-
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Betätigungsvorrichtung für ein formschlüssiges Schaltelement eines Getriebes gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
-
Aus der Praxis bekannte Getriebe von Fahrzeugantriebssträngen sind zur Darstellung verschiedener Übersetzungen üblicherweise mit form- und/oder reibschlüssigen Schaltelementen zum Zu- und Abschalten von Übersetzungen ausgebildet. Formschlüssige Schaltelemente sind meist als Klauenschaltelemente ausgeführt, die über Klauenventile von hydraulischen Betätigungsvorrichtungen der Getriebe mit Betätigungsdruck beaufschlagbar sind. Solche Klauenventile stellen physikalisch betrachtet sogenannte hydraulische Schalter dar, über die der Betätigungsdruck innerhalb kurzer Betriebszeiten in Richtung eines Schaltelementes führbar ist oder die Betätigung eines Schaltelementes in gewünschtem Umfang mit kurzen Steuer- und Regelzeiten abschaltbar ist. Bei der Betätigung solcher Klauenventile werden einer Hydraulikfluid zur Verfügung stellenden Hydraulikpumpe für einen bestimmbaren Zeitraum, beispielsweise für 10 bis 20 Millisekunden, sehr hohe hydraulische Leistungen entnommen. Durch die hohe Entnahme treten im Normalfall, wie nachfolgend näher beschrieben, unerwünschte Anregungen im Verlauf eines Systemdrucks, vorzugsweise in Form von Druckspitzen, auf, die neben einem Ausfall der Hydraulikpumpe auch Schädigungen bzw. einen Ausfall von Dichteinrichtungen bewirken können. Zusätzlich sind auch Schädigungen und Ausfallerscheinungen im Bereich von Verbindungsleitungen, der Klauenschaltelemente selbst sowie unerwünschte Beeinflussungen anderer hydraulisch versorgter Systemteile durch ausgelöste Veränderungen von Kupplungsdrücken, Wandlerdrücken und dergleichen möglich.
-
Bei Vorliegen einer Anforderung zum Betätigen eines vorzugsweise formschlüssigen Schaltelementes wird bei aus der Praxis bekannten Vorgehensweisen ein Betätigungsdruck bzw. Systemdruckniveau zunächst auf das für die Verstellung des Schaltelementes erforderliche Druckniveau angehoben. Typischerweise wird das Schaltelement mit dem maximalen Systemdruck beaufschlagt, um das Schaltelement bzw. die Klaue wunschgemäß in der kürzest möglichen Zeit einzulegen. Dies ist erforderlich, da formschlüssige Schaltelemente üblicherweise den für die Zuschaltung eines Klauenschaltelementes erforderlichen Betriebszustand, nämlich einen im Wesentlichen lastfreien und nahezu synchronen Betriebszustand, nur innerhalb eines begrenzten Zeitfensters aufweisen. Ist das für die Zuschaltung des formschlüssigen Schaltelementes bzw. des Klauenschaltelementes erforderliche Betätigungsdruckniveau erreicht, erfolgt der Stellbefehl für das vorzugsweise als Magnetventil ausgeführte Klauenventil, das nach Ablauf einer Verzögerungszeit von ca. 10 Millisekunden umschaltet. Nach dem Umschalten des Klauenventiles liegt der Betätigungsdruck im Bereich einer Druckkammer des Klauenschaltelementes an. Dies führt wiederum dazu, dass das Klauenschaltelement bzw. ein Betätigungskolben des Klauenschaltelementes ausgehend von seiner ersten Endstellung in Richtung seiner zweiten Endstellung verschoben wird. Dabei vergrößert sich das Volumen der mit Betätigungsdruck beaufschlagten und vom Betätigungskolben des Klauenschaltelementes begrenzten Druckkammer und das in die Druckkammer einströmende Hydraulikfluidvolumen erzeugt eine hohe Durchflussstörung im Systemdruck führenden Bereich der hydraulischen Betätigungsvorrichtung eines Getriebes und verursacht einen kurzzeitigen Einbruch im Verlauf des Systemdrucks.
-
Erreicht der Betätigungskolben seine zweite Endstellung und schlägt an den Endanschlag an, tritt im Systemdruckverlauf eine Druckspitze auf, die wiederum zu einer hohen Anregung des Hydrauliksystems bzw. der hydraulischen Betätigungsvorrichtung führt. Aufgrund der hohen Anregung stellt sich ein Einschwingen in Richtung des zu Beginn des Verstellvorganges des Klauenschaltelementes angeforderten Betätigungsdruckniveaus mit weiteren Druckspitzen ein, deren Amplituden geringer sind als die Amplitude der beim Erreichen der zweiten Endstellung des Betätigungskolbens auftretenden Druckspitze.
-
Problematisch dabei ist, dass ein Systemdruckventil, in dessen Bereich der Systemdruck eingestellt wird, auf den während der Verstellung des Betätigungsdruckes auftretenden Systemdruckeinbruch reagiert und zur Anhebung des Systemdrucks den zugehörigen Drosselquerschnitt verringert. Aus diesem Grund ist das Systemdruckventil bei Erreichen der zweiten Endstellung des Betätigungskolbens des Klauenschaltelementes zu stark abgedrosselt, um das Auftreten der unerwünscht hohen Druckspitze bei Erreichen der zweiten Endstellung in ausreichendem Umfang ausgleichen zu können.
-
Zur Vermeidung derartiger die Funktionsweise eines Getriebes nachhaltig beeinträchtigenden Anregungen im Systemdruckverlauf besteht beispielsweise die Möglichkeit, ein hochdynamisches, schnellschaltendes Sicherheitsventil im Systemdruck führenden Bereich eines Hydrauliksystems einer Getriebeeinrichtung vorzusehen.
-
Nachteilig dabei ist jedoch, dass derartige Sicherheitsventile einen zusätzlichen Bauteilaufwand darstellen und zur Umsetzung der gewünscht hohen Dynamik entsprechend groß auszulegen sind.
-
Eine weitere Möglichkeit zur Vermeidung der unerwünschten Druckspitzen bzw. Anregungen des Systemdrucks stellen zusätzliche Kapazitäten in Form von Speichern im Systemdruck führenden Bereich eines Getriebes dar. Derartige Pulsationsdämpfer werden zum Teil aus Kunststoff gefertigt und direkt im Bereich der Hydraulikpumpe verbaut. Abweichend hierzu existieren auch klassische Feder-Kolben-Speicher, mittels welchen Druckspitzen ausgleichbar sind.
-
Diese Lösungen sind jedoch nachteilhafterweise wiederum durch einen erhöhten Bauteilaufwand gekennzeichnet. Des Weiteren verschlechtern die zur Verringerung von Druckspitzen im Systemdruck führenden Bereich vorgesehenen Feder-Kolben-Speicher eine Systemdruckdynamik, da die Funktion der Feder-Kolben-Speicher eine Spontaneität der Ansteuerung aufgrund eines langsameren Systemdruckaufbaus herabsetzt.
-
Bei einer weiteren aus der Praxis bekannten Vorgehensweise wird zum Betätigen eines formschlüssigen Schaltelementes eines Getriebes ein Betätigungsdruck des formschlüssigen Schaltelementes bei Vorliegen einer Anforderung zum Betätigen des formschlüssigen Schaltelementes im Bereich eines Kolbens des Schaltelementes, der zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung verschiebbar ausgeführt ist, angelegt und der Betätigungskolben in Abhängigkeit der vorliegenden Anforderung dadurch in Richtung seiner ersten oder seiner zweiten Endstellung geführt, die jeweils mit einem geschlossenen Betriebszustand des Schaltelementes bzw. mit einem geöffneten Betriebszustand des Schaltelementes korrespondieren.
-
Der am Betätigungskolben anliegende Betätigungsdruck wird vor Erreichen der ersten Endstellung oder vor Erreichen der zweiten Endstellung des Betätigungskolbens reduziert und eine Anregung im Verlauf des Betätigungsdruckes bei Erreichen der ersten Endstellung oder bei Erreichen der zweiten Endstellung des Betätigungskolbens im Vergleich zu den vorbeschriebenen Vorgehensweisen reduziert. Damit sind Schädigungen bzw. ein Ausfallen einer Hydraulikpumpe, von Dichteinrichtungen, von Verbindungsleitungen und/oder eines formschlüssigen Schaltelementes bzw. eines Klauenschaltelementes selbst sowie unerwünschte Beeinflussungen anderer hydraulisch versorgter Systemteile eines Getriebes vermeidbar.
-
Diese Vorgehensweise ist jedoch im Rahmen der während der Betätigung eines Klauenschaltelementes auftretenden Verstellgeschwindigkeiten des Betätigungskolbens und der üblichen Abtastzeiten im Getriebe oftmals schwierig zu bewerkstelligen, zumal ein am Betätigungskolben jeweils angreifender Betätigungsdruck optimalerweise erst kurz vor dem Anschlagen des Kolbens am mechanischen Anschlag entsprechend zu reduzieren ist, um die Betätigung des Klauenschaltelementes nicht zu früh zu dämpfen.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Betätigungsvorrichtung für ein formschlüssiges Schaltelement eines Getriebes zur Verfügung zu stellen, mittels der ein formschlüssiges Schaltelement in gewünschtem Umfang betätigbar ist und mit der die aus der Praxis bekannten vorbeschriebenen Nachteile vermeidbar sind.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
-
Die erfindungsgemäße hydraulische Betätigungsvorrichtung für ein formschlüssiges Schaltelement eines Getriebes umfasst einen Zylinder, in dem ein Kolben zwischen einer ersten Endstellung, die mit einem geschlossenen Betriebszustand des Schaltelementes korrespondiert, und einer zweiten Endstellung, die mit einem geöffneten Betriebszustand des Schaltelementes korrespondiert, verschiebbar angeordnet ist. Der Kolben ist durch Anlegen eines Betätigungsdruckes im Bereich einer ersten Wirkfläche, die mit dem Zylinder einen ersten Druckraum begrenzt, in Richtung der ersten Endstellung verschiebbar, während der Kolben durch Anlegen des Betätigungsdruckes im Bereich einer zweiten Wirkfläche, die mit dem Zylinder einen zweiten Druckraum begrenzt, in Richtung einer zweiten Endstellung verstellbar ist.
-
Erfindungsgemäß ist der Kolben als Stufenkolben ausgeführt und begrenzt mit dem Zylinder einen weiteren Druckraum, der mit dem ersten Druckraum und/oder mit dem zweiten Druckraum über wenigstens eine Hydraulikleitung zumindest über einen definierten Stellweg des Kolbens verbunden ist, wobei sich das Volumen des weiteren Druckraumes während einer Stellbewegung des Kolbens in Richtung der ersten Endstellung verkleinert und während einer Stellbewegung des Kolbens in Richtung der zweiten Endstellung vergrößert und die Verbindung zwischen dem weiteren Druckraum und dem ersten Druckraum und/oder dem zweiten Druckraum in der ersten Endstellung des Kolbens durch den Zylinder zumindest teilweise gesperrt ist, und wobei ein Sperrgrad der Verbindung zwischen dem weiteren Druckraum und dem ersten Druckraum und/oder dem zweiten Druckraum durch den Zylinder ab einem definierten Stellweg des Kolben vor Erreichen der ersten Endstellung bis hin zur ersten Endstellung zunimmt.
-
Damit wird auf konstruktiv einfache Art und Weise erreicht, dass bei einer Stellbewegung des Kolbens in Richtung der ersten Endstellung und damit in Richtung des geschlossenen Betriebszustandes des Schaltelementes Hydraulikfluid aus dem weiteren Druckraum in Richtung des ersten Druckraumes und/oder in Richtung des zweiten Druckraumes ausgeschoben wird. Da der Sperrgrad der Verbindung zwischen dem weiteren Druckraum und dem ersten Druckraum und/oder dem zweiten Druckraum durch den Zylinder ab dem definierten Stellweg des Kolbens vor Erreichen der ersten Endstellung bis hin zur ersten Endstellung zunimmt, wird eine Drosselung des aus dem weiteren Druckraum auszuführenden Hydraulikfluides bewirkt, die somit kurz vor Erreichen der ersten Endstellung des Kolbens auftritt und mit weiter zunehmendem Stellweg in Richtung der Endstellung größer wird. Die Stellbewegung des Kolbens wird damit in Richtung der ersten Endstellung des Kolbens in gewünschtem Umfang ohne zusätzlichen Steuer- und Regelaufwand gedämpft bzw. reduziert und die aus der Praxis bekannten Nachteile werden alle auf konstruktiv einfach und kostengünstige Art und Weise vermieden.
-
Bei einer einfach betreibbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungsvorrichtung ist der Flächeninhalt der zweiten Wirkfläche größer als der Flächeninhalt der weiteren Wirkfläche.
-
Umfasst die den zweiten Druckraum mit dem weiteren Druckraum verbindenden Hydraulikleitung einen sich im Wesentlichen in axialer Richtung des Kolbens im Kolben erstreckenden ersten Abschnitt und einen vom ersten Leitungsabschnitt in Richtung des weiteren Druckraumes führenden und in diesen mündenden zweiten Leitungsabschnitt, wobei der Strömungsquerschnitt des ersten Leistungsabschnitts zur Darstellung einer Drosselung im Bereich der Hydraulikleitung vorzugsweise größer als der Strömungsquerschnitt des zweiten Leitungsabschnittes ist, ist die hydraulische Betätigungsvorrichtung mit geringem Aufwand auf einfache und kostengünstige Art und Weise herstellbar.
-
Eine konstruktiv einfache und mit geringem Steuer- und Regelaufwand betreibbare Ausführungsform der erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die den ersten Druckraum mit dem weiteren Druckraum verbindenden Hydraulikleitung einen sich im Wesentlichen in axialer Richtung des Kolbens im Kolben erstreckenden ersten Abschnitt und einen vom ersten Leitungsabschnitt in Richtung des in den weiteren Druckraum mündenden zweiten Leitungsabschnitt umfasst.
-
Die Summe der Flächeninhalte der zweiten Wirkfläche und der weiteren Wirkfläche entspricht bei einer in gewünschtem Umfang betreibbaren Ausführungsform der erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungsvorrichtung dem Flächeninhalt der ersten Wirkfläche.
-
Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungsvorrichtung angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden.
-
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungsvorrichtung 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 Längsschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungsvorrichtung in einem ersten Betriebszustand;
-
2 eine 1 entsprechende Darstellung der Betätigungsvorrichtung gemäß 1 in einem zweiten Betriebszustand;
-
3 eine 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform der hydraulischen Betätigungsvorrichtung in einem ersten Betriebszustand; und
-
4 die hydraulische Betätigungsvorrichtung gemäß 3 in einem zweiten Betriebszustand.
-
1 zeigt eine stark schematisierte Längsschnittansicht einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung 1 für ein formschlüssiges Schaltelement 2 eines nicht näher dargestellten Getriebes bzw. eines Fahrzeuggetriebes mit einem Zylinder 3, in dem ein Kolben 4 zwischen einer in 2 gezeigten ersten Endstellung, die mit einem geschlossenen Betriebszustand des Schaltelementes 2 korrespondiert, und einer in 1 gezeigten zweiten Endstellung, die mit einem geöffneten Betriebszustand des Schaltelementes 2 korrespondiert, verschiebbar angeordnet ist. Dabei sind Klauenverzahnungen 25, 26 von Schaltelementhälften 14, 28 des formschlüssigen Schaltelementes 2 in geschlossenem Betriebszustand des formschlüssigen Schaltelementes 2 miteinander in Eingriff, während die Klauenverzahnungen 25, 26 des formschlüssigen Schaltelementes 14 in geöffnetem Betriebszustand des formschlüssigen Schaltelementes 2 außer Eingriff sind. Hierfür ist die Schaltelementhälfte 14 des formschlüssigen Schaltelementes 2 gemeinsam mit dem Kolben 4 gegenüber dem Zylinder 3 und der weiteren Schaltelementhälfte 28 in axialer Richtung verschiebbar. Des Weiteren ist die Schaltelementhälfte 14 über eine Führungsverzahnung 27 drehfest mit dem Zylinder 3 gekoppelt.
-
Der Kolben 4 ist durch Anlegen eines Betätigungsdruckes p_B im Bereich einer ersten Wirkfläche 5, die mit dem Zylinder 3 einen ersten Druckraum 6 begrenzt, in Richtung der ersten Endstellung verschiebbar. Im Unterschied hierzu wird der Kolben 4 durch Anlegen des Betätigungsdruckes p_B im Bereich einer zweiten Wirkfläche 7 des Kolbens 4, die mit dem Zylinder 3 einen zweiten Druckraum 8 begrenzt, in Richtung der zweiten Endstellung des Kolbens 4 verschoben. Der Kolben 4 ist als Differenzdruckkolben bzw. Stufenkolben ausgeführt und begrenzt mit dem Zylinder 3 einen weiteren Druckraum 9, der mit dem zweiten Druckraum 8 über eine Hydraulikleitung 10 über einen definierten Stellweg des Kolbens 4 verbunden ist. Dabei verkleinert sich das Volumen des weiteren Druckraumes 9 während einer Stellbewegung des Kolbens 4 in Richtung der ersten Endstellung und vergrößert sich während einer Stellbewegung des Kolbens 4 in Richtung der zweiten Endstellung.
-
Die den zweiten Druckraum 8 mit dem weiteren Druckraum 9 verbindende Hydraulikleitung 10 umfasst einen sich im Wesentlichen in axialer Richtung des Kolbens 4 im Kolben 4 erstreckenden ersten Abschnitt 10A und einen vom ersten Leitungsabschnitt 10A in Richtung des weiteren Druckraumes 9 führenden und in diesen mündenden zweiten Leitungsabschnitt 10B, wobei der Strömungsquerschnitt des ersten Leitungsabschnittes 10A vorzugsweise größer als der Strömungsquerschnitt des zweiten Leitungsabschnittes 10B ist.
-
Die Verbindung zwischen dem weiteren Druckraum 9 und dem zweiten Druckraum 8 ist in der in 2 gezeigten ersten Endstellung des Kolbens 4 durch den Zylinder 3 teilweise gesperrt, wobei ein Sperrgrad der Verbindung zwischen dem weiteren Druckraum 9 und dem zweiten Druckraum 8 durch den Zylinder 3 ab einem definierten Stellweg des Kolbens 4 vor Erreichen der ersten Endstellung bis hin zur ersten Endstellung zunimmt.
-
Während einer Betätigung des Kolbens 4 ausgehend von der in 1 gezeigten zweiten Endstellung in Richtung der in 2 dargestellten zweiten Endstellung wird der Betätigungsdruck p_B über eine Hydraulikleitung 11 und einen hydraulischen Drehübertrager 30 im Bereich des ersten Druckraumes 6 und somit an der ersten Wirkfläche 5 des Kolbens 4 angelegt. Gleichzeitig wird der zweite Kolbenraum 8 über eine weitere Hydraulikleitung 12 und einen hydraulischen Drehübertrager 31 mit einem Niederdruckbereich verbunden, der vorliegend einem Ölsumpf des Getriebes entspricht und in dessen Bereich ein Betriebsdruck p∞ vorliegt, der im Wesentlichen dem Umgebungsdruck des Getriebes entspricht,. Aufgrund der Stellbewegung des Kolbens 4 ausgehend von der zweiten Endstellung in Richtung der ersten Endstellung wird das im zweiten Druckraum 8 vorhandene Hydraulikfluidvolumen über die weitere Hydraulikleitung 12 in Richtung des Niederdruckbereiches ausgeführt. Zusätzlich wird auch das im Bereich des weiteren Druckraumes 9 vorhandene Hydraulikfluidvolumen aufgrund der Volumenverkleinerung des weiteren Druckraumes 9 über die Hydraulikleitung 10 aus diesem in Richtung des zweiten Druckraumes 8 ausgeführt und von dort in Richtung des Niederdruckbereiches weitergeleitet.
-
Mit zunehmendem Stellweg des Kolbens 4 in Richtung der ersten Endstellung überdeckt der Zylinder 3 einen Mündungsbereich 13 der Hydraulikleitung 10 in den weiteren Druckraum 9 immer stärker, womit der über die Hydraulikleitung 10 aus dem weiteren Druckraum 9 in Richtung des zweiten Druckraumes 8 geführte Hydraulikfluidvolumenstrom gedrosselt wird. Aus der Drosselung des aus dem weiteren Druckraum 9 ausführbaren Hydraulikfluidvolumenstromes resultiert ein Druckanstieg im Bereich des weiteren Druckraumes 9 und dadurch letztendlich die gewünschte Drosselung bzw. Dämpfung der Stellgeschwindigkeit des Kolbens 4 in Richtung der ersten Endstellung.
-
Ein den Kolben 4 mit dem Zylinder 3 und mit einer Schaltelementhälfte 14 des formschlüssigen Schaltelementes 2 verbindender Mitnahmebolzen 15 ist in einem Langloch 16 des Zylinders 3 angeordnet und definiert gemeinsam mit dem Zylinder 3 sowohl die erste Endstellung als auch die zweite Endstellung des Kolbens 4. Dabei liegt der Mitnahmebolzen 15 in der ersten Endstellung des Kolbens 4 an einem ersten Ende 17 des Langloches 16 und in der zweiten Endstellung an einem gegenüberliegenden Ende 18 des Langloches 16 des Zylinders 3 an.
-
Um eine Verstellung des Kolbens 4 ausgehend von der ersten Endstellung in Richtung der zweiten Endstellung mit möglichst geringen Verzögerungen im Vergleich zur Verstellung des Kolbens 3 ausgehend von der zweiten Endstellung in Richtung der ersten Endstellung umsetzen zu können, wird der Mündungsbereich 13 der Hydraulikleitung 10 bei dem in 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 1 durch den Zylinder 3 in der ersten Endstellung des Kolbens 4 nicht vollständig gesperrt bzw. überdeckt. Damit ist der Kolben 4 bei einer Verstellung des Kolbens 4 ausgehend von der ersten Endstellung in Richtung der zweiten Endstellung des Kolbens 4 im Bereich der zweiten Wirkfläche 7 des Kolbens 4 und zusätzlich auch im Bereich einer zusätzlichen Wirkfläche 19 des Kolbens 4, die mit dem Zylinder 3 den weiteren Druckraum 9 begrenzt, mit Betätigungsdruck p_B beaufschlagbar, während der erste Druckraum 6 über die Hydraulikleitung 11 mit dem Niederdruckbereich verbunden wird.
-
Bei dem in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 1 ist die Summe der Flächeninhalte der ersten Wirkfläche 7 und der zusätzlichen Wirkfläche 19 gleich dem Flächeninhalt der ersten Wirkfläche 5. Dadurch wird erreicht, dass der Kolben 4 bei vollständig vom Zylinder 3 freigegebenem Mündungsbereich 13 der Hydraulikleitung 10 und bei entsprechend eingestelltem Betätigungsdruck p_B mit etwa der gleichen Stellkraft in Richtung der zweiten Endstellung beaufschlagbar ist, wie dies bei einer Verstellung des Kolbens 4 in Richtung der ersten Endstellung der Fall ist.
-
In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht auch die Möglichkeit, den weiteren Druckraum 9 über mehrere Hydraulikleitungen 10 mit dem zweiten Druckraum 8 in vorbeschriebenem Umfang zu verbinden.
-
Ein zweites Ausführungsbeispiel der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 1 zeigen 3 und 4, das im Wesentlichen dem in 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbespiel der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 1 entspricht. Deshalb wird in der nachfolgenden Beschreibung im Wesentlichen lediglich auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsformen der hydraulischen Betätigungsvorrichtung näher eingegangen und bezüglich der weiteren Funktionsweise der hydraulischen Betätigungsvorrichtung gemäß 3 und 4 auf die vorstehende Beschreibung zu 1 und 2 verwiesen.
-
3 zeigt den Kolben 4 wiederum in der ersten Endstellung, während der Kolben 4 in 4 in der zweiten Endstellung dargestellt ist. Bei der zweiten Ausführungsform der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 1 ist der weitere Druckraum 9 über die Hydraulikleitung 10 in vorbeschriebenem Umfang mit dem zweiten Druckraum 8 verbunden. Darüber hinaus ist der weitere Druckraum 9 auch über eine zusätzliche Hydraulikleitung 20 mit dem ersten Druckraum 6 wirkverbunden. In der in 4 dargestellten zweiten Endstellung des Kolbens 4 ist ein Mündungsbereich 23 der zusätzlichen Hydraulikleitung 20 in den weiteren Druckraum teilweise vom Zylinder 3 überdeckt.
-
Die den ersten Druckraum 6 mit dem weiteren Druckraum 9 verbindende Hydraulikleitung 20 umfasst wiederum einen sich im Wesentlichen in axialer Richtung des Kolbens 4 im Kolben 4 erstreckenden ersten Leitungsabschnitt 20A und einen vom ersten Leitungsabschnitt 20A in Richtung des weiteren Druckraums 9 führenden und in diesen mündenden zweiten Leitungsabschnitt 20B, wobei der Strömungsquerschnitt des ersten Leitungsabschnittes 20A kleiner als der Strömungsquerschnitt des zweiten Leitungsabschnittes 20B ist.
-
Bei Vorliegen einer entsprechenden Anforderung zum Schließen des formschlüssigen Schaltelementes 2 wird der Kolben 4 im Bereich seiner ersten Wirkfläche 5 mit Betätigungsdruck p_B beaufschlagt, womit sich der Kolben 4 aus der in 4 dargestellten zweiten Endstellung in Richtung der in 3 gezeigten ersten Endstellung bewegt. Diese Stellbewegung des Kolbens 4 bewirkt eine Reduzierung des Volumens des weiteren Druckraumes 9, weshalb das im weiteren Druckraum 9 vorhandene Hydraulikfluid zunehmend über die zusätzliche Hydraulikleitung 20 in Richtung des ersten Druckraumes 6 ausgeschoben wird. Zusätzlich wird auch Hydraulikfluid aus dem weiteren Druckraum 9 über die Hydraulikleitung 10 in Richtung des zweiten Druckraumes 8 ausgeführt. Kurz vor Erreichen der ersten Endstellung des Kolbens 4 wird der Mündungsbereich 23 wieder durch den Zylinder 3 überdeckt, womit die Rückströmung des Hydraulikfluids aus dem weiteren Druckraum 9 in Richtung des ersten Druckraumes 6 gedrosselt wird. Daraus resultiert kurz vor Erreichen der ersten Endstellung des Kolbens 4 ein Druckanstieg im weiteren Druckraum 9 und die Stellbewegung des Kolbens 4 wird in gewünschtem Umfang abgebremst.
-
Die zweite Ausführungsform der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 1 gemäß 3 und 4 bieten darüber hinaus den Vorteil, dass der zur Erzeugung des Betätigungsdruckes p_B von einer Hydraulikquelle zu liefernde Ölstrom aufgrund der durch die Stellbewegung des Kolbens 4 in Richtung der ersten Endstellung verursachten Rückströmung von Hydraulikfluid aus dem weiteren Druckraum 9 in den ersten Druckraum 6 kleiner auslegbar ist. Damit ist eine Belastung der Hydraulikquelle während der Betätigung des Kolbens 4 verringert und es treten Systemdruckeinbrüche während der Verstellung des Kolbens 4 und damit des formschlüssigen Schaltelementes 2 in geringerem Umfang auf.
-
Die am Kolben 4 während einer Verstellung des Kolbens in Richtung der ersten Endstellung des Kolbens 4 angreifende Betätigungskraft entspricht Im quasistationären Zustand der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 1 gemäß 3 und 4, zu dem die Stellgeschwindigkeit des Kolbens 4 im Wesentlichen konstant ist, dem Produkt aus dem Betätigungsdruck p_B und dem Flächeninhalt der ersten Wirkfläche 5. Die Betätigungskraft ist auch gleich der Summe aus dem Produkt des Drucks im weiteren Druckraum 9 und dem Flächeninhalt der zusätzlichen Wirkfläche 19 des Kolbens 4 und dem Produkt des Drucks im zweiten Druckraum 8, der dann im Wesentlichen gleich dem Druck im Niederdruckbereich ist, und dem Flächeninhalt der zweiten Wirkfläche 8. Sind Leitungswiderstände im Bereich zwischen dem zweiten Druckraum 8 und dem Niederdruckbereich im Wesentlichen gleich null, ist auch der im zweiten Druckraum 8 wirkende im Wesentlichen null. Ist der Flächeninhalt der zusätzlichen Wirkfläche 19 kleiner als der Flächeninhalt der ersten Wirkfläche 5, ist der Druck im Bereich des weiteren Druckraumes 9 während einer Stellbewegung des Kolbens 4 in Richtung der ersten Endstellung immer größer als der Betätigungsdruck p_B. Stehen die beiden Druckräume 9 und 6 über die zusätzliche Hydraulikleitung 20 miteinander in Verbindung, erfolgt die gewünschte Rückströmung aus dem weiteren Druckraum 9 in Richtung des ersten Druckraumes 6.
-
In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht auch die Möglichkeit, dass die hydraulischen Betätigungsvorrichtung 1 gemäß 3 und 4 nur mit der zusätzlichen Hydraulikleitung 20, d. h. ohne die Hydraulikleitung 10 ausgeführt ist. Auch bei einer Ausgestaltung der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 1 ohne die Hydraulikleitung 10 ist die Stellbewegung des Kolbens 4 in gewünschtem Umfang vor Erreichen der ersten Endstellung des Kolbens 4 reduzierbar und in einem für die Vermeidung der aus der Praxis bekannten Nachteile erforderlichen Umfang dämpfbar.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- hydraulische Betätigungsvorrichtung
- 2
- formschlüssiges Schaltelement
- 3
- Zylinder
- 4
- Kolben
- 5
- erste Wirkfläche
- 6
- erster Druckraum
- 7
- zweite Wirkfläche
- 8
- zweiter Druckraum
- 9
- weiterer Druckraum
- 10
- Hydraulikleitung
- 10A, B
- Leitungsabschnitt
- 11
- Hydraulikleitung
- 12
- weitere Hydraulikleitung
- 13
- Mündungsbereich der Hydraulikleitung 10
- 14
- Schaltelementhälfte des formschlüssigen Schaltelementes
- 15
- Mitnahmebolzen
- 16
- Langloch
- 17
- erstes Ende des Langloches
- 18
- zweites Ende des Langloches
- 19
- zusätzliche Wirkfläche des Kolbens
- 20
- zusätzliche Hydraulikleitung
- 20A, B
- Leitungsabschnitt
- 21, 22
- hydraulischer Drehübertrager
- 23
- Mündungsbereich der zusätzlichen Hydraulikleitung
- 25, 26
- Klauenverzahnung
- 27
- Führungsverzahnung
- 28
- Schaltelementhälfte des formschlüssigen Schaltelementes
- p_B
- Betätigungsdruck
- p∞
- Druck des Niederdruckbereiches
