstruktion.
In 1 ist eine stark schematisierte Darstellung eines Fahrzeuges 1, welches in an sich bekannter Art und Weise mit einer Verbrennungsmaschine 2 und einer Getriebeeinrichtung 3 ausgeführt ist, gezeigt. Die Getriebeeinrichtung kann grundsätzlich jedes aus der Praxis bekannte automatisierte Handschaltgetriebe oder Automatgetriebe sein, welches mit hydraulisch steuerbaren Schaltelementen 4, 5, wie beispielsweise reibschlüssigen Lamellenkupplungen oder Lamellenbremsen, ausgebildet ist.
Die Getriebeeinrichtung 3 bzw. das Fahrzeuggetriebe ist vorliegend mit einem in 2 bzw. 3 stark schematisiert dargestellten Hydrauliksystem 6, einem Ölsumpf 7 und einer Vorrichtung 8 zum Speichern von Hydraulikfluid des Hydrauliksystems 6 der Getriebeeinrichtung 3 ausgebildet, wobei die Vorrichtung 8 in der in 1 dargestellten Art und Weise in einem hydraulischen Schaltgerät 9 des Fahrzeuggetriebes 3 angeordnet ist.
Für eine Verbrauchsoptimierung und eine Reduzierung von Schadstoffemissionen des Fahrzeuges 1 ist eine so genannte Motor-Start-Stop-Funktion vorgesehen, mittels welcher die Verbrennungsmaschine 2 in vordefinierten Betriebszuständen des Fahrzeuges 1 abgeschaltet wird und bei Vorliegen eines oder mehrerer Startkriterien wieder gestartet wird.
Das Hydrauliksystem 6 umfasst vorliegend eine Hydraulikpumpe 10, die von der Verbrennungsmaschine 2 angetrieben wird. Damit hängt das Fördervolumen der Hydraulikpumpe 10 von der Drehzahl der Verbrennungsmaschine 2 ab. Eine Druckseite 11 der Hydraulikpumpe 10 ist mit einem Systemdruckventil 12 verbunden, in dessen Bereich ein Systemdruck p_sys in Abhängigkeit einer Federkraft einer Federeinrichtung 13, einem am Ventilschieber 14 des Systemdruckventils 12 anlegbaren Modulationsdruck p_mod und einer Rückführfläche 15 des Ventilschiebers 14, an der der Systemdruck p_sys anliegt, eingestellt. Ab Überschreiten eines über dem Modulationsdruck p_mod eingestellten Druckniveaus des Systemdrucks p_sys liegt in einem Primärdruckkreislauf 16 des Hydrauliksystems 6 eine Sättigung vor und das von der Hydraulikpumpe 10 geförderte Hydraulikfluidvolumen wird zum Teil in Richtung eines Sekundärdruckkreislaufes 50 geführt, in dem dann ein Sekundärdruck p_sek vorliegt.
Über den Primärdruckkreislauf 16 des Hydrauliksystems 6 werden vorliegend die Schaltelemente 4 und 5 der Getriebeeinrichtung 3 mit Hydraulikfluid versorgt, wenn diese zur Darstellung eines angeforderten Betriebszustandes der Getriebeeinrichtung in einen geschlossenen Betriebszustand bzw. einen zugeschalteten Betriebszustand zu überführen bzw. zu halten sind.
Problematisch dabei ist jedoch, dass die Hydraulikpumpe 10 zur Erzielung eines hohen Gesamtwirkungsgrades der Getriebeeinrichtung 3 mit einer möglichst geringen Förderleistung und somit einer niedrigen Pumpenaufnahmeleistung ausgeführt ist und der Primärdruckkreislauf 16 bei geringen verbrennungsmaschinenseitigen Antriebsdrehzahlen der Hydraulikpumpe 10 nicht mit dem zur Darstellung des jeweils angeforderten Betriebszustandes der Getriebeeinrichtung 3 erforderlichen Hydraulikfluidvolumenstrom von der Hydraulikpumpe 10 versorgbar ist.
Aus diesem Grund ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 8 im Bereich einer Hydraulikleitung 17 mit dem Primärdruckkreislauf 16 verbunden, wobei die Hydraulikleitung 17 des Hydrauliksystems 6 gemäß 2 über den gesamten Betriebsbereich der Getriebeeinrichtung 3 geöffnet ist, während die Hydraulikleitung 17 bei der Ausführung des Hydrauliksystems 6 gemäß 3 über ein schaltbares Absperrventil 18 in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Betriebszustandes der Getriebeeinrichtung 3 sperrbar ist, womit die nachfolgend näher beschriebene Wirkungsweise der Vorrichtung 8 zu- oder abschaltbar ist.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 8 zum Speichern von Hydraulikfluid des Hydrauliksystems 6 der Getriebeeinrichtung 3 zeigt 4 in einer Einzellängsschnittansicht. Die Vorrichtung 8 umfasst eine Gehäuseeinrichtung 19 und eine Begrenzungseinrichtung 20, die einen mit dem Hydrauliksystem 6 über die Hydraulikleitung 17 verbindbaren Speicherraum 21 der Vorrichtung 8 begrenzen. Das Volumen des Speicherraumes 21 variiert in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Begrenzungseinrichtung 20 zwischen einem Minimum und einem Maximum, wobei die Begrenzungseinrichtung 20 vorliegend ein in der wenigstens bereichsweise als Zylinder ausgeführten Gehäuseeinrichtung 19 zwischen zwei Endstellungen längsverschieblich angeordnetes Kolbenelement 22 aufweist. Das Volumen des Speicherraums 21 wird jeweils von dem Kolbenelement 22 und einem Zylinderbereich der Gehäuseeinrichtung 19 begrenzt. Dabei wird das Volumen des Speicherraumes 21 während einer Bewegung des Kolbenelementes 22 in Richtung seiner ersten Endstellung verkleinert und während einer Bewegung in Richtung seiner zweiten Endstellung vergrößert.
Des Weiteren begrenzen das Kolbenelement 22 und die Gehäuseeinrichtung 19 im Inneren der Gehäuseeinrichtung 19 auf der dem Speicherraum 21 abgewandten Seite des Kolbenelementes 22 einen Raum 23, in dem eine Federeinrichtung 24 angeordnet ist. Der Raum 23 ist zur Vermeidung von die Funktionsweise der Vorrichtung 8 beeinträchtigendem Druckaufbau mit einem im Wesentlichen drucklosen Hydraulikfluidreservoir, d. h. vorliegend dem Ölsumpf 7, verbunden. Die Federeinrichtung 24 umfasst vorliegend ein als Schraubenfeder ausgeführtes Federelement 25, das einenends an der dem Speicherraum 21 abgewandten Stirnfläche des bereichsweise hohlzylindrisch ausgeführten Kolbenelementes 22 und anderenends an einer Stirnfläche der Gehäuseeinrichtung 19 anliegt und im Betrieb der Vorrichtung 8 als Druckfeder wirkt.
Zusätzlich ist im Raum 23 eine Halteeinrichtung 26 vorgesehen, mittels welcher die Begrenzungseinrichtung 20 bzw. das Kolbenelement 22 in einem zu einem definierten Wert des Volumens des Speicherraumes 21 äquivalenten Betriebszustand entgegen eines von dem Federelement 25 dem Kolbenelement 22 aufgeprägten Rückstellbestrebens ausgehend von einem Betriebszustand, der von dem zu dem Minimum des Volumens des Speicherraums 21 äquivalenten Betriebszustand verschieden ist, in Richtung des zu dem Minimum des Volumens des Speicherraumes 21 äquivalenten Betriebszustandes des Kolbenelementes 22 bzw. seiner ersten Endstellung haltbar ist.
Die Halteeinrichtung 26 ist vorliegend vollständig im Raum 23 in der Gehäuseeinrichtung 19 angeordnet. Das Kolbenelement 22 ist im Bereich seiner dem Raum 23 zugewandten Seite mit einem Haltebereich 27 ausgeführt, der in einem Endbereich 28 mit einem radial nach innen vorkragenden Rastbereich 29 ausgebildet ist. Der Rastbereich 29 des Haltebereiches 27 wirkt in der in 4 dargestellten Art und Weise mit vorzugsweise kugelförmig ausgeführten Sperrelementen 30 der Halteeinrichtung 26 derart zusammen, dass bei entsprechendem Druck im Speicherraum 21 das Kolbenelement 22 von der Federeinrichtung 24 in Richtung seiner ersten Endstellung verschoben wird, bis der Rastbereich 29 bei aktivierter Halteeinrichtung 26 an den Sperrelementen 30 zum Anliegen kommt und eine weitere axiale Verstellung des Kolbenelementes 22 durch die Sperrelemente 30 verhindert wird.
Hierfür ist die Halteeinrichtung 26 mit einem im bestromten Zustand eines elektromagnetischen Aktors 31 die Halteeinrichtung 26 aktivierenden Betätigungsstößel 32 ausgebildet, der im Bereich seines dem Kolbenelement 22 zugewandten Endes von einer weiteren Federeinrichtung 33 in Richtung einer die Halteeinrichtung 26 deaktivierenden Stellung angefedert ist und im bestromten Zustand des elektromagnetischen Aktors 31 entgegen der Federkraft der weiteren Federeinrichtung 33 mit seiner dem Kolbenelement zugewandten Seite die Sperrelemente 30 in eine Ringnut 34 derart radial nach außen drückt, dass das Kolbenelement 22 in der in 4 näher dargestellten Art und Weise von den Sperrelementen 30 entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 24 gehalten ist.
Der bestromte Zustand des elektromagnetischen Aktors 31 sowie der aktivierte Zustand der Halteeinrichtung 26 sind in 4 und 5 gezeigt, zu denen die Rastelemente 30 in in einer Hülse 35 vorgesehenen Öffnungen radial nach außen geschoben sind.
Oberhalb eines definierten Druckniveaus innerhalb des Speicherraumes 21 wird das Kolbenelement 22 aus der in 4 dargestellten Zwischenstellung zunehmend in Richtung der in 5 dargestellten zweiten Endstellung verschoben, in der der Speicherraum 21 sein maximales Volumen aufweist und vollständig mit Hydraulikfluid befüllt ist. Ausgehend von der in 5 gezeigten axialen Stellung des Kolbenelementes 22, die durch einen Anschlag 36 definiert ist, variiert der Betriebszustand der Begrenzungseinrichtung 20 bzw. die axiale Position des Kolbenelementes 22 bei aktivierter Halteeinrichtung 26 in Abhängigkeit eines Drucks im Hydrauliksystem 6 bzw. im Speicherraum 21 und gleichzeitig in Abhängigkeit der Federkraft der Federeinrichtung 24 in einem Betriebszustandsbereich zwischen zwei Grenzbetriebszuständen, zu denen das Volumen des Speicherraumes 21 entweder maximal ist oder dem definierten Wert des Volumens des Speicherraumes 21 entspricht.
Damit besteht auf einfache Art und Weise bei aktivierter Halteeinrichtung 26 die Möglichkeit, dass zusätzlich im Speicherraum 21 zum definierten Volumen des Speicherraumes 21 gespeicherte Hydraulikfluidvolumen bei Unterschreiten eines definierten Drucks im Speicherraum 21 bzw. im Hydrauliksystem 6 durch federeinrichtungsseitig unterstütztes Ausschieben des zusätzlichen Hydraulikfluidvolumens und einem damit einhergehenden Verschieben des Kolbenelementes 22 ausgehend von der in 5 dargestellten zweiten Endstellung in Richtung der in 4 dargestellten und zum definierten Volumen des Speicherraumes 21 äquivalenten axialen Stellung in Richtung des Hydrauliksystems 6 auszuschieben und das zur Darstellung eines angeforderten Betriebszustandes der Getriebeeinrichtung 3 erforderliche Hydraulikfluidvolumen auch bei einer nicht ausreichenden Förderleistung der Hydraulikpumpe 10 zur Verfügung stellen zu können, ohne hierfür das für einen Startvorgang der Verbrennungsmaschine 2 in der Vorrichtung 8 vorzuhaltende Hydraulikfluidvolumen aus der Vorrichtung 8 ausschieben zu müssen.
Das bedeutet auch, dass bei einem Absenken des hydraulischen Drucks im Speicherraum 21 aufgrund der aktivierten Motor-Start-Stop-Funktion bei abgeschalteter Verbrennungsmaschine 2 und dann nicht mehr fördernder Hydraulikpumpe 10 das Kolbenelement 22 ab Unterschreiten eines Druckwertes von der Federeinrichtung 24 in Richtung seiner ersten Endstellung verschoben wird. Ist die Halteeinrichtung 26 aktiviert, wird das Kolbenelement 22 in der in 4 gezeigten Zwischenstellung von der Halteeinrichtung 26 gehalten.
Dadurch, dass der Speicherraum 21 über ein Drosselrückschlagventil 37 mit dem Hydrauliksystem 6 verbunden ist, ist die Vorrichtung 8 von der fördernden Hydraulikpumpe 10 über die Systemdruck p_sys führende Hydraulikleitung 17 des Hydrauliksystems 6 der Getriebeeinrichtung 3, der beispielsweise 15 bar und höher sein kann, gedämpft versorgbar. Die Bauteile der Vorrichtung 8 sind deshalb lediglich für einen über das Drosselrückschlagventil 37 einstellbaren und entsprechend geringen Befülldruck auszulegen.
Über das Drosselrückschlagventil 37 wird zusätzlich erreicht, dass der Systemdruck p_sys des Hydrauliksystems 6 während der Befüllung der Vorrichtung 8 aufgrund der durch das Drosselrückschlagventil 37 verzögerten Bewegung des Kolbenelementes 22 nicht in einem die Funktionsweise der Getriebeeinrichtung 3 negativ beeinflussenden Umfang verändert wird.
Weist der Speicherraum 21 das in 4 dargestellte definierte Volumen auf und wird die Verbrennungsmaschine 2 von der Motor-Start-Stop-Funktion abgeschaltet, wird das Kolbenelement 22 von der Halteeinrichtung 26 in der in 4 gezeigten Zwischenstellung gehalten, wobei der im Speicherraum 21 während des Befüllvorganges des Speicherraumes 21 aufgebaute Fülldruck über das Drosselrückschlagventil 37 bei entsprechendem positivem Druckgefälle zwischen dem Speicherraum 21 und dem Hydrauliksystem 6 abfällt und das im Speicherraum 21 gespeicherte Hydraulikfluidvolumen im Wesentlichen drucklos vorgehalten wird. Damit werden auf einfache und kostengünstige Art und Weise aufwändige Abdichtmaßnahmen des Speicherraumes 21 vermieden.
Um jedoch ein Leerlaufen des Speicherraumes 21 bei abgeschalteter Verbrennungsmaschine 2 und damit bei nicht fördernder Hydraulikpumpe 10 zu vermeiden, ist die Vorrichtung 8 auf einfache Art und Weise unterhalb des Füllstandes des Ölsumpfes 7 der Getriebeeinrichtung 3 anzuordnen, da der Speicherraum 21 dann ohne weitere konstruktive Maßnahmen aufgrund des hydrostatischen Druckes vollständig befüllt bleibt.
Ergeht eine steuersystemseitige Anforderung für einen Startvorgang der Verbrennungsmaschine 2, wird eine Bestromung des elektromagnetischen Aktors 31 unterbrochen und der Betätigungsstößel 32 von der weiteren Federeinrichtung 33 in seine die Halteeinrichtung 26 deaktivierende Stellung verschoben, in der die Sperrelemente 30 aus dem Eingriff mit dem Rastbereich 29 des Kolbenelementes 22 geführt werden. Gleichzeitig wird das Kolbenelement 22 von der Federeinrichtung 24 in Richtung seiner ersten Endstellung gedrückt und das im Speicherraum 21 gespeicherte definierte Hydraulikfluidvolumen über das geöffnete Drosselrückschlagventil 37, welches nunmehr einen erheblich größeren Strömungsquerschnitt freigibt, in Richtung des Hydrauliksystems 16 geführt und eine Ansteuerung von Schaltelementen, wie Schaltkupplungen oder Schaltbremsen sowie eine Befüllung eines hydraulischen Steuergerätes der Getriebeeinrichtung 3 unterstützt.
In 6 bis 13 sind weitere Ausführungsformen der Vorrichtung 8 gezeigt, die sich jeweils lediglich in Teilbereichen von der in 4 und 5 dargestellten Ausführungsform unterscheiden, weshalb zugunsten der Übersichtlichkeit in der nachfolgenden Beschreibung im Wesentlichen lediglich auf die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsbeispielen der Vorrichtung 8 eingegangen wird und bezüglich der weiteren Funktionsweise der Vorrichtung 8 auf die Beschreibung zu 4 und 5 verwiesen wird.
Die in 6 gezeigte zweite Ausführungsform der Vorrichtung 8 ist im Bereich der Begrenzungseinrichtung 20 neben dem Kolbenelement 22 mit einem weiteren Kolbenelement 38 ausgeführt. Damit weist die Begrenzungseinrichtung 20 zwei gegen jeweils eine Federkraft einer Federeinrichtung 24 bzw. 39 in der Gehäuseeinrichtung 19 jeweils ausgehend von einer zum Minimum des Volumens des Speicherraumes 21 äquivalenten Stellung in Richtung des Maximums des Volumens des Speicherraumes 21 verfahrbar ausgeführte Kolbenelemente 22, 38 auf. Die Kolbenelemente 22 und 38 sind koaxial zueinander positioniert und das Kolbenelement 38 ist zumindest teilweise im Inneren des äußeren (ersten) Kolbenelementes 22 längsbeweglich angeordnet. Das äußere Kolbenelement 22 ist von der Halteeinrichtung 26 in der zum definierten Wert des Volumens des Speicherraumes 21 äquivalenten Stellung entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 24 haltbar.
Die Federrate der dem inneren (zweiten) Kolbenelement 38 zugeordneten Federeinrichtung 39 ist kleiner als die Federrate der dem äußeren (ersten) Kolbenelement 22 zugeordneten Federeinrichtung 24, womit eine druckabhängige Ansprechgrenze für eine axiale Bewegung des inneren (zweiten) Kolbens 38 geringer ist als die Ansprechgrenze des äußeren (ersten) Kolbenelementes 22. Die dem inneren (zweiten) Kolbenelement 38 zugeordnete Federeinrichtung 39 ist im Inneren des bereichsweise hohlzylindrisch ausgeführten Kolbenelementes 38 angeordnet und zwischen dem äußeren (ersten) Kolbenelement 22 und dem inneren (zweiten) Kolbenelement 38 angeschultert.
Die beiden Kolbenelemente 22 und 38 begrenzen einen vom Speicherraum 21 getrennten weiteren Speicherraum 40, der über einen Blendenquerschnitt 41 im äußeren (ersten) Kolbenelement 22 mit dem Raum 23 wirkverbunden ist. Dabei ist der durch den Blendenquerschnitt 41 definierte Strömungsquerschnitt zwischen dem weiteren Speicherraum 40 und dem Raum 23 vorliegend derart groß dimensioniert, dass das innere (zweite) Kolbenelement 38 mit geringer Kraft in das äußere Kolbenelement 22 einschiebbar ist und damit der Start-Impuls bzw. die Startdynamik des äußeren (ersten) Kolbenelementes 22 während eines Ausschiebevorganges des Hydraulikfluidvolumens aus dem Speicherraum 21 in Richtung des Hydrauliksystems über das äußere Kolbenelement 22 durch das innere (zweite) Kolbenelement 38 nicht in unerwünschtem Umfang beeinträchtigt wird sowie das während eines Startvorganges der Verbrennungsmaschine 2 erforderliche Hydraulikfluidvolumen in Richtung des Hydrauliksystems 6 ausgeschoben wird.
Der weitere Speicherraum 40 ist vorliegend nicht mit dem Speicherraum 21 verbunden, weshalb das zwischen den Kolbenelementen 22 und 38 in der Vorrichtung 8 gespeicherte Hydraulikfluidvolumen nicht an das Hydrauliksystem 6 abgebbar ist. Da der weitere Speicherraum 40 mit dem Raum 23 über den Blendenquerschnitt 41 verbunden ist und der Raum 23 wiederum mit dem Ölsumpf 7 in Verbindung steht, wird bei der in 6 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 8 kein Ölvolumen über die Vorrichtung 8 aus dem Ölsumpf 7 in das Hydrauliksystem 6 geführt, womit in diesem Bereich kein Ölsieb vorzusehen ist.
7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 8, welches im Wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 8 gemäß 6 entspricht. Bei der Ausführung der Vorrichtung 8 gemäß 7 ist die dem inneren (zweiten) Kolbenelement 38 zugeordnete Federeinrichtung 39 im Gegensatz zur Vorrichtung 8 gemäß 6 als Zugfeder ausgeführt und zwischen dem inneren (zweiten) Kolbenelement 38 und der Gehäuseeinrichtung 19 angeschultert, womit das innere (zweite) Kolbenelement 38 axial unabhängig vom äußeren (ersten) Kolbenelement 22 ist.
Die in 8 gezeigte vierte Ausführungsform der Vorrichtung 8 stellt eine Weiterbildung der zweiten Ausführungsform der Vorrichtung 8 gemäß 6 dar, bei der der weitere Speicherraum 40 anstatt über den Blendenquerschnitt 41 über eine als Drosselrückschlagventil ausgeführte Ventileinrichtung 42 mit dem Raum 23 in Wirkverbindung steht. Über die Ventileinrichtung 42 ist die Ausschiebecharakteristik der Vorrichtung 8 gemäß 8 veränderbar. D. h., es ist eine Bewegung des inneren (zweiten) Kolbenelementes 38 ausgehend vom Anschlag 43 der Gehäuseeinrichtung 19 in Richtung der Halteeinrichtung 26 in Abhängigkeit der über die Ventileinrichtung 42 erzeugbaren und zusätzlich am inneren (zweiten) Kolbenelement 38 angreifenden Kraft während einer Relativbewegung zwischen dem inneren (zweite) Kolbenelement 38 und dem äußeren (ersten) Kolbenelement 22 einstellbar. Die Ausschiebecharakteristik ist beispielsweise derart einstellbar, dass während eines Ausschiebevorganges von Hydraulikfluid aus der Vorrichtung 8 über das äußere (erste) Kolbenelement 22 entweder zunächst ein höheres Volumen und mit zunehmender axialer Verstellung des äußeren (ersten) Kolbenelementes 22 ausgehend von seiner über die Halteeinrichtung 26 gehaltenen Stellung in Richtung seiner ersten Endstellung und anschließend ein geringeres Volumen ausgeschoben wird.
Alternativ hierzu besteht bei entsprechender Auslegung der Ventileinrichtung 42 auch die Möglichkeit zunächst ein geringes Volumen und anschließend ein höheres Volumen auszuschieben. Die Ausschiebecharakteristik der Vorrichtung 8 gemäß 8 hängt auch von der Relativgeschwindigkeit zwischen den Kolbenelementen 22 und 38 ab, wobei die Bewegung des inneren (zweiten) Kolbenelementes 38 zusätzlich auch von der Federrate der dem inneren Kolbenelement 38 zugeordneten Federeinrichtung 39 und dem über die Ventileinrichtung 42 erzeugbaren Innendruck im weiteren Speicherraum 40 beeinflusst wird.
Generell ist über eine entsprechende Ausführung des inneren (zweiten) Kolbenelementes 38 und/oder der Gehäuseeinrichtung 19 zu gewährleisten, dass bei einer Anlage des inneren (zweiten) Kolbenelementes 38 am Anschlag 43 der Gehäuseeinrichtung 19 bei gleichzeitigem Ausschieben von Hydraulikfluidvolumen aus der Vorrichtung 8 über das äußere Kolbenelement 22 ein von der Gehäuseeinrichtung 19 und dem inneren (zweiten) Kolbenelement 38 begrenzter Ringraum 44 nicht vom inneren (zweiten) Kolbenraum 38 und vom Hydrauliksystem 6 bzw. der Hydraulikleitung 17 getrennt ist. Dies ist beispielsweise über entsprechende Aussparungen 45 im Bereich des inneren (zweiten) Kolbenelementes 38 und/oder im Bereich der Gehäuseeinrichtung 19 gewährleistbar.
9 bis 13 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 8, welches wiederum eine Weiterbildung der in 6 bis 8 gezeigten Ausführungsformen der Vorrichtung 8 darstellt. Der weitere Speicherraum 40 ist vorliegend über eine weggesteuerte Ventileinrichtung 46 mit dem Raum 23 und über eine weitere druckgesteuerte Ventileinrichtung 47 in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Druckes im weiteren Speicherraum 40 mit dem Speicherraum 21 verbindbar. Da bei der Ausführung der Vorrichtung 8 gemäß 9 bis 13 das Hydrauliksystem 6 über die Vorrichtung 8 mit dem Ölsumpf 7 in Wirkverbindung bringbar ist, ist im Strömungsweg des Hydraulikfluides zwischen dem Ölsumpf 7 und dem Speicherraum 21 eine Ölsiebeinrichtung vorzusehen, um zu vermeiden, dass Schmutzpartikel aus dem Ölsumpf 7 in das Leistungssystem des Hydrauliksystems 6 gelangen.
Zu dem in 9 dargestellten Betriebszustand der Vorrichtung 8 ist der Speicherraum 21 vollständig entladen und weist sein minimales Volumen auf. Mit steigender Drehzahl der Verbrennungsmaschine 2 und damit ebenfalls zunehmender Förderleistung der Hydraulikpumpe 10 steigt der Systemdruck p_sys im Hydrauliksystem 6 an. Dies führt dazu, dass die Vorrichtung 8 bzw. deren Speicherraum 21 ab einem definierten Druckniveau des Systemdrucks p_sys und auch in Abhängigkeit der Ventilcharakteristik des Drosselrückschlagventils 37 befüllt wird. Dabei wird das äußere Kolbenelement 22 entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 24 in der in 10 dargestellten Art und Weise ausgehend von seiner ersten Endstellung in Richtung der Halteeinrichtung 26 verschoben. Während des Befüllvorganges des Speicherraumes 21 ist das innere (zweite) Kolbenelement 38 entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 39 vollständig in das äußere Kolbenelement 22 eingeschoben, wobei sowohl die Verbindung zwischen dem weiteren Speicherraum 40 und dem Speicherraum 21 als auch die Verbindung zwischen dem weiteren Speicherraum 40 und dem Raum 23 im Bereich der Ventileinrichtungen 46 und 47 gesperrt ist.
Zu dem in 11 dargestellten Betriebszustand der Vorrichtung 8 ist die Vorrichtung 8 vollständig befüllt und die Halteeinrichtung 26 aktiviert. Die Ventileinrichtung 46 ist durch Anlage eines Ventilstößels 48 am Betätigungsstößel 32 geöffnet, womit der weitere Speicherraum 40 mit dem Raum 23 und somit mit dem Ölsumpf 7 in Wirkverbindung steht. Das äußere Kolbenelement 22 wird von der Halteeinrichtung 26 in der in 11 dargestellten axialen Stellung gehalten, womit in der Vorrichtung 8 auf jeden Fall das zur Unterstützung des Hydrauliksystems 26 während eines Startvorganges der Verbrennungsmaschine 2 erforderliche Hydraulikfluidvolumen in der Vorrichtung 8 bzw. deren Speicherraum 21 gespeichert ist. Das innere (zweite) Kolbenelement 38, welches vorliegend von der Halteeinrichtung 26 nicht in der in 11 gezeigten Stellung gehalten wird, wird von dem im Speicherraum 21 vorliegenden Druck entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 39 in der dargestellten axialen Position gehalten. Damit ist in der Vorrichtung 8 auch das während weiterer systemkritischer Betriebszustände der Getriebeeinrichtung 3 in Richtung des Hydrauliksystems 6 durch eine axiale Verstellung des inneren (zweiten) Kolbenelementes 38 in Richtung des Anschlags 43 ausführbare Hydraulikfluidvolumen in der Vorrichtung 8 gespeichert.
Sinkt der Druck im Speicherraum 21 unterhalb eines definierten Druckniveaus ab, wird das äußere Kolbenelement 22 von der aktivierten Halteeinrichtung 26 entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 24 in der in 12 dargestellten Position gehalten, während das innere (zweite) Kolbenelement 38 von der Feder 39 in Richtung des Anschlages 43 verschoben wird und ein definiertes Hydraulikfluidvolumen aus dem Speicherraum 21 in Richtung des Hydrauliksystems 6 über das Drosselrückschlagventil 37 ausgeschoben wird. Da die Ventileinrichtung 46 nach wie vor geöffnet ist, baut sich im weiteren Speicherraum 40 kein die Relativbewegung zwischen dem inneren (zweiten) Kolbenelement 38 und dem äußeren (ersten) Kolbenelement 22 beeinträchtigender Unterdruck im weiteren Speicherraum 40 auf.
Andererseits bewirkt ein erneuter Druckaufbau im Hydrauliksystem 6 und damit im Speicherraum 21, dass das innere (zweite) Kolbenelement 38 wieder entgegen der Federeinrichtung 39 in Richtung der Halteeinrichtung 26 verschoben wird, bis der Speicherraum 21 sein maximales Volumen aufweist.
Während des in 13 dargestellten Betriebszustandes der Vorrichtung 8 ist die Halteeinrichtung 26 deaktiviert und das innere (zweite) Kolbenelement 38 liegt am Anschlag 43 an, während das äußeren(ersten) Kolbenelement 22 von der Federeinrichtung 24 in Richtung seiner ersten Endstellung verschoben wird. In der in 13 dargestellten axialen Position des äußeren (ersten) Kolbenelementes 22 ist die Ventileinrichtung 46 aufgrund eines Abhebens des Ventilstößels 48 vom Betätigungsstößel 32 geschlossen. Da der Raum 23 mit dem Ölsumpf 7 verbunden ist, baut sich im Raum 23 während der Bewegung des äußeren (ersten) Kolbenelementes 22 in Richtung des Anschlages 43 kein die Ausschiebebewegung des äußeren (ersten) Kolbenelementes 22 beeinträchtigender Unterdruck im Raum 23 auf.
Aufgrund der Relativbewegung zwischen dem äußeren (ersten) Kolbenelement 22 und dem inneren (zweiten) Kolbenelement 38 steigt der Druck im weiteren Speicherraum 40 auf ein derartiges Druckniveau an, dass die weitere Ventileinrichtung 47 geöffnet und das im weiteren Speicherraum 40 gespeicherte Hydraulikfluidvolumen neben dem im Ringraum 44 gespeicherten Hydraulikfluidvolumen in Richtung des Hydrauliksystems 6 aus der Vorrichtung 8 ausgeschoben wird. Damit besteht auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, die Vorrichtung 8 mit den gleichen Abmessungen wie die aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung auszuführen und sowohl für einen Startvorgang der Verbrennungsmaschine 2 als auch während weiterer ungünstiger Betriebzustände der Getriebeeinrichtung 3 jeweils Hydraulikfluidvolumen in Richtung des Hydrauliksystems 8 auszuschieben, ohne jeweils die Unterstützungsfunktion während des Startvorganges der Verbrennungsmaschine 2 oder während eines hiervon abweichenden versorgungskritischen Betriebszustandes der Getriebeeinrichtung 3 durch die jeweils andere Funktion zu beeinträchtigen.
Des Weiteren ist von Vorteil, dass während des Ausschiebevorgangs des Hydraulikfluides aus der Vorrichtung 8 während des Startvorganges der Verbrennungsmaschine 2 durch die Anordnung des inneren (zweiten) Kolbenelementes 38 in Verbindung mit der weiteren Ventileinrichtung 47 kein gespeichertes Ölvolumen in der Vorrichtung 8 verbleibt bzw. aufgrund der vorzugsweise geringeren Federrate der Federeinrichtung 39 im Vergleich zur Federeinrichtung 24 kein Ölvolumen durch eine entsprechende Bewegung des inneren (zweiten) Kolbenelementes 38 im Speicherraum 21 zurückgehalten wird.
Bei einer weiteren in der Zeichnung nicht näher dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass die Begrenzungseinrichtung mit dem äußeren (ersten) Kolbenelement und dem inneren (zweiten) Kolbenelement ausgeführt ist. Zusätzlich ist das äußere Kolbenelement in der zu 4 und 5 beschriebenen Art und Weise schwimmend gelagert bzw. über die Raststellung der Halteeinrichtung 26 hinaus in axialer Richtung in der Gehäuseeinrichtung verschiebbar gelagert. Bei aktivierter Halteeinrichtung ist oberhalb eines durch die Federrate der dem inneren (zweiten) Kolbenelement zugeordneten Federeinrichtung definierten Druckniveaus über eine axiale Bewegung des äußeren (ersten) Kolbenelementes zwischen der zu dem definierten Volumen des Speicherraumes äquivalenten Stellung und der zu dem maximalen Volumen des Speicherraumes 21 äquivalenten Stellung des äußeren (ersten) Kolbenelementes zusätzliches Hydraulikfluidvolumen in der Vorrichtung 8 speicherbar und bei Unterschreiten des Druckniveaus in Richtung des Hydrauliksystems 6 ausschiebbar.
Des Weiteren besteht bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Möglichkeit, in einem unteren Druckbereich im Hydrauliksystem durch eine Relativbewegung des inneren (zweiten) Kolbenelementes gegenüber dem äußeren (ersten) Kolbenelement Hydraulikfluid in das Hydrauliksystem einzuleiten und gleichzeitig das für den Startvorgang der Verbrennungsmaschine 2 zur Verfügung zu stellende Hydraulikfluidvolumen in der Vorrichtung zu speichern, wobei diese Unterstützung des Hydrauliksystems mit Hydraulikfluid bei einem niedrigeren Druckniveau im Hydrauliksystem realisierbar ist.
Die in 14 gezeigte sechste beispielhafte Ausführungsform der Vorrichtung 8 zeigt ein Speichersystem ähnlich dem aus 8. Die beiden Kolbenelemente 22, 38 sind nach wie vor koaxial zueinander positioniert. Im Unterschied zu 8 jedoch ist das erste Kolbenelement 22, welches mit Hilfe seines Rastbereichs 29 und des Sperrelementes 30 der Halteeinrichtung 26 axial verrastbar ist, nunmehr radial innen angeordnet ist, während das zweite Kolbenelement 38, welches den weiteren Speicherraum 40 bildet, nunmehr radial außen angeordnet ist. Im Unterschied zu der Konstruktion gemäß 8, bei der das mittels der Halteeinrichtung 26 verrastbare erste Kolbenelement 22 das zweite Kolbenelement 38 zumindest teilweise radial umschließt, ist bei der in 14 dargestellten sechsten beispielhafte Ausführungsform der Vorrichtung 8 das mittels der Halteeinrichtung 26 verrastbare erste Kolbenelement 22 also zentrisch im Wesentlichen innerhalb des zweite Kolbenelementes (38) angeordnet.
Durch diese Anordnung der Kolbenelemente 22 und 38 steht der dem Kolbenelement 38 zugeordneten Feder 39 ein größerer Bauraum zur Verfügung, was für die Auslegung dieser Feder 39 hinsichtlich Lebensdauer vorteilhaft ist, ohne dass die Auslegung der dem Kolbenelement 22 zugeordnete Feder 25 beeinträchtigt wird.
15 zeigt eine aus dem Speichersystem gemäß 14 abgeleitete siebte beispielhafte Ausführungsform der Vorrichtung 8. Im Unterschied zu der in 14 dargestellten Ausführungsform entfallen nunmehr der weitere Speicherraum 40 und die Ventileinrichtung (das Drosselrückschlagventil) 42.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Verbrennungsmaschine
3: Getriebeeinrichtung
4: Schaltelement
5: Schaltelement
6: Hydrauliksystem
7: Ölsumpf
8: Vorrichtung
9: hydraulisches Steuergerät
10: Hydraulikpumpe
11: Druckseite
12: Systemdruckventil
13: Federeinrichtung
14: Ventilschieber
15: Rückführfläche
16: Primärdruckkreislauf
17: Hydraulikleitung
18: Absperrventil
19: Gehäuseeinrichtung
20: Begrenzungseinrichtung
21: Speicherraum
22: erstes Kolbenelement
23: Raum
24: Federeinrichtung
25: Federelement
26: Halteeinrichtung
27: Haltebereich
28: Endbereich
29: Rastbereich
30: Sperrelement
31: elektromagnetischer Aktor
32: Betätigungsstößel
33: weitere Federeinrichtung
34: Öffnung
35: Hülse
36: Anschlag
37: Drosselrückschlagventil
38: zweites Kolbenelement
39: Federeinrichtung
40: weiterer Speicherraum
41: Blendenquerschnitt
42: Ventileinrichtung
43: Anschlag
44: Ringraum
45: Aussparung
46: Ventileinrichtung
47: Ventileinrichtung
48: Ventilstößel
50: Sekundärdruckkreislauf
p_mod: Modulationsdruck
p_sek: Sekundärdruck
p_sys: Systemdruck

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2007118500 A1 [0002, 0006]

Claims

Vorrichtung (8) zum Speichern von Hydraulikfluid eines Hydrauliksystems (6) einer Getriebeeinrichtung mit wenigstens einem von einer Gehäuseeinrichtung (19) und einer Begrenzungseinrichtung (20) begrenzten und mit dem Hydrauliksystem (6) zum Austausch von Hydraulikfluid in Wirkverbindung bringbaren Speicherraum (21), dessen Volumen in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Begrenzungseinrichtung (20) und/oder der Gehäuseeinrichtung (19) zwischen einem Minimum und einem Maximum variierbar ist, wobei die Begrenzungseinrichtung (20) und/oder die Gehäuseeinrichtung (19) von einer Halteeinrichtung (26) in einem zu einem definierten Wert des Volumens des Speicherraumes (21) äquivalenten Betriebszustand entgegen eines Rückstellbestrebens der Gehäuseeinrichtung (19) und/oder der Begrenzungseinrichtung (20) ausgehend von einem Betriebszustand, der von dem zu dem Minimum des Volumens des Speicherraumes (21) äquivalenten Betriebszustand verschieden ist, in Richtung ihres zu dem Minimum des Volumens des Speicherraumes (21) äquivalenten Betriebszustandes haltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustände der Begrenzungseinrichtung (20) und/oder der Gehäuseeinrichtung (19) bei aktivierter Halteeinrichtung (26) in Abhängigkeit eines Drucks im Hydrauliksystem (6) und ihrer Rückstellbestreben jeweils in einem Betriebszustandsbereich zwischen zwei Grenzbetriebszuständen variieren, zu denen das Volumen des Speicherraumes (21) entweder maximal ist oder dem definierten Wert des Volumens des Speicherraumes (21) entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinrichtung (20) ein gegen eine Federkraft einer Federeinrichtung (24) in der Gehäuseeinrichtung (19) ausgehend von einer zum Minimum des Volumens des Speicherraumes (21) äquivalenten Stellung in Richtung des Maximums des Volumens des Speicherraumes (21) verfahrbar ausgeführtes Kolbenelement (22) umfasst, das von der Halteeinrichtung (26) in einer zum definierten Wert des Volumens des Speicherraumes (21) äquivalenten Stellung entgegen der Federkraft der Federeinrichtung (24) haltbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinrichtung (20) zwei gegen jeweils eine Federkraft einer Federeinrichtung (24, 39) in der Gehäuseeinrichtung (19) jeweils ausgehend von einer zum Minimum des Volumens des Speicherraumes (21) äquivalenten Stellung in Richtung des Maximums des Volumens des Speicherraumes (21) verfahrbar ausgeführte Kolbenelemente (22, 38) umfasst, wobei zumindest eines der Kolbenelemente (22) von der Halteeinrichtung (26) in einer zum definierten Wert des Volumens des Speicherraumes (21) äquivalenten Stellung entgegen der Federkraft der Federeinrichtung (24) haltbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenelemente (22, 38) koaxial zueinander positioniert sind, wobei eines der beiden Kolbenelemente zumindest teilweise im Inneren des jeweils anderen Kolbenelementes längsbeweglich angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kolbenelement (22) das zweite Kolbenelement (38) zumindest teilweise radial umschließt, wobei das erste Kolbenelement (22) mittels der Halteeinrichtung (26) verrastbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kolbenelement (22) im Wesentlichen zentrisch innerhalb des zweite Kolbenelementes (38) angeordnet ist, wobei das erste Kolbenelement (22) mittels der Halteeinrichtung (26) verrastbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kolbenelement (22) und das zweite Kolbenelement (38) jeweils mit einer in Richtung einer zum Minimum des Volumens des Speicherraumes (21) äquivalenten Stellung der Kolbenelemente (22, 38) wirkenden Federkraft einer Federeinrichtung (24, 39) beaufschlagt sind, wobei eine Federrate der dem zweiten Kolbenelement (38) zugeordneten Federeinrichtung (39) kleiner ist als eine Federrate der dem ersten Kolbenelement (22) zugeordneten Federeinrichtung (24).
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kolbenelement (22) über die zugeordnete Federeinrichtung (24) an der Gehäuseeinrichtung (19) abgestützt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kolbenelement (38) über die zugeordnete Federeinrichtung (39) am ersten Kolbenelement (22) oder an der Gehäuseeinrichtung (19) abgestützt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kolbenelement (38) zumindest bereichsweise wenigstens annähernd hohlzylindrisch ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem ersten Kolbenelement (22) und dem zweiten Kolbenelement (38) begrenzter und vom Speicherraum (40) getrennter weiterer Speicherraum über eine Ventileinrichtung (42; 46) mit einem Hydraulikfluidreservoir (7) verbindbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (42) als Drosselrückschlagventil ausgebildet ist, dessen Strömungsquerschnitt zwischen dem weiteren Speicherraum (40) und dem Hydraulikfluidreservoir (7) in Abhängigkeit eines Druckes im weiteren Speicherraum (40) variiert.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Speicherraum (40) zumindest ab der zum definierten Volumen des Speicherraumes (21) äquivalenten Stellung des ersten Kolbenelementes (22) über die Ventileinrichtung (46) mit dem Hydraulikfluidreservoir (7) verbunden ist und in Stellungen des ersten Kolbenelementes (22), die zu Speichervolumina des Speicherraumes (21) äquivalent sind, die kleiner als das definierte Volumen des Speicherraumes (21) sind, vom Hydraulikreservoir (7) getrennt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Speicherraum (40) über eine weitere Ventileinrichtung (47) mit dem Speicherraum (21) verbindbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Ventileinrichtung (47) als Rückschlagventil mit definierter Ansprechgrenze ausgebildet ist und der weitere Speicherraum (40) bei Überschreiten eines definierten Druckniveaus im weiteren Speicherraum (40) über die weitere Ventileinrichtung (47) mit dem Speicherraum (21) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherraum (21) über ein Drosselrückschlagventil (37) mit dem Hydrauliksystem (6) verbunden ist, wobei im Bereich des Drosselrückschlagventils (37) bei Vorliegen eines Druckes im Hydrauliksystem (6), zu dem der Speicherraum (21) entgegen dem Rückstellbestreben der Gehäuseeinrichtung (19) und/oder der Begrenzungseinrichtung (20) mit Hydraulikfluid befüllt wird, ein kleinerer Strömungsquerschnitt freigegeben wird als bei Vorliegen eines Druckes im Hydrauliksystem (6), zu dem aufgrund des Rückstellbestrebens der Gehäuseeinrichtung (19) und/oder der Begrenzungseinrichtung (20) Hydraulikfluid aus dem Speicherraum (21) in Richtung des Hydrauliksystems (6) ausgeschoben wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Speicherraum (21) und dem Hydrauliksystem (6) ein schaltbares Absperrventil (18) vorgesehen ist.