DE102015200805A1

DE102015200805A1 - Hydraulisches Betätigungssystem

Info

Publication number: DE102015200805A1
Application number: DE102015200805.3A
Authority: DE
Inventors: Marco Grethel; Dominik Herkommer; Markus Baehr
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-01-20
Filing date: 2015-01-20
Publication date: 2016-07-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Betätigungssystem mit einem Pumpenaktor als Geber mit einer aus einem Reservoir Hydraulikmedium fördernden Pumpe, einem Nehmerzylinder und einer zwischengeschalteten hydraulischen Leitung. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen der Pumpe und dem Nehmerzylinder eine Ventileinrichtung angeordnet ist, die über eine Antriebsverbindung zwischen der Pumpe und einem Antriebsmotor für die Pumpe so mit einer Deaktivierungseinrichtung gekoppelt ist, dass drehrichtungsabhängig eine Kraft und ein Betätigungsweg auf die Deaktivierungseinrichtung aufgeprägt werden können.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Betätigungssystem mit einem Pumpenaktor als Geber mit einer aus einem Reservoir Hydraulikmedium fördernden Pumpe, einem Nehmerzylinder und einer zwischengeschalteten hydraulischen Leitung. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Aktor, speziell einen Pumpenaktor zum Einsatz als Kupplungsaktor in Kraftfahrzeugen.
Solche Pumpaktoren für Kupplungen bestehen im Wesentlichen aus einer normalen Verdrängerpumpe mit konstantem Volumenstrom. Beim Halten eines Drucks, also bei der Betätigung der Kupplung, treten unerwünschte Leckagen auf und der Haltestrom bei einer elektrisch angetriebenen Pumpe steigt. Um diese Nachteile zu vermeiden, kann ein zusätzliches Ventil eingebaut werden, welches jedoch mit einer eigenen kostenintensiven Ansteuerung versehen werden muss. Weitere Kostentreibe sind dabei der Magnet und die Spule.
Daher besteht die Aufgabe, diese Nachteile zu vermeiden.
Die Aufgabe wird durch ein automatisch betätigtes Dichtkonzept für die Haltephase der Kupplungsbetätigung zur Minimierung der Leckage (und damit die Stromaufnahme des Aktors) gelöst. Es wird also ein automatisches passives Ventil vorgestellt.
Die Aufgabe ist bei einem hydraulischen Betätigungssystem mit einem Pumpenaktor als Geber mit einer aus einem Reservoir Hydraulikmedium fördernden Pumpe, einem Nehmerzylinder und einer zwischengeschalteten hydraulischen Leitung, dadurch gelöst, dass zwischen der Pumpe und dem Nehmerzylinder eine Ventileinrichtung angeordnet ist, die über eine Antriebsverbindung zwischen der Pumpe und einem Antriebsmotor für die Pumpe so mit einer Deaktivierungseinrichtung gekoppelt ist, dass drehrichtungsabhängig eine Kraft und ein Betätigungsweg auf die Deaktivierungseinrichtung aufgeprägt werden können. Vorzugsweise wird über die Kopplung ein sogenanntes Vorsteuer-/Pilotventil betätigt, da hierfür kleine Wege und Kräfte ausreichend sind, um in einer Hauptventilstufe der Ventileinrichtung eine Deaktivierungsverriegelung gezielt zu entsperren.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des hydraulischen Betätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung ein Vorsteuerventil umfasst, das mechanisch an den Antriebsmotor für die Pumpe angebunden ist und in axialer Richtung oder achsparallel betätigt wird. Das Vorsteuerventil kann über die mechanische Anbindung an den Pumpenantrieb in axialer Richtung oder achsparallel auf einfache Art und Weise betätigt werden. Das Vorsteuerventil oder Pilotventil ist vorzugsweise als Rückschlagventil ausgeführt. Die Öffnung des Rückschlagventils wird gemäß einem Aspekt der Erfindung durch ein Moment beziehungsweise eine Kraft initiiert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des hydraulischen Betätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe in entgegengesetzten Förderrichtungen betreibbar ist. In einer ersten Förderrichtung fördert die Pumpe Hydraulikmedium aus dem Reservoir über die geöffnete Ventileinrichtung in den Nehmerzylinder. In einer zweiten Förderrichtung fördert die Pumpe Hydraulikmedium aus dem Nehmerzylinder über die geöffnete Ventileinrichtung zurück in das Reservoir.
Bei einem Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen hydraulischen Betätigungssystems ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass drehrichtungsabhängig eine Kraft und ein Betätigungsweg auf die Deaktivierungseinrichtung aufgeprägt werden. Die Ventileinrichtung, insbesondere das Vorsteuerventil, wird über die mechanische Anbindung an den Pumpenantrieb in axialer Richtung oder achsparallel betätigt.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls des Weiteren eine Kupplung mit einem vorab beschriebenen hydraulischen Betätigungssystem. Dabei ersetzt der Pumpenaktor einen herkömmlichen Geberzylinder.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines hydraulischen Betätigungssystems mit einer mechanisch/hydraulisch vorgesteuerten Deaktivierungsvorrichtung;
2 ein ähnliches hydraulisches Betätigungssystem wie in 1, jedoch mit einer achsparallelen Aktivierungsstange und
3 das hydraulische Betätigungssystem aus 1 mit einer detaillierten Darstellung der verwendeten Ventile.
In den 1 und 3 sind verschiedene Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen hydraulischen Betätigungssystems mit einem Antriebsmotor 1 vereinfacht dargestellt. Der Antriebsmotor 1 ist vorzugsweise als Elektromotor ausgeführt und wird verkürzt auch als E-Motor bezeichnet.
Der Antriebsmotor 1 dient zum Antrieb einer Pumpe 2, die als Reversierpumpe ausgeführt ist. An eine erste Seite der Pumpe 2 ist ein Behälter 11 angeschlossen, der ein Reservoir für ein Hydraulikmedium darstellt. An eine zweite Seite der Pumpe 2 ist eine Ventileinrichtung 22 angeschlossen, die eine Vorsteuerventilanordnung beziehungsweise Pilotventilanordnung 7 und eine Hauptventilanordnung 8 umfasst.
Die Ventilanordnungen 7, 8 werden verkürzt auch als Vorsteuerventil/Pilotventil und Hauptventil bezeichnet. Das hydraulische Betätigungssystem dient zum Betätigen einer Kupplung 10, die stark vereinfacht mit Hilfe eines Ersatzschaltbilds für die Kupplung und einen Kupplungsbetätigungskolben dargestellt ist.
Der Kupplungsbetätigungskolben ist in einem Nehmerzylinder 18 hin und her bewegbar aufgenommen. Die durch den Antriebsmotor 1 angetriebene Reversierpumpe 2 stellt einen Pumpenaktor 19 dar. Mit dem Pumpenaktor 19 kann die Kupplung 10 über den Nehmerzylinder 18 betätigt werden.
Die Ventileinrichtung 22 ist über eine Antriebsverbindung 24 mit einer Deaktivierungseinrichtung 25 gekoppelt. Die Deaktivierungseinrichtung 25 umfasst eine kombinierte Antriebswelle und Aktivierungsstange 3. Darüber hinaus umfasst die Deaktivierungseinrichtung 25 zwei Dreh/Schublagerungen 5, 6 für entgegengesetzte Drehrichtungen der kombinierten Antriebswelle und Aktivierungsstange 3.
In den 1 bis 3 sind an verschiedenen Positionen optionale Blenden 9a, 9b, 9c und 9d symbolisch dargestellt.
Die kombinierte Antriebswelle und Aktivierungsstange 3 erzeugt über geeignete geometrische Eigenschaften/Übersetzung 31, 32, zum Beispiel eine nicht gezeigte Schrägverzahnung, eine in Bezug auf die Antriebswelle axiale oder achsparallele Betätigungskraft 4, beziehungsweise einen entsprechenden Betätigungsweg 4.
Dabei kann die Drehzahl und Drehmomentübertragung vom E-Motor 1 zur Pumpe 2 derart gestaltet sein, dass diese über eine Verschiebbarkeit der Welle 3 in der Pumpe 2 und dem E-Motor 1 möglich ist.
Die Dreh-/Schublagerungen 5 und 6 lassen verlustarm die drehende Kraftübertragung auf eine vorzugsweise stehende Gegenlagerfläche zu. Diese Lager können als Gleit- oder Wälzlager ausgeführt sein. Allerdings ist darauf zu achten, dass für die Entriegelung genügend Drehmoment und somit über die Übersetzung genügend Axialkraft für die Betätigung zur Verfügung steht.
Dies kann über eine Mindestreibung oder vorteilhaft durch eine drehrichtungsabhängige Reibung erreicht werden. Ein Beispiel für eine solche drehrichtungsabhängige Reibung kann eine sogenannte Schlingfeder, die um die Antriebswelle angebracht ist, sein.
Über die Lagerstelle 5 wird das Vorsteuerventil 7 betätigt. Grundsätzlich ist es vorstellbar, dass die Lagerstelle 5 in den Kontaktbereich der Betätigungsstange 12 und dem Ventilkörper 14 gelegt wird. Weiterhin vorstellbar ist, dass auf die Lagerstelle 5 verzichtet wird und der Ventilkörper 14 die Schraub-/Rotationsbewegung mit macht und im Ventilgehäuse gelagert ist.
Die gezielte Freigabe eines Volumenstroms in den Vorsteuerdruckraum 17 des Hauptventils 8 und der damit verbundene Druckaufbau, sorgt für die gezielte Freigabe der hydraulischen/hydrostatischen Verbindung zwischen Pumpe 2 und Kupplungsgebilde 10. Die gezielte Deaktivierung der Kupplung ist jetzt möglich.
Für kleine erforderliche Volumenströme zwischen Pumpe und Kupplung, und umgekehrt, ist auch eine erfindungsgemäße Betätigung ohne Vorsteuerventil vorstellbar.
Die Lagerstelle 6 dient lediglich der Abstützung der Kraft, die in der Drehrichtung, die zum Aktivieren der Kupplung dient, auftritt beziehungsweise auftreten kann. Vorzugsweise kann die Lagerstelle 6 eine Elastizität enthalten.
In 1 ist eine Übersetzung 31 zwischen dem Antriebsmotor 1 und der Pumpe 2 vorgesehen. In 2 ist eine Übersetzung 32 zum einen ebenfalls zwischen dem Antriebsmotor 1 und der Pumpe 2 vorgesehen. Die Übersetzung 32 in 2 stellt aber zusätzlich eine achsparallele Kopplung zwischen einer Antriebswelle 33 und einer Aktivierungsstange 34 dar.
In 2 ist die Antriebswelle 33, welche den Antriebsmotor 1 antriebsmäßig mit der Pumpe 2 verbindet, von der Aktivierungsstange 34 des Vorsteuerventils 7 getrennt.
In 3 ist detailliert dargestellt, dass das Vorsteuerventil 7 als Rückschlagventil mit einem Ventilkörper 14 ausgeführt sein kann, der mit Überströmnuten ausgestattet ist. Der Ventilkörper 14 ist durch eine symbolisch dargestellte Feder gegen einen Vorsteuerventilsitz 13 vorgespannt. Der Ventilkörper 14 wird über den Betätigungsstößel 12 betätigt.
Das Hauptventil 8 der Ventileinrichtung 22 ist in 3 als Rückschlagventilanordnung 15 mit Überströmnuten ausgeführt. Der Rückschlagventilanordnung 15 ist eine Entsperrstößelanordnung 16 für das Rückschlagventil zugeordnet. Die Entsperrstößelanordnung 16 umfasst einen Kolben, der einen hydraulischen Vorsteuerdruckraum 17 begrenzt. Der hydraulische Vorsteuerdruckraum 17 ist hydraulisch mit dem Vorsteuerventil 7 verbunden.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsmotor
2: Pumpe
3: kombinierte Antriebswelle
4: drehrichtungsabhängige Betätigungseinrichtung
5: Dreh-/Schublagerung
6: Dreh-/Schublagerung
7: Vorsteuerventil
8: Hauptventil
9a, b, c, d: Blende
10: Kupplung
11: Behälter
12: Betätigungsstange
13: Vorsteuerventilsitz
14: Ventilkörper
15: Rückschlagventilanordnung
16: Entsperrstößelanordnung
17: Vorsteuerdruckraum
18: Nehmerzylinder
19: Pumpenaktor
20: hydraulische Leitung
22: Ventileinrichtung
24: Antriebsverbindung
25: Deaktivierungseinrichtung
31: Übersetzung
32: Übersetzung
33: Antriebswelle
34: Aktivierungsstange

Claims

Hydraulisches Betätigungssystem mit einem Pumpenaktor (19) als Geber mit einer aus einem Reservoir (11) Hydraulikmedium fördernden Pumpe (2), einem Nehmerzylinder (18) und einer zwischengeschalteten hydraulischen Leitung (20), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Pumpe (2) und dem Nehmerzylinder (18) eine Ventileinrichtung (22) angeordnet ist, die über eine Antriebsverbindung (24) zwischen der Pumpe (2) und einem Antriebsmotor (1) für die Pumpe (2) so mit einer Deaktivierungseinrichtung (25) gekoppelt ist, dass drehrichtungsabhängig eine Kraft und ein Betätigungsweg auf die Deaktivierungseinrichtung (25) aufgeprägt werden können.
Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (22) ein Vorsteuerventil (7) umfasst, das mechanisch an den Antriebsmotor (1) für die Pumpe (2) angebunden ist und in axialer Richtung oder achsparallel betätigt wird.
Hydraulisches Betätigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (2) in entgegengesetzten Förderrichtungen betreibbar ist.
Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Betätigungssystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass drehrichtungsabhängig eine Kraft und ein Betätigungsweg auf die Deaktivierungseinrichtung (25) aufgeprägt werden.