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Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem, insbesondere ein Hydrauliksystem für Kraftfahrzeuggetriebe, sowie ein Kraftfahrzeuggetriebe.
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Hydrauliksysteme dienen in bekannten Kraftfahrzeuggetrieben unter anderem zur Ansteuerung von Kupplungseinrichtungen. Beispielsweise kann bei Klauenkupplungen eine axiale Bewegung der Klaue über einen hydraulisch betätigten Kolben realisiert sein, der mit einer Schaltstange der Klauenkupplung verbunden ist.
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Eine Festlegung der Klaue in einer Neutrallage (Klaue ausgelegt) wird dabei häufig durch ein mechanisches Bauteil oder durch ein hydraulisches Blockieren des Kolbens realisiert. Für die mechanische Festlegung ist jedoch ein zusätzliches Bauteil notwendig, welches zusätzlichen Bauraum benötigt und damit zusätzliche Kosten verursacht. Bei einer hydraulischen Festlegung des Kolbens in der Neutrallage können Leckagen im Ventil dazu führen, dass der Kolben ungewollt verstellt und dadurch beispielsweise ein ungewollter Gang eingelegt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Hydrauliksystem sowie ein Kraftfahrzeuggetriebe bereitzustellen, bei denen die Nachteile aus dem Stand der Technik behoben sind.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Hydrauliksystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einem Aktuator, einem Ventil, einer Druckversorgungsleitung und einer Tankleitung. Der Aktuator weist eine erste Druckkammer und eine zweite Druckkammer auf, die zur Betätigung des Aktuators mit Druck beaufschlagbar sind, wobei die Druckkammer, die Druckversorgungsleitung und die Tankleitung jeweils an einen Anschluss des Ventils angeschlossen sind. Das Ventil weist mehrere verschiedene Schaltstellungen auf, in denen die Druckkammern mit der Druckversorgungsleitung oder der Tankleitung selektiv miteinander verbunden oder voneinander abgesperrt sind, wobei zumindest in einer Ausgangsstellung des Ventils eine Fluidverbindung zwischen den Druckkammern besteht.
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Über die Fluidverbindung kann in definierter Weise ein Druckausgleich zwischen den beiden Druckkammern erfolgen. Dadurch können Leckagen, insbesondere Ventilleckagen, ausgeglichen werden, die zu einem Druckabfall in einem der beiden Druckkammern führen würden. Es stellt sich dann also trotz potentiell vorhandener Leckagen in beiden Druckkammern, zumindest in der Ausgangsstellung des Ventils, stets der gleiche Druck ein, sodass der Aktuator nicht ungewollt betätigt wird.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ventil durch eine Rückstelleinrichtung hin zur Ausgangsstellung beaufschlagt ist. Insbesondere handelt es sich bei der Rückstelleinrichtung um eine Feder. Das Ventil ist dann also als federbelastetes Ventil ausgebildet. Ist das Ventil unbetätigt, also nicht mit einer externen Kraft beaufschlagt, so kehrt es wegen der Rückstelleinrichtung in die Ausgangsstellung zurück, in der sich, wie oben beschrieben, stets ein Gleichgewichtsdruck in den beiden Druckkammern einstellt. Anders ausgedrückt kehrt das unbetätigte Ventil ohne externe Kraft stets in die Schaltstellung zurück, in der der Aktuator nicht ungewollt betätigt werden kann.
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Bei dem Ventil kann es sich um ein elektromagnetisch betätigtes oder um ein vorgesteuertes Ventil handeln. Dementsprechend erfolgt eine Ansteuerung des Ventils mittels eines Elektromagneten oder mittels eines hydraulischen oder pneumatischen Drucks.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Aktuator einen Zylinder und einen im Zylinder aufgenommenen Aktuatorkolben auf, wobei der Aktuatorkolben den Zylinder in die erste Druckkammer und die zweite Druckkammer teilt, insbesondere wobei ein Schaltelement des Aktuators mit dem Aktuatorkolben verbunden ist. Bei dem Schaltelement handelt es sich insbesondere um eine Schaltstange des Kraftfahrzeuggetriebes, beispielsweise um eine Schaltstange einer Kupplungseinrichtung, wie zum Beispiel einer Klauenkupplung.
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Vorzugsweise ist der Aktuatorkolben in einer Neutralstellung, wenn das Ventil in der Ausgangsstellung ist. Insbesondere ist eine über das Schaltelement mit dem Aktuatorkolben verbundene Kupplungseinrichtung des Kraftfahrzeuggetriebes in der Neutralstellung des Kolbens offen. Im Falle einer Klauenkupplung bedeutet dies, dass die Klaue ausgelegt ist.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der Aktuator wenigstens einen Ringkolben aufweist, der um zumindest einen Teil des Aktuatorkolbens herum angeordnet ist und der die erste Druckkammer gegenüber der zweiten Druckkammer abdichtet. Durch den Ringkolben ist eine ungewollte Leckage zwischen den beiden Druckkammern und damit ein ungewollter Druckausgleich effektiv verhindert. Insbesondere ist der Ringkolben gegenüber dem Aktuatorkolben beweglich und kann daher auch als Schwimmkolben bezeichnet werden.
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Vorzugsweise ist im Zylinder ein Anschlag vorgesehen, an dem der Ringkolben bei einer ersten Schaltstellung des Ventils anliegt. Insbesondere handelt es sich bei der ersten Schaltstellung des Ventils um die Ausgangsstellung des Ventils. Der Ringkolben liegt zumindest dann, wenn sich ein Druckgleichgewicht zwischen den beiden Druckkammern eingestellt hat, am Anschlag an. Anders ausgedrückt liegt der Ringkolben in der Neutralstellung des Aktuatorkolbens am Anschlag an. Durch den Anschlag ist eine Bewegung des Ringkolbens im Zylinder in einfacher Art und Weise auf einen vordefinierten Bereich begrenzt. Insbesondere ist der Ringkolben durch den Anschlag auf die erste oder die zweite Druckkammer festgelegt. Zudem kann durch den Anschlag und dem anliegenden Ringkolben eine Dichtung bereitgestellt werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Zylinder wenigstens einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf, wobei der erste Abschnitt die erste Druckkammer und der zweite Abschnitt die zweite Druckkammer bildet, und wobei der Aktuatorkolben wenigstens einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei der erste Abschnitt des Aktuatorkolbens der ersten Druckkammer und der zweite Abschnitt des Aktuatorkolbens der zweiten Druckkammer zugeordnet ist. In der Neutralstellung des Aktuatorkolbens befinden sich der erste und der zweite Abschnitt des Aktuatorkolbens in der ersten Druckkammer bzw. in der zweiten Druckkammer. Wird eine der beiden Druckkammern mit einem höheren Druck beaufschlagt, so bewegt sich der Aktuatorkolben in Richtung des geringeren Drucks, wodurch der Aktuator betätigt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Innenquerschnittsfläche des ersten Abschnitts des Zylinders größer ist als die Innenquerschnittsfläche des zweiten Abschnitts des Zylinders, sodass sich eine Stufe bildet, und/oder wobei die Querschnittsfläche des ersten Abschnitts des Aktuatorkolbens kleiner ist als die Querschnittsfläche des zweiten Abschnitts des Aktuatorkolbens, sodass sich eine weitere Stufe bildet.
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Beispielsweise begrenzt der erste Abschnitt des Zylinders die erste Druckkammer und der zweite Abschnitt des Zylinders die zweite Druckkammer. Insbesondere ist dann der zweite Abschnitt des Aktuatorkolbens außenseitig im Wesentlichen komplementär zu einer Innenwand des zweiten Abschnitts des Zylinders ausgebildet. Ferner kann am ersten Abschnitt ein Ringkolben vorgesehen sein, der außenseitig im Wesentlichen komplementär zu einer Innenwand des ersten Abschnitts des Zylinders und innenseitig im Wesentlichen komplementär zu einer Außenwand des ersten Abschnitts des Aktuatorkolbens ausgebildet ist.
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Unter „im Wesentlichen komplementär“ ist dabei und im Folgenden zu verstehen, dass ein Zwischenraum zwischen den Bauteilen derart ausgebildet ist, dass Fluid gar nicht oder nur mit einem kleinen Volumenstrom hindurchtreten kann.
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Insbesondere ist durch die Stufe und/oder die weitere Stufe ein Anschlag ausgebildet, an dem der Ringkolben zumindest in der Ausgangsstellung des Ventils anliegt. Vorzugsweise liegt der Ringkolben in jeder Schaltstellung des Ventils wenigstens an der Stufe oder der weiteren Stufe an. Hierdurch werden die Druckkammern effektiv gegeneinander abgedichtet.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der Zylinder einen dritten Abschnitt aufweist, der zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Zylinders liegt und dessen Innenquerschnittsfläche kleiner ist als die Innenquerschnittsfläche des ersten Abschnitts und/oder des zweiten Abschnitts des Zylinders. Die Innenquerschnittsflächen des ersten und des zweiten Abschnitts können gleich oder voneinander verschieden sein, vorzugsweise gleich. Da der dritte Abschnitt des Zylinders einen kleineren Innenquerschnitt aufweist als die beiden anderen Abschnitte des Zylinders, ist zwischen erstem Abschnitt und drittem Abschnitt sowie zwischen drittem Abschnitt und zweitem Abschnitt jeweils eine Stufe gebildet. Diese Stufen bilden insbesondere jeweils einen Anschlag.
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Der Aktuatorkolben kann einen dritten Abschnitt aufweisen, der zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Aktuatorkolbens liegt und dessen Querschnittsfläche größer ist als die Querschnittfläche des ersten Abschnitts und/oder des zweiten Abschnitts des Aktuatorkolbens. Insbesondere ist der dritte Abschnitt des Aktuatorkolbens dem dritten Abschnitt des Zylinders zugeordnet und befindet sich in einer Neutrallage des Aktuatorkolbens in diesem. Vorzugsweise ist der dritte Abschnitt des Aktuatorkolbens im Wesentlichen komplementär zu einer Innenwand des dritten Abschnitts des Zylinders ausgebildet.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung sind zwei Ringkolben vorgesehen, wobei der erste Ringkolben um den ersten Abschnitt des Aktuatorkolbens und der zweite Ringkolben um den zweiten Abschnitt des Aktuatorkolbens herum angeordnet ist. Durch die beiden Ringkolben sind die erste und die zweite Druckkammer fluiddicht voneinander getrennt.
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Vorzugsweise ist der erste Ringkolben außenseitig im Wesentlichen komplementär zur Innenwand des ersten Abschnitts des Zylinders ausgebildet und/oder der zweite Ringkolben außenseitig im Wesentlichen komplementär zu einer Innenwand des dritten Abschnitts des Zylinders ausgebildet. Hierdurch wird die Dichtwirkung des Ringkolbens weiter erhöht.
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Weiter bevorzugt ist der erste Ringkolben innenseitig im Wesentlichen komplementär zu einer Außenwand des ersten Abschnitts des Aktuatorkolbens ausgebildet und/oder der zweite Ringkolben innenseitig im Wesentlichen komplementär zu einer Außenwand des dritten Abschnitts des Aktuatorkolbens ausgebildet. Auch dadurch wird die Dichtwirkung erhöht.
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Insbesondere sind die Druckkammern in der ersten Schaltstellung des Ventils weder mit der Druckversorgungsleitung noch mit der Tankleitung verbunden, wobei die Druckkammern durch eine Bypassleitung miteinander fluidisch verbunden sind. Die Bypassleitung erlaubt einen Druckausgleich zwischen den beiden Druckkammern mit einer vordefinierten Geschwindigkeit, die durch die Wahl eines Querschnitts der Bypassleitung festlegbar ist. Kommt es also zu einem Druckverlust in einer der Druckkammern, beispielsweise durch Leckagen im Ventil, so stellt sich wegen der Bypassleitung in beiden Druckkammern wieder der gleiche Druck ein.
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Vorzugsweise ist die Bypassleitung innerhalb des Aktuators vorgesehen, insbesondere wobei die Bypassleitung als Bohrung durch den Aktuatorkolben ausgebildet ist. Dadurch werden keine weiteren Anschlüsse und/oder Leitungen am Zylinder benötigt, um die Bypassleitung bereitzustellen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Druckkammern in der Ausgangsstellung des Ventils jeweils mit der Druckversorgungsleitung verbunden. Die Fluidverbindung zwischen den beiden Druckkammern ist in dieser Variante innerhalb des Ventils durch einen gemeinsamen Anschluss der beiden Druckkammern an die Druckversorgungsleitung hergestellt. Dementsprechend herrscht in beiden Druckkammern stets der gleiche, von einer Druckquelle über die Druckversorgungsleitung bereitgestellte Druck. Dadurch werden ebenfalls Leckagen kompensiert, insbesondere Leckagen im Ventil, sodass der Aktuator nicht ungewollt betätigt werden kann.
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Vorzugsweise ist das Ventil ein 4/4-Wegeventil oder ein 5/4-Wegeventil. Dementsprechend weist das Ventil vier mögliche Schaltstellungen auf, wobei eine erste Schaltstellung die Ausgangsstellung ist. Im Falle eines 5/4-Wegeventils ist der zusätzliche Anschluss dann vorzugsweise der Tankleitung zugeordnet ist.
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Eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
- - in einer zweiten Schaltstellung des Ventils die erste Druckkammer mit der Druckversorgungleitung und die zweite Druckkammer mit der Tankleitung verbunden ist;
- - in einer dritten Schaltstellung des Ventils die Druckkammern jeweils mit der Tankleitung verbunden sind; und/oder
- - in einer vierten Schaltstellung des Ventils die erste Druckkammer mit der Tankleitung und die zweite Druckkammer mit der Druckversorgungsleitung verbunden ist.
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Diese Schaltstellungen werden beim Betätigen des Aktuators vorzugsweise in aufsteigender Reihenfolge durchfahren. Zuerst befindet sich das Ventil also in der Ausgangsstellung, dann in der zweiten Schaltstellung, dann in der dritten Schaltstellung und zuletzt in der vierten Schaltstellung.
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Es kann eine Absperreinrichtung vorgesehen sein, die ein Zurückschalten von der vierten Schaltstellung in die Ausgangsschaltstellung ohne Druckänderung in den Druckkammern erlaubt. Vorzugsweise ist die Sperreinrichtung als schaltbares Sperrventil ausgebildet, das beispielsweise in der Druckversorgungsleitung angeordnet ist. Dementsprechend ist in einer Sperrstellung des Sperrventils unabhängig von der Schaltstellung des Ventils verhindert, dass eine der beiden Druckkammern über die Druckversorgungsleitung mit Druck beaufschlagt wird. Dementsprechend kann von der vierten Schaltstellung des Ventils in die Ausgangsstellung gewechselt werden, ohne dass in der zweiten Schaltstellung erneut eine Beaufschlagung des Aktuatorkolbens in Richtung der zweiten Druckkammer erfolgt.
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Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einem oben beschriebenen Hydrauliksystem, einer Druckquelle und einem Tank, wobei die Druckversorgungsleitung mit der Druckquelle und die Tankleitung mit dem Tank fluidisch verbunden sind und/oder wobei das Kraftfahrzeuggetriebe eine Schaltstange aufweist, die mit dem Aktuatorkolben zur Kraftübertragung verbunden ist. Bezüglich der Vorteile wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In diesen zeigen:
- - 1 schematisch einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetriebe mit einem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem;
- - 2 schematisch das erfindungsgemäße Kraftfahrzeuggetriebe von 1 mit einer alternativen Variante eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems;
- - 3 (a) bis (d) vier verschiedene Schaltstellungen eines Ventils des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems von 1;
- - 4 (a) bis (c) drei verschiedene Schaltstellungen eines Aktuators des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems von 1; und
- - 5 (a) bis (c) drei verschiedene Schaltstellungen einer alternativen Variante des Aktuators des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems.
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In 1 und 2 ist jeweils ein Ausschnitt aus einem Kraftfahrzeuggetriebe 10 gezeigt. Das Kraftfahrzeuggetriebe 10 umfasst ein Hydrauliksystem 12 sowie eine Druckquelle 14 und einen Tank 16 für ein Hydraulikfluid.
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Das Hydrauliksystem 12 weist einen Aktuator 18 mit einer ersten Druckkammer 20 und einer zweiten Druckkammer 22 auf, die zur Betätigung des Aktuators 18 mit Druck beaufschlagbar sind.
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Ferner umfasst das Hydrauliksystem 12 ein Ventil 24 mit wenigstens vier Anschlüssen A, B, P, T. Dabei ist die erste Druckkammer 20 an den ersten Anschluss A, die zweite Druckkammer 22 an den zweiten Anschluss B, die Druckquelle 14 über eine Druckversorgungsleistung 26 an den dritten Anschluss P und der Tank 16 über eine Tankleitung 28 an den vierten Anschluss T angeschlossen.
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Der Aktuator 18 weist einen Zylinder 30 auf, in dessen Inneren die beiden Druckkammern 20, 22 angeordnet sind. Ferner umfasst der Aktuator 18 einen im Zylinder 30 aufgenommenen Aktuatorkolben 32, der den Zylinder 30 in die erste Druckkammer 20 und die zweite Druckkammer 22 teilt.
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Der Zylinder 30 weist einen ersten Abschnitt 34, einen zweiten Abschnitt 36 und einen dritten Abschnitt 38 auf, wobei der dritte Abschnitt 38 zwischen dem ersten Abschnitt 34 und dem zweiten Abschnitt 36 angeordnet ist.
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Die Innenquerschnittsfläche des dritten Abschnitts 38 ist kleiner ist die jeweilige Innenquerschnittsfläche des ersten Abschnitts 24 und des zweiten Abschnitts 36, sodass zwischen dem ersten Abschnitt 34 und dem dritten Abschnitt 38 eine erste Stufe 40 und zwischen dem dritten Abschnitt 38 und dem zweiten Abschnitt 36 eine zweite Stufe 42 gebildet ist.
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Die Innenquerschnittsfläche des ersten Abschnitts 38 und des zweiten Abschnitts 36 des Zylinders 30 sind vorzugsweise gleich groß. Sie können jedoch auch voneinander verschieden sein.
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Analog dazu weist der Aktuatorkolben 32 drei Abschnitte 44, 46, 48 auf, wobei der dritte Abschnitt 48 zwischen dem ersten Abschnitt 44 und dem zweiten Abschnitt 46 angeordnet ist.
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Die Querschnittsfläche des dritten Abschnitts 48 ist größer als die jeweilige Querschnittfläche des ersten Abschnitts 44 und des zweiten Abschnitts 46, sodass zwischen dem ersten Abschnitt 44 des Aktuatorkolbens 32 und dem dritten Abschnitt 48 des Aktuatorkolbens 32 eine dritte Stufe 50 und zwischen dem dritten Abschnitt 48 und dem zweiten Abschnitt 46 des Aktuatorkolbens 32 eine vierte Stufe 52 gebildet ist.
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Die Querschnittsfläche des ersten Abschnitts 48 und des zweiten Abschnitts 46 des Aktuatorkolbens 32 sind vorzugsweise gleich groß. Sie können jedoch auch voneinander verschieden sein.
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Um den ersten Abschnitt 44 des Aktuatorkolbens 32 ist ein erster Ringkolben 54 angeordnet. Der erste Ringkolben 54 füllt einen Zwischenraum zwischen dem ersten Abschnitt 44 des Aktuatorkolbens 32 und dem ersten Abschnitt 34 des Zylinders 30 zumindest abschnittsweise aus und verhindert so im Wesentlichen einen Fluidfluss zwischen der ersten Druckkammer 20 und der zweiten Druckkammer 22.
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Analog dazu ist um den zweiten Abschnitt 46 des Aktuatorkolbens 32 ein zweiter Ringkolben 56 angeordnet, der einen Zwischenraum zwischen dem zweiten Abschnitt 46 des Aktuatorkolbens 32 und dem zweiten Abschnitt 36 des Zylinders 30 zumindest abschnittsweise ausfüllt und so einen Fluidfluss zwischen der ersten Druckkammer 20 und der zweiten Druckkammer 22 verhindert.
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Der erste Ringkolben 54 und/oder der zweite Ringkolben 56 sind bzw. ist gegenüber dem Aktuatorkolben 32 beweglich. Der erste Ringkolben 54 und/oder der zweite Ringkolben 56 können bzw. kann dementsprechend auch als Schwimmkolben bezeichnet werden.
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Am Aktuatorkolben 32 ist ein Schaltelement 58 des Kraftfahrzeuggetriebes 10 angeordnet. Bei dem Schaltelement 58 handelt es sich insbesondere um eine Schaltstange des Kraftfahrzeuggetriebes 10, die zur Betätigung einer Kupplungseinrichtung dient. Die Kupplungseinrichtung ist beispielsweise als Klauenkupplung oder als eine andere Kupplungsart ausgebildet ist.
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Im Folgenden wird anhand der 1 bis 5 die Funktionsweise des Hydrauliksystems 12 näher erläutert.
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Zur Betätigung des Schaltelements 58 wird der Aktuatorkolben 32 entlang seiner Axialrichtung R verfahren, indem eine der beiden Druckkammern 20, 22 mit einem höheren Druck beaufschlagt wird. Der Aktuatorkolben 32 wird dann in Richtung des geringeren Drucks verschoben.
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Die Steuerung des Aktuators 18 erfolgt dabei über das Ventil 24, das zu diesem Zweck vier verschiedene Schaltstellungen aufweist, die in den 1 bis 3 schematisch durch die einzelnen Quadrate im Ventil 24 angedeutet sind, wobei die Pfeile jeweils eine Fluidflussrichtung symbolisieren. Bei dem Ventil 24 handelt es sich dementsprechend in der gezeigten Ausführungsform um ein 4/4-Wegeventil.
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Das Ventil 24 ist durch eine Rückstelleinrichtung 59 hin zur Ausgangsstellung beaufschlagt. Insbesondere handelt es sich bei der Rückstelleinrichtung 59 um eine Feder. Das Ventil 24 ist dann also als federbelastetes Ventil ausgebildet. Ist das Ventil 24 unbetätigt, also nicht mit einer externen Kraft beaufschlagt, so kehrt es wegen der Rückstelleinrichtung 59 in die Ausgangsstellung zurück.
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Bei dem Ventil 24 kann es sich ferner um ein elektromagnetisch betätigtes oder um ein vorgesteuertes Ventil 24 handeln. Dementsprechend erfolgt eine Ansteuerung des Ventils 24 mittels eines Elektromagneten oder mittels eines hydraulischen oder pneumatischen Drucks.
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Alternativ kann das Ventil 24 auch als 5/4-Wegeventil ausgebildet sein, wobei der zusätzliche Anschluss dann vorzugsweise dem Tank 16 zugeordnet ist.
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In jeder der Schaltstellungen des Ventils 24 sind die Druckkammern 20, 22 jeweils mit der Druckquelle 14 fluidisch verbunden, mit dem Tank 16 fluidisch verbunden oder von der Druckquelle 14 und dem Tank 16 fluidisch abgesperrt.
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In einer Ausgangsstellung des Ventils 24, siehe 1 bis 3(a), besteht eine Fluidverbindung zwischen den beiden Druckkammern 20, 22. Diese Fluidverbindung ist in den beiden Varianten des Hydrauliksystems 12, die in den 1 und 2 gezeigt sind, unterschiedlich realisiert.
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Gemäß der Variante von 1 sind in der Ausgangsstellung des Ventils 24 sowohl die erste Druckkammer 20 als auch die zweite Druckkammer 22 mit der Druckquelle 14 verbunden.
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Dementsprechend herrscht in der Ausgangsstellung des Ventils 24 in beiden Druckkammern 20, 22 der gleiche Druck, weswegen der Aktuatorkolben 32 in seiner Neutrallage verbleibt.
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Gemäß der in 2 gezeigten Variante ist keiner der vier Anschlüsse A, B, P, T des Ventils 24 miteinander verbunden. Die beiden Druckkammern 20, 22 sind also jeweils sowohl von der Druckquelle 14 als auch vom Tank 16 abgesperrt.
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Um in dieser Schaltstellung trotzdem einen gleichen Druck in den beiden Druckkammern 20, 22 zu gewährleisten, ist eine Bypassleitung 60 vorgesehen, die insbesondere als Bohrung durch den Aktuatorkolben 32 ausgebildet ist.
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Durch die Bypassleitung 60 kann ein Druckabfall in einer der Druckkammern 20, 22 ausgeglichen werden, sodass der Aktuatorkolben 32 auch in diesem Fall in seiner Neutrallage verbleibt.
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Die weiteren Erläuterungen gelten für beide oben beschriebene Varianten, da insbesondere die weiteren Schaltstellungen des Ventils 24 in beiden Varianten gleich sind.
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In der Neutrallage des Aktuatorkolbens 32 liegt der erste Ringkolben 54 an der ersten Stufe 40 am Zylinder 30 und an der dritten Stufe 50 am Aktuatorkolben 32 an. Analog liegt der zweite Ringkolben 56 an der zweiten Stufe 42 am Zylinder 30 und an der vierten Stufe 52 am Aktuatorkolben 32 an. Die erste Stufe 40 und die dritte Stufe 50 bilden also gemeinsam einen Anschlag für den ersten Ringkolben 54, während die zweite Stufe 42 und die vierte Stufe 52 einen Anschlag für den zweiten Ringkolben 56 bilden.
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Bei gleichem Druck in den Druckkammern 20, 22 ist der Aktuatorkolben 32 sicher in seiner Neutrallage gehalten, da bei einer Auslenkung des Aktuatorkolbens 32 aus seiner Neutrallage stets eine rückstellende Kraft hin zur Neutrallage auftritt, wie an folgendem Beispiel einer Auslenkung in Axialrichtung R nach rechts erörtert wird.
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Wird der Aktuatorkolben 32 nach rechts ausgelenkt (siehe z.B. 4(b) und5(b)), so führt die vierte Stufe 52 den zweiten Ringkolben 56 mit sich. Der Verbund aus zweitem Ringkolben 56 und zweitem Abschnitt 46 des Aktuatorkolbens 32 hat eine größere Gesamtquerschnittsfläche als der erste Abschnitt 44 des Aktuatorkolbens 32, weswegen bei gleichem Druck in den beiden Druckkammern 20, 22 eine rückstellende Kraft hin zur Neutrallage des Aktuatorkolbens 32 wirkt.
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In der zweiten Schaltstellung des Ventils 24, die in 3(b) gezeigt ist, ist die erste Druckkammer 20 mit der Druckquelle 14 verbunden, während die zweite Druckkammer 22 mit dem Tank 16 verbunden ist.
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Eine resultierende Bewegung des Aktuatorkolbens 32 ist in den 4(b) und 5(b) gezeigt. Auf den Aktuatorkolben 32 wirkt auf der Seite, die der ersten Druckkammer 20 zugeordnet ist, eine größere Kraft als auf der Seite, die der zweiten Druckkammer 22 zugeordnet ist, weswegen sich der Aktuatorkolben 32 entlang seiner Axialrichtung R nach rechts bewegt.
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Die Bewegung des ersten Ringkolbens 54 wird dabei durch die erste Stufe 40 des Zylinders 30 begrenzt, die für den ersten Ringkolben 54 einen Anschlag bildet, während der zweite Ringkolben 56 von der vierten Stufe 52 mitgeführt wird.
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In der dritten Schaltstellung des Ventils 24, die in 3(c) gezeigt ist, sind beide Druckkammern 20, 22 mit dem Tank 16 verbunden, sodass sich der Aktuatorkolben 32 im Wesentlichen frei bewegen kann.
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In der vierten Schaltstellung des Ventils 24, die in 3(d) gezeigt ist, ist die erste Druckkammer 20 mit dem Tank 16 verbunden, während die zweite Druckkammer 22 mit der Druckquelle 14 verbunden ist.
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Eine resultierende Bewegung des Aktuatorkolbens 32 ist in den 4(c) und 5(c) gezeigt. Auf den Aktuatorkolben 32 wirkt auf der Seite, die der ersten Druckkammer 20 zugeordnet ist, eine kleinere Kraft als auf der Seite, die der zweiten Druckkammer 22 zugeordnet ist, weswegen sich der Aktuatorkolben 32 entlang seiner Axialrichtung R nach links bewegt.
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Bei einem Schaltvorgang werden typischerweise die Ausgangsstellung, die zweite Schaltstellung, die dritte Schaltstellung und die vierte Schaltstellung nacheinander durchlaufen, wobei danach von der vierten Schaltstellung direkt in die Ausgangsschaltstellung zurückgeschaltet werden soll.
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Zu diesem Zweck kann eine Absperreinrichtung 62 vorgesehen sein, die ein Zurückschalten von der vierten Schaltstellung in die Ausgangsstellung ohne wesentliche Druckänderung in den Druckkammern 20, 22 erlaubt. Vorzugsweise ist die Sperreinrichtung 62 als schaltbares Sperrventil ausgebildet, das beispielsweise in der Druckversorgungsleitung 26 angeordnet ist. Dementsprechend ist in einer Sperrstellung des Sperrventils unabhängig von der Schaltstellung des Ventils verhindert, dass eine der beiden Druckkammern 20, 22 über die Druckversorgungsleitung 26 mit Druck beaufschlagt wird. Dementsprechend kann von der vierten Schaltstellung des Ventils 24 in die Ausgangsstellung gewechselt werden, ohne dass in der zweiten Schaltstellung erneut eine Beaufschlagung des Aktuatorkolbens 32 in Richtung der zweiten Druckkammer 22 erfolgt.
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In den 5(a) bis (c) ist eine alternative Variante eines Aktuators 18' gezeigt, wobei der restliche Aufbau des Hydrauliksystems 12 unverändert bleiben kann.
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Ein Zylinder 30' des Aktuators 18' weist lediglich einen ersten Abschnitt 34' und einen zweiten Abschnitt 36' auf, wobei der zweite Abschnitt 36' einen kleineren Innenquerschnitt hat, sodass eine erste Stufe 40' gebildet ist.
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Auch der Aktuatorkolben 32' weist lediglich einen ersten Abschnitt 44' und einen zweiten Abschnitt 46' auf, wobei der zweite Abschnitt 46' einen größeren Querschnitt aufweist als der erste Abschnitt 44', sodass eine zweite Stufe 50'gebildet ist.
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In diesem Fall ist der zweite Abschnitt 46' des Aktuatorkolbens 32' außenseitig im Wesentlichen komplementär zu einer Innenwand des zweiten Abschnitts 36' des Zylinders 30'.
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Ferner ist ein erster Ringkolben 54' am ersten Abschnitt 44' des Aktuatorkolbens 32' vorgesehen, wie auch im oben beschriebenen Fall.
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Die Funktionsweise des Aktuators 18' ist ansonsten analog zu dem oben beschriebenen Aktuator 18.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeuggetriebe
- 12
- Hydrauliksystem
- 14
- Druckquelle
- 16
- Tank
- 18
- Aktuator
- 20
- erste Druckkammer
- 22
- zweite Druckkammer
- 24
- Ventil
- 26
- Druckversorgungsleitung
- 28
- Tankleitung
- 30
- Zylinder
- 32
- Aktuatorkolben
- 34
- erster Abschnitt des Zylinders
- 36
- zweiter Abschnitt des Zylinders
- 38
- dritter Abschnitt des Zylinders
- 40
- erste Stufe
- 42
- zweite Stufe
- 44
- erster Abschnitt des Aktuatorkolbens
- 46
- zweiter Abschnitt des Aktuatorkolbens
- 48
- dritter Abschnitt des Aktuatorkolbens
- 50
- dritte Stufe
- 52
- vierte Stufe
- 54
- erster Ringkolben
- 56
- zweiter Ringkolben
- 58
- Schaltelement
- 59
- Rückstelleinrichtung
- 60
- Bypassleitung
- 62
- Sperreinrichtung
- A
- erster Anschluss
- B
- zweiter Anschluss
- P
- dritter Anschluss
- T
- vierter Anschluss
- R
- Axialrichtung
