DE102013220422A1

DE102013220422A1 - Clutch Actuator

Info

Publication number: DE102013220422A1
Application number: DE201310220422
Authority: DE
Inventors: Bernard Hunold
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2015-04-16

Abstract

Kupplungsbetätigungsvorrichtung (2) zur Betätigung von mindestens einer ersten betätigbaren Kupplungsanordnung (4), die mit Druckfluid beaufschlagbar ist, das über mindestens eine erste Druckversorgung (18) bereitgestellt wird, wobei zwischen der ersten Kupplungsanordnung (4) und der Druckversorgung (18) mindestens ein Halteventil (12, 14) angeordnet ist, das dazu ausgelegt ist, im geschlossenen Zustand einen Arbeitsdruck des Druckfluids aufrecht zu erhalten, wobei zwischen der Druckversorgung (18) und dem mindestens einen Halteventil (12, 14) mindestens ein Regelventil (6, 8) zur Regelung des Fluiddrucks in der Kupplungsanordnung (4) über mindestens einen Zuleitungskanal (10), mindestens ein Betätigungsventil (16) zur Betätigung des mindestens einen Halteventils (12, 14), wobei das mindestens eine Betätigungsventil (16) über mindestens einen Betätigungskanal (28) mit den Halteventilen (12, 14) verbunden ist, und zwischen der Druckversorgung (18) und den Betätigungskanälen (28) zusätzlich mindestens eine Sicherheitsvorrichtung (20) zur Erhöhung der Betriebssicherheit angeordnet ist, welche eine Umgehung des mindestens einen Betätigungsventils (16) bildet. A clutch actuating device (2) for actuating at least one first actuatable clutch arrangement (4) which is acted upon by pressurized fluid which is provided via at least one first pressure supply (18), wherein at least one between the first clutch arrangement (4) and the pressure supply (18) Holding valve (12, 14) is arranged, which is adapted to maintain a working pressure of the pressurized fluid in the closed state, wherein between the pressure supply (18) and the at least one holding valve (12, 14) at least one control valve (6, 8) for controlling the fluid pressure in the clutch arrangement (4) via at least one supply duct (10), at least one actuation valve (16) for actuating the at least one holding valve (12, 14), the at least one actuation valve (16) being provided via at least one actuation duct (28 ) is connected to the holding valves (12, 14), and between the pressure supply (18) and the actuating channels (28) in addition at least one safety device (20) is arranged to increase the reliability, which forms a bypass of the at least one actuating valve (16).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Erhöhung der Betriebssicherheit beim Verwenden dieser Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 8. The present invention relates to a clutch operating device according to the preamble of claim 1 and a method for increasing the operational safety when using this clutch operating device according to claim 8.

Aus dem Stand der Technik sind Kupplungsanordnungen bekannt, die als Typ „unbetätigt-offen“ oder „unbetätigt-geschlossen“ ausgeführt sind. Der Typ „unbetätigt-offen“ ist besonders vorteilhaft für die Systemsicherheit. So wird im Fehlerfall der Antriebsstrang geöffnet und ein Blockieren des Getriebes verhindert. Hinsichtlich Wirkungsgrad und damit Kraftstoffverbrauch sollte die Kupplung allerdings als Typ „unbetätigt-geschlossen“ ausgeführt sein, da dann nur kurzfristig während einer Schaltung Energie für die Betätigung zugeführt werden muss. Weiterhin sind bei einer geschlossenen Kupplung die Schleppmomente geringer. From the prior art coupling arrangements are known, which are designed as "unoperated-open" or "unoperated-closed". The "unattended-open" type is particularly advantageous for system security. Thus, in the event of a fault, the drive train is opened and blocking of the transmission is prevented. In terms of efficiency and thus fuel consumption, the clutch should, however, be designed as a type "unconfirmed-closed", since then only briefly during a circuit energy must be supplied for actuation. Furthermore, the drag torques are lower in a closed clutch.

Zum Beispiel in der noch nicht veröffentlichen Schrift DE 10 2012 222 206.5 der Anmelderin wird eine Kupplungsanordnung offenbart, die mittels eines ersten Kolbens betätigbar ist, wobei dem ersten Kolben ein erster Arbeitsraum zugeordnet ist, der mit Druckfluid beaufschlagbar ist, wobei das Druckfluid über mindestens einen ersten in einem Druckfluidzuführelement vorgesehenen Druckfluidkanal bereitgestellt ist. Dabei basiert die Erfindung auf der Idee, zwischen dem ersten Arbeitsraum des Kolbens und dem Druckfluidzuführelement eine Ventileinheit anzuordnen, die dazu ausgelegt ist, im geschlossenen Zustand einen Arbeitsdruck des Druckfluids im Arbeitsraum aufrechtzuerhalten. Dadurch kann ermöglicht werden, dass das Druckfluidzuführelement nicht mehr mit Druckfluid beaufschlagt wird, so dass das Druckfluidzuführelement mehr oder weniger druckfluidlos ist. Die Ventileinheit hält dann den Druck im Arbeitsraum konstant, so dass die Kupplung ein Drehmoment übertragen kann. For example, in the not yet published font DE 10 2012 222 206.5 the applicant discloses a clutch assembly which is actuated by means of a first piston, wherein the first piston is associated with a first working space, which is acted upon by pressurized fluid, wherein the pressurized fluid is provided via at least one first provided in a Druckfluidzuführelement pressure fluid channel. The invention is based on the idea of arranging between the first working space of the piston and the Druckfluidzuführelement a valve unit which is designed to maintain a working pressure of the pressurized fluid in the working space in the closed state. This can be made possible that the Druckfluidzuführelement is no longer pressurized fluid, so that the Druckfluidzuführelement is more or less druckfluidlos. The valve unit then keeps the pressure in the working space constant, so that the clutch can transmit a torque.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es eine entsprechende Betätigungsvorrichtung bzw. ein Verfahren zur Verwendung dieser Betätigungsvorrichtung für Kupplungsanordnungen bereitzustellen, die eine Erhöhung der Betriebssicherheit ermöglicht. Object of the present invention is to provide a corresponding actuator or a method for using this actuator for clutch assemblies, which allows an increase in reliability.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kupplungsanordnung gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zur Erhöhung der Betriebssicherheit beim Betätigen einer Kupplungsanordnung gemäß dem Patentanspruch 8. This object is achieved by a coupling arrangement according to claim 1 and a method for increasing the reliability when operating a coupling arrangement according to the patent claim 8.

Es wird eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung zur Betätigung von mindestens einer ersten betätigbaren Kupplungsanordnung, die mit Druckfluid beaufschlagbar ist, das über mindestens eine erste Druckversorgung bereitgestellt wird, vorgeschlagen, wobei zwischen der Kupplungsanrodnung und der Druckversorgung mindestens ein Halteventil angeordnet ist, das dazu ausgelegt ist, im geschlossenen Zustand einen Arbeitsdruck des Druckfluids aufrecht zu erhalten. Zwischen der Druckversorgung und dem Halteventil ist mindestens ein Regelventil zur Regelung des Drucks in der Kupplungsanordnung angeordnet. Außerdem ist mindestens ein Betätigungsventil, welches über mindestens einen Betätigungskanal mit den Halteventilen verbunden ist, zur Betätigung des mindestens einen Halteventils angeordnet. Überdies ist zwischen der Druckversorgung und den Betätigungskanälen mindestens eine Sicherheitsvorrichtung zur Erhöhung der Betriebssicherheit angeordnet. Diese Sicherheitsvorrichtung umgeht das mindestens eine Betätigungsventil, ist also schalttechnisch parallel dazu angeordnet. It is a clutch actuating device for actuating at least a first actuatable clutch assembly, which is acted upon by pressurized fluid, which is provided via at least one first pressure supply proposed, wherein between the Kupplungsungsanrodnung and the pressure supply at least one holding valve is arranged, which is adapted to the closed Condition to maintain a working pressure of the pressurized fluid. Between the pressure supply and the holding valve is arranged at least one control valve for regulating the pressure in the clutch assembly. In addition, at least one actuating valve, which is connected via at least one actuating channel with the holding valves, arranged for actuating the at least one holding valve. Moreover, at least one safety device for increasing the operational safety is arranged between the pressure supply and the actuating channels. This safety device bypasses the at least one actuation valve, so it is arranged parallel to the switching technology.

Die Sicherheitsvorrichtung weist mindestens einen Druckspeicher, mindestens ein Rückschlagventil und mindestens ein Sicherheitsventil auf. Das Sicherheitsventil ist dabei vom Typ unbetätigt-offen. Das bedeutet, dass es aktiv geschlossen gehalten werden muss, um die Kupplung zu betätigen. Das Sicherheitsventil ist bevorzugt als ein 2/2-Wegeventil ausgeführt. Außerdem ist der Druckspeicher permanent gefüllt, um eine permanente Einsatzfähigkeit der Sicherheitsvorrichtung zu gewährleisten. Das Rückschlagventil der Sicherheitsvorrichtung dient lediglich der Sicherung des Füllstandes des Druckspeichers. The safety device has at least one pressure accumulator, at least one check valve and at least one safety valve. The safety valve is of the unactivated-open type. This means that it must be actively kept closed to operate the clutch. The safety valve is preferably designed as a 2/2-way valve. In addition, the accumulator is permanently filled to ensure a permanent operational capability of the safety device. The check valve of the safety device is only used to secure the level of the pressure accumulator.

Tritt nun ein Fehlerfall, wie z.B. ein Zusammenbrechen der Spannungsversorgung oder ein Ausfall der Druckversorgung, ein, soll die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Schaltung in einen sicheren Zustand ermöglichen. Wenn ein Fehlerfall erkannt wird, wird ein Sicherheitsventil geöffnet und die entsprechenden Halteventile werden betätigt und dadurch geöffnet. Der Druck in den Zuleitungskanälen fällt ab und die Kupplungsanordnung wird geöffnet, wodurch ein sicherer Zustand der Kupplungsanordnung und damit des Getriebes erreicht wird. Zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit muss das Betätigungsventil in einem Fehlerfall geschlossen sein, da ansonsten das Druckfluid durch das Betätigungsventil entweichen kann. Dies wird z.B. durch die Ausführung des Betätigungsventils als ein 3/3-Wegeventil erreicht. Weitere Ventilausführungen sind denkbar. Während des Fehlerfalles sperrt damit das Betätigungsventil den Zufluss und Abfluss des Druckfluids in den Betätigungskanälen über das Betätigungsventil. Ansonsten könnte die Sicherheitsvorrichtung die Halteventile nicht betätigen. If an error occurs, such as a breakdown of the power supply or a failure of the pressure supply, a, the device according to the invention should enable a circuit in a safe state. If a fault is detected, a safety valve is opened and the corresponding holding valves are actuated and thereby opened. The pressure in the supply channels drops and the clutch assembly is opened, whereby a secure state of the clutch assembly and thus the transmission is achieved. To ensure proper functioning, the actuation valve must be closed in the event of a fault, since otherwise the pressurized fluid can escape through the actuation valve. This is e.g. achieved by the execution of the actuating valve as a 3/3-way valve. Further valve designs are conceivable. During the fault, the actuating valve thus blocks the inflow and outflow of the pressure fluid in the actuating channels via the actuating valve. Otherwise, the safety device could not operate the holding valves.

Die Sicherheitsvorrichtung kann dabei ein oder mehrere Halteventile betätigen. Ebenfalls ist es möglich eine separate Sicherheitsvorrichtung für jedes Halteventil vorzusehen oder mehrere Druckspeicher mit zugehörigen Rückschlagventilen zur Absicherung eines Druckniveaus bereitzustellen. Eine separate Druckversorgung für die Sicherheitsvorrichtung oder auch andere Komponenten der Betätigungsvorrichtung sind zur Absicherung des Systems ebenfalls denkbar. Dabei könnte eventuell der Druckspeicher mit dem Rückschlagventil entfallen. Auch die Betätigung der Halteventile durch das Betätigungsventil kann von mehreren separaten Betätigungsventilen übernommen werden. The safety device can actuate one or more holding valves. It is also possible to provide a separate safety device for each holding valve or to provide a plurality of pressure accumulators with associated non-return valves for securing a pressure level. A separate pressure supply for the safety device or other components of the actuator are also conceivable for securing the system. This could possibly account for the pressure accumulator with the check valve. The actuation of the holding valves by the actuating valve can be taken over by a plurality of separate actuation valves.

Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist eine Figur mit einem Ausführungsbeispiel beigefügt. To further illustrate the invention, a figure is attached to an embodiment.

1: Erfindungsgemäße Kupplungsbetätigungsvorrichtung 1 : Coupling actuating device according to the invention

Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kupplungsbetätigungsvorrichtung (2), wobei die Kupplungsanordnung (4) in diesem Fall als Doppelkupplung eines Getriebes ausgeführt ist. Die beiden Teilkupplungen der Doppelkupplung (4) werden unabhängig von den beiden Regelventilen (6, 8) betätigt. Diese dienen der Einregelung eines bestimmten Fluiddruckes in den Kupplungsteilen der Kupplungsanordnung (4) und sind über Zuleitungskanäle (10) mit den Teilen der Kupplungsanordnung (4) verbunden. Die Zuleitungskanäle sind dabei durch Halteventile (12, 14) unterbrochen, welche die Kupplungsanordnung (4) im jeweiligen Zustand halten können, indem ein weiterer Zufluss oder Abfluss des Druckfluids unterbrochen wird. Die Halteventile (12, 14) sind als unbetätigt-geschlossen ausgeführt. Dies bedeutet, dass die Halteventile (12, 14) in ihrer Ruhelage geschlossen sind. So muss nur kurzfristig während der Schaltung Energie für die Betätigung der Kupplungsanordnung (4) zugeführt werden. The 1 shows a clutch actuating device according to the invention ( 2 ), wherein the coupling arrangement ( 4 ) is designed in this case as a double clutch of a transmission. The two partial clutches of the double clutch ( 4 ) are independent of the two control valves ( 6 . 8th ). These serve to regulate a certain fluid pressure in the coupling parts of the coupling arrangement ( 4 ) and are via feeder channels ( 10 ) with the parts of the coupling arrangement ( 4 ) connected. The supply channels are by holding valves ( 12 . 14 ) which disconnects the clutch assembly ( 4 ) in each state can be stopped by another inflow or outflow of the pressurized fluid is interrupted. The holding valves ( 12 . 14 ) are executed as unactuated-closed. This means that the holding valves ( 12 . 14 ) are closed in their rest position. Thus, only for a short time during the circuit energy for the actuation of the clutch assembly ( 4 ).

Über ein Betätigungsventil (16), das an der gemeinsamen Druckversorgung (18) hängen kann, werden zur Kupplungsbetätigung erst die Halteventile (12, 14) geöffnet und der Druck über die Regelventile (6, 8) eingeregelt. Dazu leitet das Betätigungsventil (16) Fluiddruck aus der zentralen Druckversorgung (18) über Betätigungskanäle (28) zu den Halteventilen (12, 14). Das Betätigungsventil (16) wird anschließend wieder entlüftet, damit die Halteventile (12, 14) schließen und kein Fluiddruck mehr zugeführt werden muss. Die Entlüftung des Betätigungsventils findet hier über die mittlere Schaltstellung des Betätigungsventils (16) statt, welches als 3/3-Wegeventil ausgeführt ist. Anschließend wird das Betätigungsventil (16) nicht weiter aktiviert und damit geschlossen. Das Betätigungsventil ist deshalb als unbetätigtgeschlossen ausgeführt. Via an actuation valve ( 16 ) connected to the common pressure supply ( 18 ), only the holding valves ( 12 . 14 ) and the pressure via the control valves ( 6 . 8th ). For this purpose, the actuating valve ( 16 ) Fluid pressure from the central pressure supply ( 18 ) via actuating channels ( 28 ) to the holding valves ( 12 . 14 ). The actuation valve ( 16 ) is then vented again, so that the holding valves ( 12 . 14 ) and no fluid pressure must be supplied. The venting of the actuating valve takes place here via the middle switching position of the actuating valve ( 16 ), which is designed as a 3/3-way valve. Subsequently, the actuating valve ( 16 ) not activated and thus closed. The actuation valve is therefore designed as inoperative closed.

Zur Erhöhung der Betriebssicherheit ist zusätzlich eine Sicherheitsvorrichtung (20) verbaut, die einen permanent gefüllten Druckspeicher (22) aufweist. Er wird von der zentralen Druckversorgung (18) befüllt und über ein Rückschlagventil (24) abgesichert. Außerdem beinhaltet die Sicherheitsvorrichtung (20) ein Sicherheitsventil (26), welches hier durch ein 2/2-Wegeventil und unbetätigt-geöffnet ausgeführt ist. Um die Kupplungsanordnung (4) betätigen zu können, muss das Sicherheitsventil (26) aktiv geschlossen gehalten werden. Im Fehlerfall kann das Sicherheitsventil (26) geöffnet werden, die Halteventile (12, 14) öffnen und damit fällt der Druck in den Zuleitungskanälen (10), so dass die Kupplungsvorrichtung (4) öffnet. Damit ist das Getriebe in einem sicheren Zustand. Ein sicherheitskritisches Blockieren des Getriebes ist somit ausgeschlossen. Ebenso führt ein Zusammenbrechen der Spannungsversorgung zum Öffnen der Kupplungsvorrichtung (4) und damit zum sicheren Zustand des Getriebes. To increase operational safety, a safety device ( 20 ), which is a permanently filled accumulator ( 22 ) having. He is from the central pressure supply ( 18 ) and via a check valve ( 24 ) secured. In addition, the security device ( 20 ) a safety valve ( 26 ), which is executed here by a 2/2-way valve and un-opened. To the clutch assembly ( 4 ), the safety valve ( 26 ) are actively kept closed. In case of error, the safety valve ( 26 ), the holding valves ( 12 . 14 ) and thus the pressure in the supply channels ( 10 ), so that the coupling device ( 4 ) opens. This ensures that the gearbox is in a safe condition. A safety-critical blocking of the transmission is thus excluded. Likewise, a collapse of the power supply to open the coupling device ( 4 ) and thus to the safe state of the transmission.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22: Kupplungsbetätigungsvorrichtung Clutch Actuator
44: Kupplungsanordnung clutch assembly
66: erstes Regelventil first control valve
88th: zweites Regelventil second control valve
1010: Zuleitungskanäle supply channels
1212: erstes Halteventil first holding valve
1414: zweites Halteventil second holding valve
1616: Betätigungsventil actuation valve
1818: Druckversorgung pressure supply
2020: Sicherheitsvorrichtung safety device
2222: Druckspeicher accumulator
2424: Rückschlagventil check valve
2626: Sicherheitsventil safety valve
2828: Betätigungskanäle operating channels

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012222206 [0003]

Claims

Clutch actuating device ( 2 ) for actuating at least one first actuatable clutch arrangement ( 4 ), which can be acted upon by pressurized fluid, which via at least one first pressure supply ( 18 ), wherein between the first coupling arrangement ( 4 ) and the pressure supply ( 18 ) at least one holding valve ( 12 . 14 ), which is designed to maintain a working pressure of the pressurized fluid in the closed state, characterized in that between the pressure supply ( 18 ) and the at least one holding valve ( 12 . 14 ) at least one control valve ( 6 . 8th ) for controlling the fluid pressure in the clutch assembly ( 4 ) via at least one supply channel ( 10 ), at least one actuation valve ( 16 ) for actuating the at least one holding valve ( 12 . 14 ), wherein the at least one actuating valve ( 16 ) via at least one actuating channel ( 28 ) with the holding valves ( 12 . 14 ) and between the pressure supply ( 18 ) and the actuating channels ( 28 ) additionally at least one safety device ( 20 ) is arranged to increase the reliability, which is a bypass of the at least one actuating valve ( 16 ).

Clutch actuating device ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the safety device ( 20 ) at least one accumulator ( 22 ), a check valve ( 24 ) and at least one safety valve ( 26 ) having.

Clutch actuating device ( 2 ) according to claim 2, characterized in that the safety valve ( 26 ) of the type is unactuated-open.

Clutch actuating device ( 2 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the safety valve ( 26 ) is a 2/2-way valve.

Clutch actuating device ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuating valve ( 16 ) is a 3/3-way valve.

Clutch actuating device ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling arrangement ( 4 ) is designed as a double clutch.

Clutch actuating device ( 2 ) according to claim 2, 3, 4, 5 or 6, characterized in that the pressure accumulator ( 22 ) is permanently filled.

Method for increasing the operational reliability when using a clutch actuating device ( 2 ) according to one of claims 1 to 7, comprising the steps: - a fault is detected - at least one safety valve ( 26 ) is opened, whereby at least one holding valve ( 12 . 14 ) opens - the pressure in the supply channels ( 10 ) drops off - the clutch assembly ( 4 ) is opened, whereby a secure state of the clutch assembly ( 4 ) is achieved.

Method for increasing the operational reliability when using a clutch actuating device ( 2 ) according to claim 8, characterized in that during the fault, the actuating valve ( 16 ) the inflow and outflow of the pressurized fluid in the actuation channels ( 28 ) via the actuating valve ( 16 ) locks.