DE102019107710A1 - Switching device for a power transmission element of a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung (2) zum Schalten eines Kraftübertragungselements (100) eines Kraftfahrzeugs, mit einem, gegen eine Rückstellkraft hydraulisch betätigbaren Schaltaktuator (4), der mit dem Kraftübertragungselement (100) zusammenwirkt und von einer ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung überführbar ist, wobei die Schaltvorrichtung eine Sperrvorrichtung aufweist, die den Schaltaktuator (4) auch ohne Anliegen einer hydraulischen Druckkraft in der zweiten Schaltstellung zu sperren vermag.Die bekannten Schaltvorrichtungen haben den Nachteil, dass die Sperrvorrichtung als eigenständig angetriebene Vorrichtung ausgebildet ist. Dies verbessert die Erfindung dadurch, dass die Sperrvorrichtung von einem Sperraktuator (12) gebildet ist, der ein gegen ein Rückstellmittel (14) anstellbares Sperrelement (17) aufweist, das von einer Sperrstellung in eine entsperrte Freigabestellung überführbar ist und das dann, wenn die hydraulische Stellkraft die Kraft des Rückstellmittels (14) unterschreitet, ohne Anliegen einer hydraulischen Stellkraft durch das Rückstellmittel (14) selbsttätig die Sperrstellung einzunehmen vermag, wobei der Schaltaktuator (4) in der zweiten Schaltstellung durch das Sperrelement (17) festgelegt ist.The invention relates to a switching device (2) for switching a power transmission element (100) of a motor vehicle, with a shift actuator (4) which can be hydraulically actuated against a restoring force and which interacts with the power transmission element (100) and can be transferred from a first switching position to a second switching position The switching device has a locking device which is able to lock the switching actuator (4) in the second switching position even without the application of a hydraulic pressure force. The known switching devices have the disadvantage that the locking device is designed as an independently driven device. This improves the invention in that the locking device is formed by a locking actuator (12) which has a locking element (17) which can be set against a return means (14) and which can be transferred from a locking position to an unlocked release position and that when the hydraulic Actuating force falls below the force of the restoring means (14), without the application of a hydraulic actuating force by the restoring means (14) being able to automatically assume the blocking position, the switching actuator (4) being fixed in the second switching position by the blocking element (17).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung zum Schalten eines in einem Kraftfahrzeug angeordneten Kraftübertragungselements nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Schaltvorrichtungen weisen einen gegen eine rückstellende Kraft hydraulisch betätigbaren Schaltaktuator auf, der mit dem Kraftübertragungselement zusammenwirkt, um dieses zu schalten. Dabei wird der Schaltaktuator durch eine üblicherweise hydraulische Druckkraft zwischen einer ersten Schaltstellung und einer zweiten Schaltstellung hin und her bewegt. Zum Festlegen des Schaltaktuators ist eine Sperrvorrichtung vorgesehen, die den Schaltaktuator auch ohne Anliegen der hydraulischen Druckkraft in der zweiten Schaltstellung zu sperren vermag.The invention relates to a switching device for switching a power transmission element arranged in a motor vehicle according to the preamble of claim 1. Such switching devices have a switching actuator which can be hydraulically actuated against a restoring force and which interacts with the power transmission element to switch it. In this case, the shift actuator is moved back and forth between a first shift position and a second shift position by a usually hydraulic pressure force. To fix the shift actuator, a locking device is provided which is able to lock the shift actuator in the second shift position even if the hydraulic pressure force is not applied.

Derartige Schaltvorrichtungen werden beispielsweise zur Kopplung oder Entkopplung von Primär- und Sekundarantriebsstrang bei Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen eingesetzt, welche einen permanent angetriebenen Primärantriebsstrang und einen dem Primärantriebsstrang bei Bedarf zuschaltbaren oder von diesem entkoppelbaren Sekundärantriebsstrang aufweisen. Die Erfindung zielt insbesondere auf eine derartige Anwendung ab. Grundsätzlich sind die aber vor alle Schaltaufgaben einsetzbar, bei denen eine Schaltung und eine Festlegung der Schaltposition zumindest in einer Schaltstellung des Schaltaktuators gewünscht sind und die Schaltvorrichtung in der Lage sein soll, beide Schaltstellungen ohne die Zuführung externer Energie dauerhaft zu halten.Such switching devices are used, for example, for coupling or decoupling the primary and secondary drive trains in drive trains of motor vehicles which have a permanently driven primary drive train and a secondary drive train that can be connected to or decoupled from the primary drive train as required. The invention is particularly aimed at such an application. Basically, however, they can be used for all switching tasks in which a switching and a definition of the switching position are desired at least in one switching position of the switching actuator and the switching device should be able to hold both switching positions permanently without the supply of external energy.

Eine gattungsgemäße Schaltvorrichtung ist aus der WO 2017/028913 A1 bekannt. Die dort beschriebene Schaltvorrichtung ist Teil eines Systems zur Betätigung einer Kupplungsvorrichtung zur Zuschaltung eines Antriebsstrangs. Bei diesem Antriebsstrang steht bei Anlegen einer für die Betätigung der Kupplung erforderlichen Kraft eine Ausrückeinheit mit Sekundärantriebsgliedern in Wirkverbindung. Alternativ ist eine Antriebskupplung vorgesehen, die zur Bereitstellung der für die Betätigung der Kupplung erforderlichen Kraft eine Wirkverbindung zwischen den Primärantriebsgliedern oder den Sekundärantriebsgliedern und einer Stellgrößeneinheit der Ausrückeinheit herstellt. Die Ausrückeinheit weist dabei ein Rückhalteelement auf, das die Kupplung mittels einer Rückhaltekraft während des Betriebs des Fahrzeugs in ausgerückter Position hält.A generic switching device is from WO 2017/028913 A1 known. The switching device described there is part of a system for actuating a clutch device for engaging a drive train. In this drive train, when a force required to operate the clutch is applied, a disengaging unit is in operative connection with secondary drive elements. Alternatively, a drive coupling is provided which produces an operative connection between the primary drive elements or the secondary drive elements and a manipulated variable unit of the disengagement unit in order to provide the force required to actuate the coupling. The release unit has a retaining element which holds the clutch in the disengaged position by means of a retaining force during operation of the vehicle.

Bei der Entwicklung von schaltbaren Antriebssträngen besteht das ständige Bedürfnis, Maßnahmen zu entwickeln, die Energieeffizienz von Schaltvorrichtungen zu erhöhen, deren Modularität zu verbessern, die Kosten zu senken und deren Montage zu erleichtern. Ferner haben die bekannten Schaltvorrichtungen den Nachteil, dass zum Festlegen des Schaltaktuators in einer Stellung ein eigenständig angetriebener und gesondert anzusteuernder Feststellmechanismus verwendet wird.In the development of switchable drive trains, there is a constant need to develop measures to increase the energy efficiency of switching devices, to improve their modularity, to reduce costs and to facilitate their assembly. Furthermore, the known switching devices have the disadvantage that an independently driven and separately controllable locking mechanism is used to fix the switching actuator in one position.

Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Schaltvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die einen einfachen und kostengünstigen Aufbau aufweist und eine einfache Montage bei möglichst hoher Betriebssicherheit ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltvorrichtung zu schaffen, welche die Beölung weiterer Verbraucher leicht und einfach über zur Betätigung der Schaltvorrichtung eingesetzte Komponenten ermöglicht.The object of the invention is therefore to create a switching device for a motor vehicle which has a simple and inexpensive structure and enables simple assembly with the highest possible operational reliability. Another object of the invention is to create a switching device which enables additional loads to be lubricated easily and simply via components used to actuate the switching device.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, wobei die genannten Merkmale jeweils einzeln oder in den in den Unteransprüchen angegebenen Kombinationen einen Aspekt der Erfindung darstellen können, und wobei die zweitgenannte Aufgabe insbesondere von einer Schaltvorrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 8 bis 10 besonders vorteilhaft gelöst wird.The first-mentioned object is achieved according to the invention by a switching device having the features of claim 1. Preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims and the following description, wherein the features mentioned can each represent an aspect of the invention individually or in the combinations specified in the subclaims, and the second-mentioned object in particular of a switching device with the features of claims 8 to 10 is solved particularly advantageously.

Erfindungsgemäß ist die Sperrvorrichtung durch einen gegen die Kraft eines Rückstellmittels hydraulisch verfahrbaren Sperraktuator gebildet, der auf besondere Weise mit dem Schaltaktuator zusammenwirkt, die im Folgenden im Detail beschrieben wird:

  • Der Schaltaktuator und der Sperraktuator sind beide zwischen zwei Stellungen hin und her beweglich. Der Schaltaktuator ist dabei von einer ersten Schaltstellung, in der zum Beispiel die Kupplung eingerückt ist, hydraulisch in eine zweite Schaltstellung beweglich, in der die Kupplung beispielsweise ausgerückt ist. Letztlich ist aber die eigentliche Schaltaufgabe des Schaltaktuators nicht wesentlich. Der Sperraktuator dient vordringlich zum Festlegen oder Blockieren des Schaltaktuators zumindest in einer der beiden Stellungen. Natürlich können auch zwei Sperraktuatoren zum Festlegen in beiden Stellungen oder auch ein Festlegen in einer Zwischenstellung vorgesehen sein, sofern dies im Einzelfall gewünscht sein sollte.
According to the invention, the locking device is formed by a locking actuator which can be moved hydraulically against the force of a return means and which interacts with the switching actuator in a special way, which is described in detail below:
  • The switching actuator and the locking actuator can both be moved back and forth between two positions. The shift actuator can be moved hydraulically from a first shift position, in which the clutch is engaged, for example, into a second shift position, in which the clutch is disengaged, for example. Ultimately, however, the actual switching task of the switching actuator is not essential. The locking actuator is used primarily to fix or block the switching actuator at least in one of the two positions. Of course, two locking actuators can also be provided for fixing in both positions or also fixing in an intermediate position, if this should be desired in the individual case.

Bei einer üblichen Anwendung wird der Sperraktuator jedoch den Schaltaktuator in der zweiten Stellung festlegen. Dies erfolgt bevorzugt mechanisch durch eine formschlüssige Blockade durch ein Sperrelement. Es können aber ebenso gut auch reibschlüssige oder sonstige Blockiermechanismen genutzt werden.In a common application, however, the locking actuator will fix the switching actuator in the second position. This is preferably done mechanically by means of a form-fitting blockage by a locking element. However, frictional or other blocking mechanisms can just as well be used.

Sowohl der Schaltaktuator als auch der Sperraktuator werden bevorzugt über rückstellende Kräfte in einer nicht ausgelenkten Schaltstellung gehalten, sofern nicht ein hydraulischer Druck anliegt, der den Schaltaktuator bzw. den Sperraktuator gegen die rückstellenden Kräfte in die jeweils andere Stellung bewegt. Dabei vermag der Sperraktuator in der nicht ausgelenkten Position den Schaltaktuator in der zweiten ausgelenkten Stellung zu sperren. Während der Schaltaktuator in der nicht ausgelenkten Stellung beispielsweise das Kraftübertragungselement schaltet, also z.B. die Kupplung einrückt, kann der Sperraktuator in der nicht ausgelenkten Stellung, der Sperrstellung, den Schaltaktuator festlegen.Both the switching actuator and the locking actuator are preferably in a non-deflected switching position via restoring forces held, unless there is a hydraulic pressure that moves the switching actuator or the locking actuator against the restoring forces in the other position. In this case, the locking actuator in the non-deflected position can lock the switching actuator in the second deflected position. While the shift actuator switches, for example, the power transmission element in the non-deflected position, that is to say, for example, engages the clutch, the lock actuator can fix the shift actuator in the non-deflected position, the locked position.

Um ein einfaches und weitgehend energiefreies Rückhalten des Schaltaktuators zu ermöglichen, bildet die Sperrvorrichtung bei einer Ausgestaltung der Erfindung eine mechanische Verriegelung aus. Die mechanische Verriegelung umfasst dabei in vorteilhafterweise ein an die Bewegung des Sperraktuators gekoppeltes Sperrelement des Sperraktuators und eine Aussparung am Schaltaktuator, in die das Sperrelement des Sperraktuators eingreift. Es ist aber natürlich in umgekehrter Weise ebenfalls möglich, das Sperrelement am Schaltaktuator vorzusehen, der dann wiederum in eine Aussparung am Sperraktuators eingreift.In order to enable a simple and largely energy-free retention of the switching actuator, the locking device forms a mechanical lock in one embodiment of the invention. The mechanical locking advantageously comprises a locking element of the locking actuator coupled to the movement of the locking actuator and a recess on the switching actuator into which the locking element of the locking actuator engages. It is of course also possible in the opposite way to provide the locking element on the switching actuator, which in turn engages in a recess on the locking actuator.

Bevorzugt wird bei Reduzierung oder Wegfall des Hydraulikdruckes der Sperraktuator durch die Kraft des Rückstellmittels in die Sperrstellung gedrängt. Sofern sich in dieser Stellung der Schaltaktuator in der ausgelenkten, zweiten Schaltstellung befindet, in der die Kupplung ausgerückt ist, kann die Schaltvorrichtung ohne anliegenden Hydraulikdruck die Kupplung durch den Formschluss des Sperrelementes mit einem bewegten Teil des Schaltaktuators in der ausgerückten Stellung halten.When the hydraulic pressure is reduced or ceased, the locking actuator is preferably forced into the locking position by the force of the return means. If the shift actuator is in the deflected, second shift position in this position, in which the clutch is disengaged, the shifting device can hold the clutch in the disengaged position without hydraulic pressure being applied through the positive locking of the locking element with a moving part of the shift actuator.

Eine solche Schaltvorrichtung ermöglicht das Schalten eines Kraftübertragungselements, z.B. das Öffnen oder Schließen einer Kupplung, ohne eigenes Druck- oder Schmiermittelbereitstellungssystem. Indem die Schaltvorrichtung über eine Schnittstelle an das Druck- oder Schmiermittelbereitstellungssystem einer anderen technischen Baugruppe, z.B. vom Getriebe angebunden werden kann, wird eine hohe Modularität, ein geringeres Gewicht und geringere Kosten erreicht sowie der Bauraumbedarf (Package) reduziert.Such a switching device enables a power transmission element, e.g. opening or closing a clutch without its own pressure or lubricant supply system. By the switching device via an interface to the pressure or lubricant supply system of another technical assembly, e.g. can be connected by the transmission, a high degree of modularity, lower weight and lower costs are achieved and the installation space requirement (package) is reduced.

Die Vorrichtung sieht bevorzugt vor, dass jeweils entweder nur der Schaltaktuator oder nur der Sperraktuator mit Druck beaufschlagt wird. Die Sperrvorrichtung wird in einer bevorzugten Ausgestaltung bei Betätigung des Sperraktuators mittels einer über die Druckbereitstellungseinheit erzeugten Druckkraft entsperrt. So kann das Kraftübertragungselement ausgerückt bzw. geöffnet werden, insbesondere können die an- und abtriebsseitigen Kupplungselemente, und durch Betätigung des Sperraktuators in leistungsübertragenden Eingriff werden. Bei Betätigung des Sperraktuators wird der Schaltaktuator freigegeben, wodurch das Kraftübertragungselement, insbesondere die Kupplung, schließt und zudem der Schaltvorrichtung zugeordnete Verbraucher mit Schmiermittel versorgt werden.The device preferably provides that either only the switching actuator or only the locking actuator is acted upon with pressure. In a preferred embodiment, the locking device is unlocked when the locking actuator is actuated by means of a pressure force generated by the pressure supply unit. In this way, the force transmission element can be disengaged or opened, in particular the coupling elements on the input and output sides and, by actuation of the locking actuator, can be engaged in power transmission. When the locking actuator is actuated, the shift actuator is released, as a result of which the force transmission element, in particular the clutch, closes and consumers assigned to the shifting device are also supplied with lubricant.

Der Schaltaktuator und/oder der Sperraktuator sind bevorzugt als eine Kolben-/Zylindereinheit ausgebildet. An der Kolben-/Zylindereinheit ist vorzugsweise jeweils an einer Seite ein hydraulischer Anschluss vorgesehen, um den jeweiligen Kolben mit einer hydraulischen Druckkraft beaufschlagen zu können. Das Rückstellmittel des Schaltaktuators und/oder des Sperraktuators ist für einen einfachen Aufbau und ein dynamisches Schaltverhalten als Rückstellfeder ausgebildet.The switching actuator and / or the locking actuator are preferably designed as a piston / cylinder unit. A hydraulic connection is preferably provided on one side of the piston / cylinder unit in order to be able to apply a hydraulic pressure force to the respective piston. The restoring means of the switching actuator and / or the locking actuator is designed as a restoring spring for a simple structure and dynamic switching behavior.

Eine mögliche Anwendung der Erfindung bildet das hydraulische Schaltsystem für ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Kraftübertragungselement und einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung zum Schalten des Kraftübertragungselements. Als Kraftübertragungselement sind hier insbesondere Kupplungen, z.B. Klauenkupplungen oder Reibkupplungen, zu verstehen. Um die Schaltvorrichtung betätigen zu können ist bevorzugt eine Druckbereitstellungseinheit vorgesehen. Dabei ist es aus Bauraum- und Kostengründen vorteilhaft, wenn eine Druckbereitstellungseinheit Teil einer bestehenden Baugruppe ist, etwa einer PTU oder einer Achsantriebseinheit mit einem formschlüssigen Differential und/oder einer kupplungsgesteuerten differentiallosen Leistungsverteilung oder eine Kombination hieraus.One possible application of the invention is the hydraulic switching system for a drive system of a motor vehicle with a force transmission element and a switching device according to the invention for switching the force transmission element. Clutches, e.g. Claw clutches or friction clutches to understand. In order to be able to operate the switching device, a pressure supply unit is preferably provided. For reasons of installation space and costs, it is advantageous if a pressure supply unit is part of an existing assembly, for example a PTU or an axle drive unit with a positive differential and / or a clutch-controlled differential-free power distribution or a combination thereof.

Eine mögliche Ausgestaltung sieht vor, dass die Druckbereitstellungseinheit eine Pumpe sowie ein oder mehrere druckdifferenzabhängig selbstschaltende oder gezielt ansteuerbare Schaltventile aufweist. Die Ventile können dabei derart angeordnet und verschaltet sein, dass jeweils entweder der Schaltaktuator oder der Sperraktuator mit einer Druckkraft beaufschlagt werden kann. Besonders bevorzugt ist nur ein Schaltventil vorgesehen und als 2/2-Wegeventil ausgebildet. Solch ein Ventil hat zwei Anschlüsse und zwei Schaltstellungen. An die mit den Schaltstellungen korrespondierenden Anschlüsse des 2/2-Wegeventiles werden der Schaltaktuator und der Sperraktuator angeschlossen. Der Anschluss der ersten Schaltstellung des 2/2-Wegeventils wird beispielsweise an den Schaltaktuator angeschlossen und der Anschluss der zweiten Schaltstellung des 2/2 Wegeventils wird an den Sperraktuator angeschlossen.One possible embodiment provides that the pressure supply unit has a pump and one or more pressure difference-dependent, self-switching or selectively controllable switching valves. The valves can be arranged and connected in such a way that either the switching actuator or the blocking actuator can be acted upon with a compressive force. Only one switching valve is particularly preferably provided and designed as a 2/2-way valve. Such a valve has two connections and two switching positions. The switching actuator and the blocking actuator are connected to the connections of the 2/2-way valve that correspond to the switching positions. The connection of the first switching position of the 2/2-way valve is connected, for example, to the switching actuator and the connection of the second switching position of the 2/2-way valve is connected to the blocking actuator.

Durch die Verwendung von Ventilen wird eine besonders hohe Schaltdynamik erreicht. Der am Ventil oder den Ventilen anliegende Pumpendruck kann schlagartig vom hydraulischen Anschluss des Schaltaktuators auf den hydraulischen Anschluss des Sperraktuators umgeschaltet werden und umgekehrt. Öffnet die Schaltvorrichtung in der zweiten ausgelenkten Schaltstellung des Schaltaktuators die Kupplung oder allgemein das Kraftübertragungselement, und sperrt der sich in der nicht ausgelenkten Position befindende Sperraktuator den Schaltaktuator in dieser Stellung, ist durch das Umschalten über das Ventil, in Verbindung mit der Rückstellkraft des Rückstellelements des Schaltaktuators, ein sehr schnelles Schließen der Kupplung möglich. Ebenfalls ist durch eine solche Verschaltung eine „change-of-mind“ Reaktion möglich: Während des Öffnungsvorgangs kann die Kupplung schnell wieder geschlossen werden und ein bereits initiierter, aber noch nicht abgeschlossener Schaltvorgang kann schnell wieder abgebrochen werden.The use of valves achieves particularly high switching dynamics. The pump pressure applied to the valve or valves can suddenly be released from the hydraulic connection of the Switching actuator can be switched to the hydraulic connection of the locking actuator and vice versa. Opens the switching device in the second deflected switching position of the switching actuator, the clutch or generally the power transmission element, and the locking actuator in the non-deflected position locks the switching actuator in this position, is by switching over the valve, in connection with the restoring force of the restoring element of the Shift actuator, a very fast closing of the clutch is possible. Such an interconnection also enables a "change-of-mind" reaction: During the opening process, the clutch can be quickly closed again and a shift process that has already been initiated but not yet completed can be quickly canceled again.

Eine einfache und vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Druckbereitstellungseinheit eine Pumpe aufweist und ein Anschluss der Pumpe mit dem Schaltaktuator und ein weiterer Anschluss der Pumpe mit dem Sperraktuator verbunden ist. Dabei ist die Pumpe bevorzugt als bidirektionale Pumpe ausgeführt. In der einen Drehrichtung wird somit der Schaltaktuator mit Druck beaufschlagt und in der anderen Drehrichtung wird der Sperraktuator mit Druck beaufschlagt.A simple and advantageous embodiment provides that the pressure supply unit has a pump and one connection of the pump is connected to the switching actuator and a further connection of the pump is connected to the blocking actuator. The pump is preferably designed as a bidirectional pump. Pressure is applied to the switching actuator in one direction of rotation and pressure to the blocking actuator in the other direction of rotation.

Die vorstehend beschriebene Schaltvorrichtung kann vorteilhaft derart in eine bestehende Baugruppe (Achsantriebseinheit, PTU, Getriebe, etc.) integriert sein, dass das Aufbringen des Betätigungsdruckes und die Bereitstellung von Schmiermittel über eine gemeinsame Pumpe zu realisiert ist.The switching device described above can advantageously be integrated into an existing assembly (axle drive unit, PTU, transmission, etc.) in such a way that the application of the actuation pressure and the provision of lubricant can be implemented via a common pump.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Schaltvorrichtung daher eine Schmiermittelsperrvorrichtung zum Verschließen oder Öffnen eines Schmiermittelversorgungsstrangs auf, um Komponenten oder Baugruppen im Antriebsstrang schaltstellungsabhängig bedarfsgerecht mit Schmier- und/oder Kühlöl zu versorgen. Die Schmiermittelsperrvorrichtung ist in bevorzugter Ausgestaltung an eine Bewegung des Sperraktuators gekoppelt, so dass ein Öffnen oder Schließen der Schmiermittelsperrvorrichtung durch Druckbeaufschlagung des Sperraktuators erfolgen kann. Zusätzlich oder alternativ zur Schmiermittelvorrichtung kann auch eine Druckentlastungsvorrichtung zum zügigen Druckabbau im Schaltaktuator vorgesehen sein.In an advantageous embodiment, the switching device therefore has a lubricant blocking device for closing or opening a lubricant supply train in order to supply components or assemblies in the drive train with lubricating and / or cooling oil as required, depending on the switching position. In a preferred embodiment, the lubricant locking device is coupled to a movement of the locking actuator so that the lubricant locking device can be opened or closed by applying pressure to the locking actuator. In addition or as an alternative to the lubricant device, a pressure relief device can also be provided for rapid pressure reduction in the shift actuator.

Durch das Vorsehen der Schmiermittelsperrvorrichtung und/oder der Druckentlastungsvorrichtung als Teil der Schaltvorrichtung, ist auf besonders vorteilhafte Weise eine bedarfsgerechte und/oder schaltstellungsabhängige Schmierung und Kühlung möglich. Hierdurch können die Effizienz gesteigert und Kosten gesenkt werden. Eine mögliche Ausgestaltung sieht vor, das Schmiermittel durch die Pumpe der Druckbereitstellungseinheit in einem Schmier- bzw. Kühlmittelversorgungsstrang bereitzustellen, bei dem die Verbraucher einem Ventilmittel, mit dem die Schmier- bzw. Kühlmittelversorgung geöffnet oder geschlossen wird, nachgelagert ist. Ein Öffnen der Schmiermittelsperrvorrichtung kann dann das Bereitstellen einer Schmierung und/oder Kühlung für das Kraftübertragungselement oder sonstiger Verbraucher (Lager, Zahnräder, etc.) bewirken. Eine Kopplung der Öffnung der Schmiermittelsperrvorrichtung oder der Druckentlastungsvorrichtung an die ausgelenkte Freigabestellung des Sperraktuators, in der der Schaltaktuator entsperrt ist ist bevorzugt.By providing the lubricant blocking device and / or the pressure relief device as part of the switching device, lubrication and cooling as required and / or depending on the switching position is possible in a particularly advantageous manner. This can increase efficiency and reduce costs. One possible embodiment provides for the lubricant to be provided by the pump of the pressure supply unit in a lubricant or coolant supply line, in which the consumer is downstream from a valve means with which the lubricant or coolant supply is opened or closed. Opening the lubricant blocking device can then bring about the provision of lubrication and / or cooling for the power transmission element or other consumers (bearings, gears, etc.). A coupling of the opening of the lubricant locking device or the pressure relief device to the deflected release position of the locking actuator, in which the switching actuator is unlocked, is preferred.

In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, die Verschaltung und/oder Anordnung der Schmier- oder Kühlmittelsperrvorrichtung und/oder der Druckentlastungsvorrichtung so zu gestalten, dass die Schmier- oder Kühlmittelsperrvorrichtung des entsprechenden Versorgungsstrangs dem Ventilmittel nachgelagert ist.In one embodiment, it is provided that the interconnection and / or arrangement of the lubricant or coolant blocking device and / or the pressure relief device is designed so that the lubricant or coolant blocking device of the corresponding supply line is located downstream of the valve means.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.In the following, the invention is explained by way of example with reference to the attached drawings using preferred exemplary embodiments, wherein the features shown below can represent an aspect of the invention both individually and in combination.

In den Zeichnungen zeigen:

  • 1 eine erste Ausführungsform einer hydraulischen Schaltvorrichtung zum Schalten einer Klauenkupplung in einer ausgerückten Stellung der Klauenkupplung,
  • 2 das hydraulische Schaltsystem aus 1 in einer zweiten Stellung, in der der Einrückvorgang der Klauenkupplung beginnt,
  • 3 das hydraulische Schaltsystem aus 1 in einer dritten Stellung, in der der die Klauenkupplung eingerückt ist,
  • 4 das hydraulische Schaltsystem aus 1 in einer vierten Stellung, in der der die Klauenkupplung eingerückt ist und der Verbraucher kontinuierlich oder alternierend mit Schmiermittel versorgt ist,
  • 5 das hydraulische Schaltsystem aus 1 in einer fünften Stellung, in der der die Klauenkupplung ausgerückt wird,
  • 6 eine zweite Ausführungsform eines hydraulischen Schaltsystems zur Schaltung einer Klauenkupplung mit erfindungsgemäßer Schaltvorrichtung in einer ersten Stellung,
  • 7 das hydraulische Schaltsystem aus 6 in einer zweiten Stellung, in der der Einrückvorgang der Klauenkupplung beginnt,
  • 8 das hydraulische Schaltsystem aus 6 in einer dritten Stellung, in der der die Klauenkupplung eingerückt ist und der Verbraucher kontinuierlich oder alternierend mit Schmiermittel versorgt ist,
  • 9 das hydraulische Schaltsystem aus 6 in einer fünften Stellung, in der die Klauenkupplung ausgerückt wird,
In the drawings show:
  • 1 a first embodiment of a hydraulic switching device for switching a dog clutch in a disengaged position of the dog clutch,
  • 2 the hydraulic switching system off 1 in a second position, in which the engagement process of the dog clutch begins,
  • 3 the hydraulic switching system off 1 in a third position in which the dog clutch is engaged,
  • 4th the hydraulic switching system off 1 in a fourth position in which the dog clutch is engaged and the consumer is continuously or alternately supplied with lubricant,
  • 5 the hydraulic switching system off 1 in a fifth position in which the dog clutch is disengaged,
  • 6th a second embodiment of a hydraulic switching system for switching a dog clutch with a switching device according to the invention in a first position,
  • 7th the hydraulic switching system off 6th in a second position, in which the engagement process of the dog clutch begins,
  • 8th the hydraulic switching system off 6th in a third position in which the dog clutch is engaged and the consumer is continuously or alternately supplied with lubricant,
  • 9 the hydraulic switching system off 6th in a fifth position in which the dog clutch is disengaged,

Die 1 bis 5 zeigen ein hydraulisches Schaltsystem zur Schaltung eines Kraftübertragungselementes 100 in Form einer Klauenkupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Schaltvorrichtung 2.The 1 to 5 show a hydraulic switching system for switching a power transmission element 100 in the form of a dog clutch in a drive train of a motor vehicle with a first embodiment of the switching device according to the invention 2 .

Die Schaltvorrichtung 2 umfasst einen Schaltaktuator 4 und einen Sperraktuator 12. In den dargestellten Figuren sind der Schaltaktuator 4 und der Sperraktuator 12 jeweils als Kolben-/Zylindereinheit mit einem als Rückstellelement fungierenden Schaltmittel 6 für den Schaltaktuator 4 und einem Rückstellmittel 14 für den Sperraktuator 12 ausgebildet.The switching device 2 includes a shift actuator 4th and a lock actuator 12 . In the figures shown are the shift actuator 4th and the lock actuator 12 each as a piston / cylinder unit with a switching device functioning as a return element 6th for the switch actuator 4th and a reset means 14th for the locking actuator 12 educated.

Der Schaltaktuator 4 ist über eine mit einem Kolben 7 der Kolben-/Zylindereinheit verbundene Kolbenstange mechanisch mit der Schaltgabel der als Kraftübertragungselement 100 eingesetzten Klauenkupplung gekoppelt. An die Kolben-/Zylindereinheiten des Schaltaktuators 4 und des Sperraktuators 12. kann jeweils über einen hydraulischen Anschluss 8, 16 eine Druckkraft angelegt werden. Am Sperraktuator 12 ist dabei ein Sperrelement 17 angeordnet, das an die Bewegung des Kolbens 15 des Sperraktuators 12 gekoppelt ist. Dies kann, wie dargestellt, eine unmittelbare Verlängerung der Kolbenstange sein, aber auch eine mittelbare Kopplung, beispielsweise über ein Getriebe oder auf ähnliche Weise, auch über eine vom Kolben mit Druck beaufschlagte Hydraulikleitung sein.The switch actuator 4th is about one with a piston 7th the piston rod mechanically connected to the piston / cylinder unit with the shift fork as a power transmission element 100 used claw coupling coupled. To the piston / cylinder units of the switch actuator 4th and the locking actuator 12 . can each have a hydraulic connection 8th , 16 a compressive force can be applied. On the locking actuator 12 is a blocking element 17th arranged to the movement of the piston 15th of the locking actuator 12 is coupled. This can, as shown, be a direct extension of the piston rod, but also an indirect coupling, for example via a gear or in a similar manner, also via a hydraulic line acted upon by the piston with pressure.

Der Kolben 7 des Schaltaktuators 4 weist eine Aussparung auf, in die das Sperrelement 17 des Sperraktuators 12 in der Sperrstellung einzugreifen vermag. Zusammen bilden das Sperrelement 17 und die Aussparung eine als formschlüssige, mechanische Verriegelung ausgebildete Sperrvorrichtung. Weiterhin ist am Sperraktuator 12 ein zusätzliches Ventilmittel 18 vorgesehen, dass insbesondere die Funktion einer Schmiermittelsperrvorrichtung erfüllt und außerdem als Druckentlastungseinrichtung einem zügigen Druckabbau des beim Schließen des Kraftübertragungselements 100 aus dem Kolben des Schaltaktuators 4 zu verdrängenden Fluidvolumens dient. Das Ventilmittel 18 ist hier als Schieber ausgebildet, der an die Bewegung des Kolbens 15 des Sperraktuators 12 gekoppelt ist und der einen nachgelagerten Hydraulikstrang 20 zu unterbrechen oder freizugeben vermag. Dies ist aber nur eine mögliche Anwendung des zusätzlichen Ventilmittels 18, hier sind auch weitere Stellmöglichkeiten denkbar, die durch die Bewegung eines Kolbens 7, 15 oder eines sonstigen, bewegten Teils aktiviert werden können.The piston 7th of the shift actuator 4th has a recess into which the locking element 17th of the locking actuator 12 able to intervene in the locked position. Together form the locking element 17th and the recess is a locking device designed as a positive, mechanical lock. Furthermore is on the lock actuator 12 an additional valve means 18th provided that in particular fulfills the function of a lubricant blocking device and also, as a pressure relief device, a rapid pressure reduction when closing the force transmission element 100 from the piston of the shift actuator 4th to be displaced fluid volume is used. The valve means 18th is designed here as a slide that controls the movement of the piston 15th of the locking actuator 12 is coupled and the one downstream hydraulic line 20th able to interrupt or release. But this is only one possible application of the additional valve means 18th , here are also other setting options conceivable by the movement of a piston 7th , 15th or another moving part can be activated.

Das in den 1 bis 5 dargestellte hydraulische System weist hier weiterhin eine besonders vorteilhafte, bidirektional betätigbare und bevorzugt softwaregesteuerte Pumpe 22 als Druckbereitstellungseinheit auf. Ein erster Anschluss der Pumpe 22 ist mit dem Schaltaktuator 4 und ein zweiter Anschluss der Pumpe 22 ist mit dem Sperraktuator 12 verbunden. Weiterhin sind Ventile 24, bevorzugt auf Basis von anliegendem Differenzdruck selbst selbstschaltende Ventile, insbesondere Ventile in Form von Rückschlagventilen, mit Schmiermittel zu versorgende Verbraucher 30 und ein Ausgleichsbehälter 26 Teil des dargestellten hydraulischen Schaltsystems. Der mit dem als Schmiermittelsperrvorrichtung eingesetzten Ventilmittel 18 verschließbare Schmiermittelversorgungsstrang 20 ist mit der Zuleitung zum hydraulischen Anschluss des Schaltaktuators 4 verbunden. Nachfolgend werden die Schaltzustände der Schaltvorrichtung 2 beim Schließvorgang der Klauenkupplung und einem anschließenden Öffnungsvorgang anhand der Figuren im Detail beschrieben.That in the 1 to 5 The hydraulic system shown here also has a particularly advantageous, bidirectionally actuatable and preferably software-controlled pump 22nd as a pressure supply unit. A first connection of the pump 22nd is with the switch actuator 4th and a second connection to the pump 22nd is with the locking actuator 12 connected. There are also valves 24 , preferably on the basis of the applied differential pressure, self-switching valves, in particular valves in the form of check valves, consumers to be supplied with lubricant 30th and an expansion tank 26th Part of the hydraulic switching system shown. The valve means used as a lubricant blocking device 18th lockable lubricant supply line 20th is with the supply line to the hydraulic connection of the switch actuator 4th connected. The switching states of the switching device are shown below 2 during the closing process of the dog clutch and a subsequent opening process described in detail with reference to the figures.

Die 1 zeigt die Schaltvorrichtung 2 in einer Öffnungsstellung des die Klauenkupplung bildenden Kraftübertragungselementes 100. Das System befindet sich in einem drucklosen Zustand, in dem dem System keine Energie zugeführt wird. Die Pumpe 22 steht und das System ist druckfrei. Die Klauenkupplung ist geöffnet.The 1 shows the switching device 2 in an open position of the force transmission element forming the dog clutch 100 . The system is in a pressureless state in which no energy is supplied to the system. The pump 22nd stands and the system is pressure-free. The dog clutch is open.

Das Sperrelement 17 greift, gedrängt durch das Rückstellmittel 14, in der dargestellten Position in die Aussparung des Schaltaktuators 4 ein und sperrt eine Rückstellung des Kolbens 7 des Schaltaktuators 4 mittels des Schaltmittels 6, dass den Kolben 7 in eine die Kraftübertragungseinrichtung 100 schließende Schließrichtung drängen will. Auf diese Weise kann die Pumpe 22 abgeschaltet und die Klauenkupplung energiezuführfrei in der Öffnungsstellung gehalten werden. Das Ventilmittel 18, hier als Schieber einer Druckentlastungseinrichtung ausgeführt, verschließt in der dargestellten Stellung der Schaltvorrichtung 2 den nachgelagerten Hydraulikstrang 20. Durch das Ventilmittel 18 kann der Kolbendruck des Schaltaktuators 4 schnellstmöglich reduziert werden, durch die einfache Öffnung des Ventilmittels 18 wird also eine schnelle Schaltzeit realisiert.The locking element 17th engages, pushed by the restoring means 14th , in the position shown in the recess of the switching actuator 4th and locks a return of the piston 7th of the shift actuator 4th by means of the switching means 6th that the piston 7th into a power transmission device 100 wants to push the closing direction. That way the pump can 22nd switched off and the claw clutch held in the open position without any energy supply. The valve means 18th , designed here as a slide of a pressure relief device, closes in the illustrated position of the switching device 2 the downstream hydraulic line 20th . Through the valve means 18th can be the piston pressure of the switch actuator 4th can be reduced as quickly as possible by simply opening the valve means 18th a fast switching time is thus realized.

2 zeigt das hydraulische Schaltsystem aus 1 in einer Zwischenstellung, in welcher der Sperraktuator 12 durch die Pumpe 22 mit einer Druckkraft beaufschlagt ist. Durch die anliegende Druckkraft wird der Kolben 15 des Sperraktuators 12 entgegen der das Rückstellmittel 14 bildenden Feder ausgelenkt und das Sperrelement 17 aus der Aussparung des Schaltaktuators 4 herausbewegt. Damit löst sich die Sperrvorrichtung und geht von einer Sperrstellung in eine Freigabestellung über. Der nachgelagerte Hydraulikstrank 20 ist weiterhin noch durch das die Druckentlastungseinrichtung bildende Ventilmittel 18 verschlossen. 2 shows the hydraulic switching system 1 in an intermediate position in which the locking actuator 12 through the pump 22nd is applied with a compressive force. The piston becomes due to the applied pressure 15th of the locking actuator 12 contrary to the restoring means 14th forming spring deflected and the locking element 17th from the Recess of the switching actuator 4th moved out. The locking device is thus released and changes from a locking position to a release position. The downstream hydraulic tank 20th is still through the valve means forming the pressure relief device 18th locked.

In 3 ist das hydraulische Schaltsystem aus 1 in einer dritten Stellung dargestellt. In der vollständig ausgelenkten Position des Sperrzylinders 12 wird der Schieber des Ventilmittels 18 geöffnet und der Kolben 7 des Schaltaktuators 4 wird durch das Schaltmittel 6 des Schaltaktuators 4 zurückgestellt. Das durch den Kolben 7 des Schaltaktuators 4 herausgepresste Hydraulikfluid wurde über den Anschluss des Schaltaktuators 8 durch Ventilmittel 18 über den nachgelagerten Hydraulikstrang 20 zurück zum Ausgleichsbehälter bzw. Reservoir 26 geführt. Zusätzlich zur Druckentlastung durch das Ventilmittel 18 unterstützt die Pumpe 22, auf deren Saugseite sich das Zylindervolumen des Schaltaktuators befindet, das Verdrängen des Fluidvolumens aus dem Schaltaktuator 4. Der Schaltaktuator 4 ist vollständig durch das Schaltmittel 6 zurückgestellt und die als Kraftübertragungselement 100 dargestellte Klauenkupplung ist über die mit der Kolbenstange 10 in Verbindung stehende Schaltgabel geschlossen.In 3 the hydraulic switching system is off 1 shown in a third position. In the fully deflected position of the locking cylinder 12 becomes the slide of the valve means 18th opened and the piston 7th of the shift actuator 4th is through the switching means 6th of the shift actuator 4th deferred. That through the piston 7th of the shift actuator 4th Hydraulic fluid pressed out was via the connection of the shift actuator 8th by valve means 18th via the downstream hydraulic line 20th back to the expansion tank or reservoir 26th guided. In addition to the pressure relief through the valve means 18th supports the pump 22nd , on the suction side of which the cylinder volume of the switching actuator is located, the displacement of the fluid volume from the switching actuator 4th . The switch actuator 4th is completely through the switching means 6th reset and used as a power transmission element 100 The claw coupling shown is via the one with the piston rod 10 related shift fork closed.

In 4 ist die Schaltvorrichtung ebenfalls in eine Position gezeichnet, in der die Klauenkupplung geschlossen ist. Die Pumpe 22 wird in dieser Stellung nur bedarfsweise betrieben, wodurch einerseits der Sperrzylinder 12 mit der Druckkraft beaufschlagt wird, ohne das dies aber einen Einfluss die Schaltstellung hätte. Auf diese Weise wird eine bevorzugt softwaregesteuerte und bedarfsgerechte Schmierung der Verbraucher 30 erreicht. Dabei sind die Verbraucher 30 insbesondere (bevorzugt ausschließlich) solche kühlungs- oder schmierungsbedürftigen Verbraucher, die überhaupt nur dann einer Versorgung mit Kühl- und/oder Schmieröl bedürfen, wenn sich das Kraftübertragungselement in einer geschlossenen Position befindet. In dieser Stellung kann ein Verbraucher 30 somit selektiv oder auch dauerhaft geschmiert werden, was insbesondere darüber erfolgt, dass mittels der bidirektionalen Pumpe 22 Schmiermittel bzw. die auch zur Ansteuerung des Schaltsystems 2 verwendete Hydraulikflüssigkeit den Verbrauchern 30 zugeführt wird. Die Pumpe 22 kann die Verbraucher also bedarfsgerecht mit einem alternierenden oder kontinuierlichen Schmiermittelstrom in den Schmiermittelversorgungsstrang 20 versorgen. Die Beölung nach Bedarf erfolgt durch entsprechendes Ein- und Ausschalten der Pumpe 22.In 4th the switching device is also drawn in a position in which the dog clutch is closed. The pump 22nd is only operated as required in this position, which on the one hand the locking cylinder 12 is acted upon with the compressive force, but without this having an influence on the switching position. In this way, a preferably software-controlled and needs-based lubrication of the consumers is achieved 30th reached. The consumers are there 30th in particular (preferably exclusively) those consumers in need of cooling or lubrication who only need a supply of cooling and / or lubricating oil when the power transmission element is in a closed position. In this position a consumer can 30th can thus be lubricated selectively or permanently, which is done in particular by means of the bidirectional pump 22nd Lubricants or those also used to control the switching system 2 used hydraulic fluid to consumers 30th is fed. The pump 22nd the consumer can therefore supply the lubricant supply line with an alternating or continuous flow of lubricant as required 20th supply. The oiling as required takes place by switching the pump on and off accordingly 22nd .

5 verdeutlicht das hydraulische Schaltsystem aus 1 in einer fünften Stellung. Dargestellt ist der Öffnungsvorgang des Kraftübertragungselementes 100. Die Förderrichtung der Pumpe 22 ist umgekehrt, so dass der Schaltaktuator 4 über den hydraulischen Anschluss 8 mit einer Druckkraft beaufschlagt wird. Die Druckkraft bewirkt ein Auslenken des Kolbens 7 gegen die Rückstellkraft des Schaltmittels 6. Der Sperraktuator 12 wird nicht mehr durch die Pumpe 22 betätigt, so dass der Kolben 15 des Sperraktuators 12 durch die Schaltmittel 14 sowie durch Unterstützung der Pumpe 22, auf deren Saugseite sich nun das zu verdrängende Zylindervolumen des Sperraktuators 12 befindet, zurückgestellt wird. Die Schmiermittelleitung 20 ist mittels des Ventilmittels 18 geschlossen, so dass über die nachgelagerte Hydraulikleitung 20 kein Fluid aus der zum Schaltaktuator 4 führenden Druckleitung über das Ventilmittel 18 abfließen kann. 5 illustrates the hydraulic switching system 1 in a fifth position. The opening process of the force transmission element is shown 100 . The direction of flow of the pump 22nd is reversed so that the switch actuator 4th via the hydraulic connection 8th is applied with a compressive force. The compressive force causes the piston to deflect 7th against the restoring force of the switching means 6th . The locking actuator 12 is no longer through the pump 22nd actuated so that the piston 15th of the locking actuator 12 by the switching means 14th as well as by supporting the pump 22nd on the suction side of which the cylinder volume of the locking actuator to be displaced is now located 12 is located, is reset. The lubricant line 20th is by means of the valve means 18th closed, so that via the downstream hydraulic line 20th no fluid from the switch actuator 4th leading pressure line via the valve means 18th can drain.

Während über den hydraulischen Anschluss 8 eine Druckkraft auf den Schaltaktuator 4 aufgeprägt ist und der Kolben 7 entgegen der Kraft des Schaltmittels 6 ausgelenkt wird, wodurch die Kraftübertragungseinrichtung 100 geöffnet wird, ist der Sperraktuator 12 in der in der 5 gezeigten Förderrichtung der bidirektionalen Pumpe 22 also mit der Saugseite der Pumpe 22 verbunden und im Wesentlichen nicht mit Druck beaufschlagt. Das Rückstellmittel 14 drängt den Kolben 15 des Sperraktuators 12 dabei in die Sperrposition, so dass sich nach Abschluss dieses Schaltvorgangs wieder der in 1 gezeigte drucklose bzw. energiezuführungsfreie Zustand einstellen wird.While via the hydraulic connection 8th a compressive force on the shift actuator 4th is stamped and the piston 7th against the force of the switching means 6th is deflected, whereby the power transmission device 100 is opened, is the lock actuator 12 in the in the 5 direction of delivery of the bidirectional pump shown 22nd i.e. with the suction side of the pump 22nd connected and substantially unpressurized. The reset means 14th pushes the piston 15th of the locking actuator 12 into the locked position, so that the in 1 will set depressurized or energy-free state shown.

Eine zweite Ausführungsform eines hydraulischen Schaltsystems zur Schaltung eines Kraftübertragungselementes 100 mit erfindungsgemäßer Schaltvorrichtung 2 ist in den 6 bis 9 dargestellt. Dieses hydraulische Schaltsystem unterscheidet sich nur geringfügig von der in den 1 bis 5 gezeigten Ausführungsform. Um Wiederholungen zu vermeiden werden nachfolgend nur die Unterschiede beschrieben. Es werden die Schaltzustände der Schaltvorrichtung 2 beim Schließvorgang des Kraftübertragungselementes 100 und einem anschließenden Öffnungsvorgang anhand der Figuren beschrieben.A second embodiment of a hydraulic switching system for switching a power transmission element 100 with inventive switching device 2 is in the 6th to 9 shown. This hydraulic switching system differs only slightly from that in the 1 to 5 embodiment shown. To avoid repetition, only the differences are described below. There are the switching states of the switching device 2 during the closing process of the power transmission element 100 and a subsequent opening process described with reference to the figures.

6 zeigt die zweite Ausführungsform des hydraulischen Schaltsystems in einer ersten Stellung mit geöffneter Klauenkupplung. Bei der Ausführungsform sind die Verbraucher 30 im Vergleich zu den vorherigen Figuren anders angeordnet und anders mit der Pumpe 22 und dem Ventil 18 verschaltet. Der dem Ventilmittel 18 nachgelagerte Hydraulikstrang dient hier nicht mehr primär als Druckentlastungsstrang sondern als Schmiermittelversorgungsstrang 20, der durch die von dem als Schmiermittelsperrvorrichtung fungierenden Ventilmittel 18 unterbrechbar und mit der Zuleitung zum Sperraktuator 12 verbunden ist. In der geöffneten Stellung des Kraftübertragungselementes 100 (Klauenkupplung) ist das Ventilmittel 18 geschlossen und die Verbraucher 30 werden nicht mit Schmiermittel versorgt. Wie in 1 hält auch in 6 die Schaltvorrichtung das Kraftübertragungselement 100 druckfrei bzw. energiezuführungsfrei in der geöffneten Stellung. 6th shows the second embodiment of the hydraulic switching system in a first position with the dog clutch disengaged. In the embodiment, consumers are 30th Compared to the previous figures arranged differently and differently with the pump 22nd and the valve 18th interconnected. The valve means 18th The downstream hydraulic line no longer serves primarily as a pressure relief line but as a lubricant supply line 20th by the valve means acting as a lubricant barrier device 18th interruptible and with the supply line to the blocking actuator 12 connected is. In the open position of the power transmission element 100 (Claw coupling) is the valve means 18th closed and consumers 30th are not supplied with lubricant. As in 1 also holds in 6th the switching device the power transmission element 100 pressure-free or without power supply in the open position.

7 verdeutlicht analog zu 2 eine Übergangsstellungen des in 6 gezeigten hydraulischen Schaltsystems, zwischen der Öffnungs- und Schließstellung des Kraftübertragungselements 100. Der durch die Pumpe 22 aufgebaute Hydraulikdruck drängt den Kolben 15 entgegen der Rückstellkraft des Rückstellmittels 14 aus der Sperrstellung ( 6) in eine Freigabestellung. Der Schaltaktuator wird durch Entspannung des Schaltelements 6 aus der in 6 gezeigten Position, die die Öffnungsstellung des Kraftübertragungselements 100 gewährleistet, in die in 8 gezeigte Position, in der das Kraftübertragungselement 100 in die Schließstellung überführt ist, gedrängt. 7th clarifies analogously to 2 a transitional position of the in 6th hydraulic switching system shown, between the open and closed position of the power transmission element 100 . The one by the pump 22nd hydraulic pressure built up pushes the piston 15th against the restoring force of the restoring means 14th from the locked position ( 6th ) in a release position. The switching actuator is released by releasing the switching element 6th from the in 6th position shown, which is the open position of the power transmission element 100 guaranteed in the in 8th position shown in which the power transmission element 100 is moved into the closed position, urged.

In 8 ist das Kraftübertragungselement 100 in eingerückter Stellung dargestellt, die in den Figuren rein beispielhaft gezeigte Klauenkupplung ist also geschlossen. Die Schaltvorrichtung befindet sich in einem drucklosen bzw. energiezuführungsfreien Zustand. Infolge des Auslenkens des Kolbens 15 des Sperraktuators 12 ist das Ventilmittel 18, welches als Schmiermittelsperrvorrichtung fungiert, geöffnet. Das durch die Pumpe 22 geförderte Schmiermittel wird durch den nachgelagerten Strang, der die Funktion eines Schmiermittelversorgungsstrang 20 erfüllt, zu den in dem Ausführungsbeispiel der 6 bis 9 dem Ventilmittel 18 nachgelagerten Verbrauchern 30 gefördert. Wie bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Schmierung auch hier bedarfsgerecht. Je nach Ausgestaltung des hydraulischem Systems und Art der Pumpe 22 kann, wie auch schon im Falles des vorherigen Ausführungsbeispiels, auch ein alternierendes Öffnen und Schließen des Schmiermittelversorgungsstrangs 20 vorgesehen und eingestellt werden, so dass die Schmierung der Verbraucher zum Beispiel durch softwaregestützte gezielte Ansteuerung der Pumpe 22 bedarfsgerecht erfolgt.In 8th is the power transmission element 100 shown in the engaged position, the dog clutch shown purely by way of example in the figures is therefore closed. The switching device is in a pressureless or energy supply-free state. As a result of the deflection of the piston 15th of the locking actuator 12 is the valve means 18th , which acts as a lubricant blocking device, opened. That by the pump 22nd The lubricant is conveyed through the downstream line, which has the function of a lubricant supply line 20th met, to the in the embodiment of 6th to 9 the valve means 18th downstream consumers 30th promoted. As with the in 4th The embodiment shown can also be lubricated here as required. Depending on the design of the hydraulic system and the type of pump 22nd can, as in the case of the previous exemplary embodiment, also an alternating opening and closing of the lubricant supply line 20th can be provided and set so that the consumer can be lubricated, for example, through software-supported targeted control of the pump 22nd takes place as required.

9 zeigt das hydraulische Schaltsystem der zweiten Ausführungsform in einer Übergangsstellung, in der die Klauenkupplung ausgerückt wird. Über den hydraulischen Anschluss 8 wird eine Druckkraft auf den Schaltaktuator 4 aufgeprägt und der Kolben 7 wird entgegen der Kraft des Schaltmittels 6 ausgelenkt. Der Sperraktuator 12 ist in der in der Figur gezeigten Förderrichtung der bidirektionalen Pumpe 22 mit der Saugseite der Pumpe 22 verbunden, so das Zylindervolumen zügig verdrängt werden kann und das Sperrelement 17 innerhalb kürzester Zeit in die in 6 gezeigte Sperrstellung übergeht. Dabei drängt das Rückstellmittel 14 den Kolben 15 unterstützend in die nicht ausgelenkte Position, in der das Sperrelement 17 die Sperrstellung einnimmt. Auf diesem Weg wird die in 6 gezeigte Stellung der Schaltvorrichtung 2 wieder herbeigeführt, in der das System insgesamt dann wieder druckfrei bzw. energiezuführungsfrei in einer stabilen Stellung mit ausgerücktem bzw. geöffnetem Kraftübertragungselement 100 verharrt. 9 shows the hydraulic shift system of the second embodiment in a transition position in which the dog clutch is disengaged. Via the hydraulic connection 8th becomes a compressive force on the shift actuator 4th impressed and the piston 7th is against the force of the switching means 6th deflected. The locking actuator 12 is in the delivery direction of the bidirectional pump shown in the figure 22nd with the suction side of the pump 22nd connected, so the cylinder volume can be quickly displaced and the locking element 17th within a very short time in the in 6th Locked position shown passes. The restoring means presses 14th the piston 15th supporting in the non-deflected position in which the locking element 17th assumes the locked position. In this way, the in 6th Position of the switching device shown 2 brought about again, in which the system as a whole is then again free of pressure or energy supply in a stable position with disengaged or opened force transmission element 100 persists.

Insgesamt ist damit eine bi-stabile Schaltvorrichtung beschrieben, bei der in sowohl der ersten Schaltstellung als auch der zweiten Schaltstellung des Schaltaktuators die Schaltvorrichtung insgesamt das Kraftübertragungselements 100 ohne externe Energiezufuhr dauerhaft in der eingerückten oder ausgerückten Position zu halten vermag. Gleichzeitig ermöglicht die Schaltvorrichtung die bedarfsgerechte kontinuierliche oder alternierende Schmierung und/oder Kühlung in von Verbrauchern bei eingerücktem Kraftübertragungselement.Overall, a bi-stable shifting device is thus described in which the shifting device as a whole is the force transmission element in both the first shift position and the second shift position of the shift actuator 100 able to hold permanently in the engaged or disengaged position without external energy supply. At the same time, the switching device enables the needs-based continuous or alternating lubrication and / or cooling of consumers when the force transmission element is engaged.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

22
SchaltvorrichtungSwitching device
44th
SchaltaktuatorShift actuator
66
Schaltmittel des SchaltaktuatorsSwitching means of the switching actuator
77th
Kolben des SchaltaktuatorsPiston of the shift actuator
88th
Hydraulischer Anschluss des SchaltaktuatorsHydraulic connection of the switch actuator
1010
KolbenstangePiston rod
1212th
SperraktuatorLock actuator
1414th
Rückstellmittel des SperraktuatorsResetting means of the locking actuator
1515th
Kolben des SperraktuatorsLock actuator piston
1616
Hydraulischer Anschluss des SchaltaktuatorsHydraulic connection of the switch actuator
1717th
SperrelementLocking element
1818th
VentilmittelValve means
2020th
dem Ventilmittel 18 nachgelagerter Strangabschnittthe valve means 18th downstream strand section
2222nd
Pumpepump
2424
Schalt- oder RückschlagventilSwitching or check valve
2626th
Reservoirreservoir
3030th
Verbraucherconsumer
100100
KraftübertragungselementPower transmission element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • WO 2017/028913 A1 [0003]WO 2017/028913 A1 [0003]

Claims (14)

Schaltvorrichtung (2) zum Schalten eines in einem Kraftfahrzeug angeordneten Kraftübertragungselements (100), mit • einem gegen eine rückstellende Kraft hydraulisch betätigbaren Schaltaktuator (4), der eingerichtet ist, mit dem Kraftübertragungselement (100) zusammenzuwirken, um das Kraftübertragungselement (100) zu schalten, und der bei Betätigung durch eine Druckkraft von einer ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung überführbar ist, und mit • einer von einem Sperraktuator (12) gebildeten Sperrvorrichtung, die wenigstens ein gegen die Kraft eines Rückstellmittels (14) stellbares Sperrelement (17) aufweist, mit dem der Schaltaktuator (4) in der zweiten Schaltstellung festlegbar ist, wobei das Sperrelement (17) über eine hydraulische Stellkraft von einer Sperrstellung in eine den Schaltaktuator (4) entsperrende Freigabestellung überführbar ist und dann, wenn die hydraulische Stellkraft die Kraft des Rückstellmittels (14) unterschreitet, durch die Kraft des Rückstellmittels (14) selbsttätig die Sperrstellung gedrängt ist, in der das Sperrelement (17) den Schaltaktuator (4) in der zweiten Schaltstellung festzulegen vermag, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (2) eine Druckbereitstellungseinheit mit einer Pumpe (22) aufweist, wobei die Druckbereitstellungseinheit derart ausgebildet ist, dass diese entweder der Schaltaktuator (4) mit einer hydraulischen Druckkraft beaufschlagt, um den Schaltaktuator (4) zu betätigen, oder alternativ der Sperraktuator (12) mit einer hydraulischen Druckkraft beaufschlagt.Switching device (2) for switching a force transmission element (100) arranged in a motor vehicle, with • a switching actuator (4) which can be hydraulically actuated against a restoring force and which is designed to interact with the force transmission element (100) in order to switch the force transmission element (100) , and which can be transferred from a first switching position to a second switching position when actuated by a compressive force, and with • a locking device formed by a locking actuator (12) which has at least one locking element (17) that can be adjusted against the force of a restoring means (14), with which the switching actuator (4) can be fixed in the second switching position, whereby the locking element (17) can be transferred from a locking position to a release position that unlocks the switching actuator (4) by means of a hydraulic actuating force and when the hydraulic actuating force exceeds the force of the restoring means ( 14) falls below, due to the force of the return means (14) the locking position is automatically pushed, in which the locking element (17) is able to fix the switching actuator (4) in the second switching position, characterized in that the switching device (2) has a pressure supply unit with a pump (22), the pressure supply unit is designed such that it either applies a hydraulic pressure force to the shift actuator (4) in order to operate the shift actuator (4) or, alternatively, applies a hydraulic pressure force to the lock actuator (12). Schaltvorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (17) in der Sperrstellung zur Bildung einer mechanischen Verriegelung mit einem Sperrabschnitt eine an die Bewegung des Schaltaktuators (4) gekoppelte Rückhaltekante zu hintergreift.Switching device (2) after Claim 1 , characterized in that the locking element (17) in the locking position engages behind a retaining edge coupled to the movement of the switching actuator (4) to form a mechanical lock with a locking section. Schaltvorrichtung (2) nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltaktuator (4) eine Kolben-/Zylindereinheit aufweist, in der ein Kolben (7) des Schaltaktuators (4) gegen die rückstellende Kraft eines den Kolben (7) selbsttätig in die erste Schaltstellung bewegenden Schaltmittels (6), insbesondere einer Rückstellfeder oder eines sonstigen Federmittels, zwischen der ersten Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung hin und her beweglich ist.Switching device (2) according to one of the two preceding claims, characterized in that the switching actuator (4) has a piston / cylinder unit in which a piston (7) of the switching actuator (4) automatically counteracts the restoring force of the piston (7) switching means (6) moving into the first switching position, in particular a return spring or some other spring means, can be moved back and forth between the first switching position and the second switching position. Schaltvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperraktuator (12) eine Kolben-/Zylindereinheit aufweist, in der ein Kolben (15) des Sperraktuators (12) gegen die rückstellende Kraft des insbesondere als Rückstellfeder oder sonstigen Federmittels ausgebildeten Rückstellmittels (14) des Sperraktuator (12) zwischen der Sperrstellung und der Freigabestellung hin und her beweglich ist.Switching device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the locking actuator (12) has a piston / cylinder unit in which a piston (15) of the locking actuator (12) counteracts the restoring force of the particular designed as a return spring or other spring means Resetting means (14) of the locking actuator (12) can be moved back and forth between the locking position and the release position. Schaltvorrichtung (2) nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein der Druckbereitstellungseinheit nachgelagertes Ventil (24) als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist, wobei das Ventil (24) in der ersten Schaltstellung eine fluidtechnische Druckverbindung mit dem Schaltaktuator (4) und in der zweiten Schaltstellung eine fluidtechnische Druckverbindung mit dem Sperraktuator (12) herzustellen vermag.Switching device (2) according to the preceding claim, characterized in that at least one valve (24) downstream of the pressure supply unit is designed as a 2/2-way valve, the valve (24) having a fluid-technical pressure connection to the switching actuator (4) in the first switching position. and capable of establishing a fluid-technical pressure connection with the blocking actuator (12) in the second switching position. Schaltvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (22) eine bidirektionale Pumpe (22) ist, wobei ein Anschluss der bidirektionalen Pumpe (22) mit dem Schaltaktuator (4) und ein weiterer Anschluss der bidirektionalen Pumpe (22) mit dem Sperraktuator (12) in fluidtechnischer Verbindung steht.Switching device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the pump (22) is a bidirectional pump (22), one connection of the bidirectional pump (22) to the switching actuator (4) and a further connection of the bidirectional pump ( 22) is in fluid communication with the blocking actuator (12). Schaltvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (2) derart dimensioniert ist, dass sie als Schaltvorrichtung (2) für das Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs zum Ein- und Ausrücken eines Kraftübertragungselementes (100), insbesondere einer Kupplung, ausgebildet ist.Switching device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device (2) is dimensioned in such a way that it can be used as a switching device (2) for the drive system of a motor vehicle for engaging and disengaging a power transmission element (100), in particular a clutch, is trained. Schaltvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperraktuator (12) ein Ventilmittel (18) mit einem mit dem Sperrelement (17) gekoppelten, insbesondere als Sperrschieber oder Drehschieber ausgebildeten Ventilorgan aufweist, wobei das Ventilmittel (18) in einem Strang der Schaltvorrichtung (2) vorgesehen ist und der Sperraktuator (12) bei Bewegung des Sperrelementes (17) das Ventilmittel (18) betätigt, insbesondere das Ventilmittel (18) schließt oder öffnet.Switching device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the locking actuator (12) has a valve means (18) with a valve member coupled to the locking element (17), in particular designed as a locking slide or rotary slide, the valve means (18) in a strand of the switching device (2) is provided and the locking actuator (12) actuates the valve means (18) when the locking element (17) moves, in particular the valve means (18) closes or opens. Schaltvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltaktuator (4) ein Ventilmittel (18) mit einem in seiner Bewegung mit dem Schaltaktuator (4) gekoppelten Ventilorgan aufweist, wobei das Ventilmittel (18) in einem Strang des Hydrauliksystems der Schaltvorrichtung (2) vorgesehen ist und der Schaltaktuator (4) beim Schalten von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung durch das mit dem Schaltaktuator (4) gekoppelte Ventilorgan das Ventilmittel (18) betätigt, insbesondere das Ventilmittel (18) schließt oder öffnet.Switching device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the switching actuator (4) has a valve means (18) with a valve member coupled in its movement to the switching actuator (4), the valve means (18) in a branch of the hydraulic system the switching device (2) is provided and the switching actuator (4) when switching from the first switching position to the second switching position by the valve member coupled to the switching actuator (4) actuates the valve means (18), in particular the valve means (18) closes or opens. Schaltvorrichtung (2) nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Ventilmittel (18) nachgelagerte Hydraulikstrang (20) als Schmiermittelversorgungsstrang, insbesondere für die Bereitstellung eines Schmier- oder Kühlmittels für ein zusätzliches Element des Kraftfahrzeugs in Form eines Verbrauchers (30), und/oder ein Druckentlastungsstrang ist und eine Schmiermittelsperrvorrichtung oder Druckentlastungseinrichtung zum Verschließen des dem Ventilmittel (18) nachgelagerten Hydraulikstrangs (20) vorgesehen ist, wobei die Schmiermittelsperrvorrichtung und/oder die Druckentlastungseinrichtung von dem Ventilmittel (18) gebildet ist.Switching device (2) according to one of the two preceding claims, characterized in that the hydraulic line (20) downstream of the valve means (18) acts as a lubricant supply line, in particular for providing a Lubricant or coolant for an additional element of the motor vehicle in the form of a consumer (30) and / or a pressure relief line and a lubricant blocking device or pressure relief device for closing the hydraulic line (20) downstream of the valve means (18) is provided, the lubricant blocking device and / or the pressure relief device is formed by the valve means (18). Schaltvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel durch die Pumpe (22) in dem nachgelagerten Hydraulikstrang (20) gefördert ist und das Bereitstellen der Schmierung und/oder Kühlung für den Verbraucher (30) durch ein Öffnen des Ventilmittels (18) erfolgt.Switching device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the lubricant is conveyed by the pump (22) in the downstream hydraulic line (20) and the provision of the lubrication and / or cooling for the consumer (30) by opening the Valve means (18) takes place. Schaltvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (2) eine Ventilanordnung oder Ventilsteuerung aufweist, wobei die Druckbereitstellungseinheit und die Ventilanordnung oder Ventilsteuerung derart zusammenwirken, dass in Abhängigkeit der Ventilstellung oder der Förderrichtung der Druckbereitstellungseinheit entweder der Schaltaktuator (4) mit einer hydraulischen Druckkraft beaufschlagt ist, um den Schaltaktuator (4) in die ausgelenkte zweite Schaltstellung zu drängen, oder der Sperraktuator (12) mit einer hydraulischen Druckkraft beaufschlagt ist, um das Sperrelement in die Freigabestellung zu drängen.Switching device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device (2) has a valve arrangement or valve control, the pressure supply unit and the valve arrangement or valve control interacting in such a way that, depending on the valve position or the conveying direction of the pressure supply unit, either the switching actuator ( 4) is acted upon with a hydraulic pressure force in order to push the switching actuator (4) into the deflected second switching position, or the locking actuator (12) is acted upon with a hydraulic pressure force in order to push the locking element into the release position. Schaltvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Ventilsteuerung und/oder die Druckbereitstellungseinheit derart ausgebildet sind, dass sie eine alternierende und/oder kontinuierliche bedarfsangepasste Schmierung und/oder Kühlung von Verbrauchern bereitzustellen vermögen.Switching device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the valve control and / or the pressure supply unit are designed in such a way that they are able to provide alternating and / or continuous, needs-based lubrication and / or cooling of consumers. Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem permanent angetriebenen Primärantriebsstrang und einen dem Primärantriebsstrang bei Bedarf mittels eines schaltbaren Kraftübertragungselement (100) zuschaltbaren oder von diesem entkoppelbaren Sekundärantriebsstrang und mit einer das Kraftübertragungselement (100) ein- und ausrückenden Schaltvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Drive train of a motor vehicle with a permanently driven primary drive train and a secondary drive train that can be switched on or decoupled from the primary drive train by means of a switchable force transmission element (100) and with a switching device (2) according to one of the preceding claims that engages and disengages the force transmission element (100).
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