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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben einer Parksperre eines Getriebes in einem Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Üblicherweise weisen Automatgetriebe für Kraftfahrzeuge eine Parksperre auf, in deren Sperrstellung eine Sperrklinke in eine Verzahnung eines mit dem Abtrieb des Automatgetriebes verbundenes und somit auf einer Achse des Kraftfahrzeugs wirkendes Parksperrenrades eingreift. Als Wirkverbindung zwischen Parksperre und deren Bedieneinrichtung im Innenraum des Kraftfahrzeugs haben sich bei modernen Automatgetrieben elektro-hydraulische Systeme durchgesetzt, die auch als „E-Schaltung“ oder „shift-by-wire-System“ bezeichnet werden. Eine elektrische Wirkverbindung zwischen der Bedieneinrichtung des Automatgetriebes im FahrzeugInnenraum und der elektro-hydraulischen Getriebesteuerung bedingt eine Umsetzung des elektrischen Signals zur Parksperrenbetätigung in eine mechanische Bewegung der Sperrklinke. Hierzu kann ein hydraulisch ansteuerbarer Aktuator vorgesehen sein, dessen hydraulische Versorgung Bestandteil einer Getriebehydraulik ist. Hierbei wird üblicherweise ein in einem Zylinderhohlraum axial verschiebbar angeordneter, mit der Sperrklinke wirkverbundener Kolben des Aktuators mit Druck beaufschlagt, um die Parksperre aus ihrer Sperrstellung zu bringen, gegen die Federkraft einer zum Einlegen der Parksperre vorgesehenen Einlegefeder.
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Ein derartiger hydraulisch ansteuerbarer Aktuator zum Betätigen einer Getriebe-Parksperre ist beispielsweise aus der
DE 41 27 991 A1 bekannt. Hierbei wirkt die Federkraft der Einlegefeder der Parksperre in Einlegerichtung der Parksperre auf den Aktuatorkolben dieses Aktuators. In Auslegerichtung der Parksperre ist dieser Aktuatorkolben mit Systemdruck eines elektrohydraulischen Getriebesteuergerätes beaufschlagbar. Hierzu ist eine Zulaufleitung eines Aktuator-Druckraums, innerhalb dessen der Aktuatorkolben axial verschiebbar angeordnet ist, mittels eines elektrisch ansteuerbaren Magnetventils mit der Druckseite einer Ölpumpe des Getriebes verbindbar. In einer ersten Schaltstellung dieses Magnetventils ist der Aktuator-Druckraum entlüftet, sodass die auf den Aktuatorkolben wirkende Federkraft der Einlegefeder ein Einlegen der Parksperre bewirkt. In einer zweiten Schaltstellung dieses Magnetventils ist der Aktuator-Druckraum mit dem von der Ölpumpe gelieferten Systemdruck beaufschlagt, sodass der Aktuatorkolben die Parksperre gegen die Federkraft der Einlegfeder in Auslegerichtung der Parksperre betätigt.
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Um den auf den Aktuatorkolben im auslegten Zustand der Parksperre wirkenden Druck nicht ständig in zum Halten der Parksperre in diesem Zustand ausreichender Höhe aufrecht erhalten zu müssen, kann der Aktuator zusätzlich eine elektromagnetisch betätigbare Verriegelungsvorrichtung aufweisen, mittels der der Aktuatorkolben mechanisch fixiert werden kann. Aus der
DE 10 2012 013 373 A1 beispielsweise ist ein Parksperren-Aktuator mit einer Verriegelungsvorrichtung bekannt, die den Aktuatorkolben sowohl in einer dem eingelegten Zustand der Parksperre zugeordneten Kolbenstellung als auch in einer dem ausgelegten Zustand der Parksperre zugeordneten Kolbenstellung mechanisch arretieren kann. Eine derartige Verriegelungsvorrichtung wird daher auch als „bi-stabile Kolbenarretierung“ bezeichnet. Zum und beim Auslegen der Parksperre muss die mechanische Kolbenverriegelung deaktiviert - also gelöst - und der Aktuatorkolben mit Kupplungsdruck beaufschlagt werden, sodass der Kupplungsdruck die Parksperre gegen die Federkraft der Einlegefeder in den ausgelegten Zustand bringt. Im ausgelegten Zustand der Parksperre ist die mechanische Kolbenarretierung wieder aktiviert und verhindert so ein ungewolltes Bewegen des Aktuatorkolbens.
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Bei dem in der
DE 10 2012 0133 373 A1 gezeigten Aktuator erfolgt die Arretierung des Aktuatorkolbens mittels Kugeln, die in einem feststehenden Kugelkäfig radial verschiebbar gelagert sind und mittels eines Konus, welcher mit der Ankerstange des Elektromagneten der Verriegelungsvorrichtung fest verbunden ist, je nach Schaltzustand des Elektromagneten in Entsperr- oder Sperrstellung bringbar sind. In Sperrstellung blockieren die dann radial nach außen in eine korrespondierende Innenkontur des Aktuatorkolbens verschobenen Kugeln den Aktuatorkolben gegen eine axiale Bewegung. Alternativ hierzu sind zum Arretieren des Aktuatorkolbens auch Systeme mit einem seitlich der Kolbenstange des Aktuatorkolbens angeordneten Stift bekannt, welcher je nach Schaltposition des Aktuatorkolbens in eine von zwei Umfangsnuten dieser Kolbenstange zum mechanischen Fixieren des Aktuatorkolbens eingreift.
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Ist der Aktuatorkolben mittels der Verriegelungsvorrichtung in der dem ausgelegten Zustand der Parksperre zugeordneten Kolbenstellung mechanisch fixiert und gleichzeitig mit dem gegen die Federkraft der Einlegefeder wirkenden Systemdruck beaufschlagt, können Druckschwankungen - insbesondere kurzfristige Druckeinbrüche und kurzfristige Druckspitzen - im Systemdruck zum Verscheiß an der mechanischen Kolbenverriegelung führen. Ist der Aktuatorkolben mittels der Verriegelungsvorrichtung in der dem ausgelegten Zustand der Parksperre zugeordneten Kolbenstellung mechanisch fixiert und gleichzeitig der zuvor auf den Aktuatorkolben wirkende Systemdruck schaltungstechnisch vom Druckraum des Aktuators getrennt, sodass jetzt nur noch die Federkraft der Einlegefeder auf den Aktuatorkolben wirkt, können beim Wiederzuschalten des Systemdrucks auf den Druckraum des Aktuators kurzfristige Druckspitzen auftreten, die ebenfalls zum Verscheiß an der mechanischen Kolbenverriegelung führen.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine alternative Vorrichtung zum Betreiben einer gattungsgemäßen Getriebe-Parksperre bereitzustellen, deren Parksperrenaktuator einen Aktuatorkolben aufweist, welcher zum Auslegen der Parksperre gegen die Federkraft einer Einlegefeder der Parksperre mit einem von einer Pumpe des Getriebes für ein elektrohydraulisches Steuergerät des Getriebes bereitgestellten Systemdruck beaufschlagt wird und sowohl in einer dem eingelegten Zustand der Parksperre zugeordneten Kolbenstellung als auch in einer dem ausgelegten Zustand der Parksperre zugeordneten Kolbenstellung mechanisch arretiert werden kann. Vorrangig soll hierbei die mechanische Kolbenarretierung gegen druckschwingungsbedingten Verschleiß besser geschützt werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Demnach geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung zum Betreiben einer Parksperre eines Kraftfahrzeuggetriebes umfassend eine zum Einlegen der Parksperre vorgesehene Einlegefeder, einen zum Auslegen der Parksperre hydraulisch betätigbaren Aktuator, ein elektrohydraulisches Steuergerät sowie ein elektronisches Steuergerät. Das elektrohydraulische Steuergerät steuert situativ sowohl gangbildende Schaltelemente des Getriebes als auch den Aktuator mittels elektromagnetisch betätigbarer Hydraulikventile hydraulisch mit Druck an, welcher von einer Pumpe des Getriebes bereitgestellt wird. Hierzu steuert das elektronische Steuergerät die elektromagnetisch betätigbaren Hydraulikventile elektrisch an zur Vorgabe verschiedener Schaltpositionen und Gänge im Getriebe. Hierbei generiert das elektrohydraulische Steuergerät mittels eines dieser elektromagnetisch betätigbaren Hydraulikventile einen von dem elektronischen Steuergerät situativ vorgegebenen Systemdruck, welcher die situativ benötigte Druckversorgung der gangbildenden Schaltelemente und des Aktuators sicherstellt.
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Der Aktuator weist einen mit der Parksperre wirkverbundenen Hydraulikkolben auf, der in einem Gehäuse des Aktuators axial verschiebbar gelagert ist und zusammen mit diesem Gehäuse einen Druckraum bildet, welcher beim Auslegen der Parksperre über eine Druckleitung von dem den Systemdruck erzeugenden elektromagnetisch betätigbaren Hydraulikventil her mit Systemdruck beaufschlagt wird und beim Einlegen der Parksperre über diese Druckleitung entleert wird. Zusätzlich ist der Hydraulikkolben des Aktuators mittels einer von dem elektronischen Steuergerät ansteuerbaren Arretiervorrichtung sowohl in einer dem eingelegten Zustand der Parksperre zugeordneten Kolbenstellung als auch in einer dem ausgelegten Zustand der Parksperre zugeordneten Kolbenstellung mechanisch arretierbar.
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Gemäß der Erfindung ist in der zum Druckraum des Aktuators führenden Druckleitung im Bereich zwischen dem den Systemdruck erzeugenden Hydraulikventil und dem Druckraum eine Vordrossel-Einheit installiert, welche eine Blende und ein Rückschlagventil umfasst. Dabei wirkt diese Blende sowohl in Zulaufrichtung zum als auch in Rücklaufrichtung vom Druckraum des Aktuators volumenstrombegrenzend wirkt, sodass der dem Druckraum des Aktuators beim Auslegen der Parksperre zugeführten Volumenstrom auf ein vordefiniertes Maß begrenzt ist, was den Bauraum des Aktuators selbst und auch den Bauraum von optional zum Schutz des Aktuators vorgesehenen Hydraulikkomponenten in vorteilhafter Weise verringert. Das Rückschlagventil dieser Vordrossel-Einheit ist in Zulaufrichtung zum Druckraum des Aktuators geschlossen und in Rücklaufrichtung von diesem Druckraum geöffnet, sodass eine vordefinierte Entleerzeit des Druckraums beim Einlegen der Parksperre sicherstellt ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Vordrossel-Einheit sind deren Blende und Rückschlagventil fluidtechnisch parallelgeschaltet. Dies ermöglicht eine konstruktiv einfache große Bandbreite für die individuelle Anpassung sowohl der Befüllgeschwindigkeit als auch der Entleergeschwindigkeit des Aktuatordruckraums an unterschiedliche Anwendungsfälle.
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In einer hierzu alternativen Ausgestaltung der Vordrossel-Einheit sind deren Blende und Rückschlagventil fluidtechnisch in Reihe geschaltet, was gegenüber der Parallelschaltung von Blende und Rückschlagventil bauraumtechnische Vorteile bringt.
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Das Rückschlagventil der Vordrossel-Einheit kann als Schließelement beispielsweise eine Kugel, aber auch eine Platte aufweisen, wobei diese Kugel bzw. diese Platte dann in Schließrichtung über eine Feder gegen dem Systemdruck vorgespannt ist. Vorzugsweise sind Durchflussquerschnitt und Federkennlinie dieses Rückschlagventils sind dabei konstruktiv derart dimensioniert, dass der Durchflusswiderstand des Rückschlagventils beim Entleeren des Aktuator-Druckraums - also beim Einlegen der Parksperre - möglichst gering ist.
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Der Innendurchmesser der Blende der Vordrossel-Einheit ist vorzugsweise konstruktiv derart dimensioniert, dass deren Durchflusswiderstand einerseits die Befüllzeit des Aktuator-Druckraums beim Auslegen der Parksperre auch bei tiefen Betriebstemperaturen nicht übermäßig beeinträchtigt wird, andererseits aber auch eine zur mechanischen Schonung der mechanischen Belastung der Aktuatorkolbenarretierung ausreichend hohe hydraulische Dämpfungswirkung entfaltet.
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Räumlich gesehen kann die Vordrossel-Einheit integraler Bestandteil des elektrohydraulischen Steuergerätes des Getriebes sein, alternativ aber auch integraler Bestandteil des Aktuators.
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Um den Aktuator gegen Beschädigung oder Zerstörung durch Überdruck wirkungsvoll zu schützen, wird in einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, an die zum Druckraum des Aktuators führenden Druckleitung im Bereich - also in Flussrichtung - zwischen Vordrossel-Einheit und Druckraum zusätzlich ein Druckbegrenzungsventil fluidtechnisch anzuschließen. Ein solches Druckbegrenzungsventil kann beispielsweise konstruktiv einfach als ein gegen den in der Druckleitung herrschenden Systemdruck federvorgespanntes Kugel- oder Plattenventil ausgebildet sein, welches räumlich gesehen in dem elektrohydraulischen Steuergerät des Getriebes oder alternativ in dem Aktuator integriert ist. Da das Druckbegrenzungsventil in Flussrichtung zwischen Vordrossel-Einheit und Druckraum angeordnet ist, wirkt sich die von der Vordrosseleinheit beim Auslegen der Parksperre erzeugte Volumenstrombegrenzung in der zum Aktuatordruckraum führenden Druckleitung auf das Druckbegrenzungsventil belastungsreduzierend aus, sodass das Druckbegrenzungsventil baulich vergleichsweise klein dimensioniert werden kann.
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Um den Aktuator - insbesondere die Arretierungsvorrichtung des Aktuatorkolbens - gegen Verscheiß und Beschädigung durch Druckschwingungen, hochfrequente temporäre Druckeinbrüche und hochfrequente temporäre Druckspitzen wirkungsvoll zu schützen, wird in einer anderen Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, an die zum Druckraum des Aktuators führenden Druckleitung im Bereich - also in Flussrichtung - zwischen Vordrossel-Einheit und Druckraum zusätzlich einen hydraulischen Dämpfer fluidtechnisch anzuschließen. Vorzugsweise ist ein solcher hydraulische Dämpfer als ein integraler Bestandteil des elektrohydraulischen Steuergerätes des Getriebes ausgeführt, kann alternativ jedoch auch ein integraler Bestandteil des Aktuators sein.
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Konstruktiv ist ein solcher hydraulischer Dämpfer vorzugsweise als ein in einer zum Getriebeinnenraum hin entlüfteten Gehäusebohrung axial verschiebbar angeordneter Kolben ausgebildet, der gegen den in der zum Druckraum des Aktuators führenden Druckleitung herrschenden Systemdruck federvorgespannt ist. Wie bereits angedeutet, kann diese Gehäusebohrung in dem elektrohydraulischen Steuergerät des Getriebes oder in dem Aktuatorgehäuse angeordnet sein. Alternativ hierzu kann der hydraulische Dämpfer auch als ein unter Druck verformbares Elastomer-Element ausgebildet sein, welches in einen zum Getriebeinnenraum hin verschlossenen Abzweig der zum Druckraum des Aktuators führenden Druckleitung eingelegt ist. In beiden Fällen kann die Elastizität des hydraulischen Dämpfers zum Dämpfen der Amplituden von situativ auftretenden dynamischen und hoch-dynamischen Druckschwingungen, Druckspitzen und Druckeinbrüchen konstruktiv auf den jeweiligen Anwendungsfall - sprich auf das vorliegende Parksperrensystem - abgestimmt werden. Dieses erfindungsgemäße Konzept ermöglicht in vorteilhafter Weise eine passive Dämpfung der Amplitude situativ auftretender dynamischer und hoch-dynamischer Druckunregelmäßigkeiten in der Druckzuführung eines hydraulisch betätigbaren Parksperren-Aktuators jeglicher Bauart.
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Sodann ermöglicht diese passive Dämpfung situativ auftretender Druckschwingungen in der Druckbeaufschlagung des Aktuatorkolbens in besonders vorteilhafter Weise eine signifikante Reduzierung von Verschleiß an einer mechanischen Arretierung dieses Aktuatorkolbens, insbesondere beim Halten der Parksperre im ausgelegten Zustand. Auslegungsbedingten Bauteiltoleranzen erlauben nämlich auch bei aktivierter Kolbenarretierung eine gewisse kleine Axialbewegung des Aktuatorkolbens, sodass Druckschwingungen und Druckspitzen des auf den Aktuatorkolben wirkenden Systemdrucks als hoch-dynamische Axialkräfte auch bei aktivierter Kolbenarretierung vom Aktuatorkolben auf die Mechanik der Kolbenarretierung übertragen werden können. Derartige hoch-dynamische Stöße wirken bekanntlich verschleißfördernd. Mittels der erfindungsgemäß bedämpften Druckbeaufschlagung des Aktuatorkolbens können solche stoßartigen Belastungen an der Kolbenarretierung der Arretiervorrichtung signifikant verringert werden, was die Ausfallsicherheit und Lebensdauer des Aktuators in vorteilhafter Weise erhöht.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, das als erste Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagene Druckbegrenzungsventil mit dem als zweite Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagenen hydraulischen Dämpfer miteinander zu kombinieren. In einer bevorzugten Ausführung hierzu ist das Druckbegrenzungsventil bauraumsparend in dem hydraulischen Dämpfer integriert. Das durch das Druckbegrenzungsventil abzusichernde Maximaldruckniveau ist in diesem Fall vom Betrag her stets höher als die von dem hydraulischen Dämpfer abzudämpfenden Druckschwingungen und Druckspitzen.
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Ein in dem hydraulischen Dämpfer integriertes Druckbegrenzungsventil kann beispielsweise durch ein Zusammenwirken der Federkraft der bereits vorhandenen Dämpferfeder mit einem vordefinierten Steuerkantenmaß gebildet bzw. dargestellt werden. Wird nun der Dämpferkolben um dieses Steuerkantenmaß entlang seiner Mittelachse verschoben, verbindet sich der vorhandene Zulauf des hydraulischen Dämpfers fluidtechnisch mit einem entsprechend positionierten, zum Innenraum des Getriebes führenden Ablauf des hydraulischen Dämpfers. Hierzu kann die Dämpferfeder eine progressiver Federkennlinie aufweisen, sodass der Zulauf des hydraulischen Dämpfers erst oberhalb eines vordefinierten Kupplungsdruckniveaus fluidtechnisch mit dem Ablauf des hydraulischen Dämpfers verbunden ist. Der „weiche“ Teil der progressive Federkennlinie übernimmt dann die gewünschte Dämpfung der hochfrequenten Druckschwingungen und Druckspitzen. Alternativ hierzu kann die Dämpferfeder aber auch durch eine mechanische Verschaltung zweier - vorzugsweise mechanisch in Reihe geschaltete - Federn unterschiedlicher Federkennlinie gebildet ist, wobei die erste dieser beiden Federn eine zur Dämpfung des Dämpferkolbens ausgelegte flache Federkennlinie aufweist, wohingegen die zweite dieser beiden Federn eine zum Öffnen des Druckbegrenzungsventils ausgelegte steile Federkennlinie aufweist.
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Ein in dem hydraulischen Dämpfer integriertes Druckbegrenzungsventil kann beispielsweise auch als ein federvorgespanntes Ventil ausgebildet sein, welches in dem Dämpferkolben derart integriert ist, dass der vorhandene Zulauf des hydraulischen Dämpfers oberhalb eines vordefinierten Systemdruckniveaus fluidtechnisch mit einem zum Innenraum des Getriebes führenden Ablauf des hydraulischen Dämpfers verbunden ist. Ein derartiges Druckbegrenzungsventil kann konstruktiv einfach als ein mittels einer Druckbegrenzungsfeder gegen den Systemdruck vorgespanntes Kugelventil oder ein mittels Druckbegrenzungsfeder gegen den Systemdruck vorgespanntes Plattenventil ausgebildet sein. Dabei kann die Druckbegrenzungsfeder bauraumsparend konzentrisch innerhalb der stets auf den Dämpferkolben wirkenden Dämpferfeder angeordnet sein.
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Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs umfassend ein Getriebe mit einer Parksperre;
- 2 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betätigen der Parksperre gemäß 1;
- 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betätigen der Parksperre gemäß 1;
- 4 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betätigen der Parksperre gemäß 1;
- 5 eine schematische Darstellung eines ersten Konstruktionsbeispiels für einen Dämpferkolben mit integriertem Druckbegrenzungskolben;
- 6 eine schematische Darstellung eines zweiten Konstruktionsbeispiels für einen Dämpferkolben mit integriertem Druckbegrenzungskolben; und
- 7 eine schematische Darstellung eines dritten Konstruktionsbeispiels für einen Dämpferkolben mit integriertem Druckbegrenzungskolben.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 1 mit einem Automatgetriebe 3, welches mehrere gangbildende Schaltelemente 33 aufweist und über ein Anfahrelement 30 von einem Antriebsmotor 2 antreibbar ist. Auf diese Weise ist die Antriebsleistung des Antriebsmotors 2 in vorzugsweise mehreren verschiedenen Gängen bzw. Gangstufen von einer Antriebswelle 31 auf eine Abtriebswelle 32 des Automatgetriebes 3 übertragbar. Die Abtriebswelle 32 ist über weitere in 1 nur angedeutete Kraftfahrzeugbauteile mit einer Antriebsachse 4 des Kraftfahrzeugs 1 wirkverbunden.
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Zudem weist das Automatgetriebe 3 eine Parksperre 34 auf, mittels der die Abtriebswelle 32 und damit auch die Antriebsachse 4 des Kraftfahrzeugs 1 festsetzbar ist. Zur Steuerung des Automatgetriebes 3 ist eine Kombination bestehend aus einem elektrohydraulisches Steuergerät 35 und einem elektronisches Steuergerät 36 vorgesehen. Das elektrohydraulische Steuergerät 35 übernimmt zum einen die hydraulische Ansteuerung des hier beispielhaft als Kupplung ausgebildeten Anfahrelements 30, um den Kraftschluss zwischen einer Kurbelwelle 20 des Antriebsmotors 2 und der Antriebswelle 31 des Automatgetriebes 3 herzustellen. Zum anderen übernimmt das elektrohydraulische Steuergerät 35 die hydraulische Ansteuerung der getriebeinternen gangbildenden Schaltelemente 33, um die situativ passenden Gänge im Automatgetriebe 3 zu erzeugen. Zudem übernimmt das elektrohydraulische Steuergerät 35 auch die hydraulische Ansteuerung eines Aktuators 340, der zum Auslegen der Parksperre 34 mit Hydraulikfluid versorgt werden muß. Zur Ansteuerung des Anfahrelementes 30, der Schaltelemente 33 und des Aktuators 340 sind in dem elektrohydraulische Steuergerät 35 mehrere elektromagnetisch betätigbare Hydraulikventile vorgesehen, von denen die den einzelnen Schaltelementen 33 zugeordneten Hydraulikventile mit 350 bezeichnet sind, dasjenige Hydraulikventil, welches zur Erzeugung eines die situativ benötigte Druckversorgung der gangbildenden Schaltelemente 33 und des Aktuators 340 sicherstellenden Systemdrucks vorgesehen ist, hingegen mit Bezugszeichen 351. Entsprechend kann das elektromagnetisch betätigbare Hydraulikventil 351 auch als Systemdruck-Regelventil bezeichnet werden.
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Das elektronische Steuergerät 36 ermittelt die situativ erforderlichen Schaltbefehle und steuerungs- und regelungstechnischen Vorgaben für diese elektromagnetisch betätigbaren Hydraulikventile 350 und 351 und steuert diese entsprechend an. Dabei verarbeitet das elektronische Steuergerät 36 unter anderem Signale einer im Kraftfahrzeug 1 angeordnete Wähleinrichtung 5, mittels der ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 einzelne Schaltpositionen für das Automatgetriebe vorgeben kann, insbesondere die Schaltpositionen „Parken“ (P), „Neutral“ (N) „Vorwärtsfahrt“ (D) und „Rückwärtsfahrt“ (R).
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Das zum Betätigen des Anfahrelementes 30, der Schaltelemente 33 und des Aktuators 340 benötigte Druckmittel wird von einer Pumpe 37 des Getriebes 3 bereitgestellt. Derjenige Bereich des Getriebeinnenraums des Getriebes 3, der als Reservoir für das von der Pumpe 37 angesaugte Hydraulikfluid dient und in den überschüssiges Druckmittel zurückgeführt wird, bildet einen mit 38 bezeichneten Tank.
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Nachfolgend und bezugnehmend auf die schematische Darstellung in 2 wird ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betreiben der in 1 gezeigten Parksperre 34 näher erläutert.
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Der in 1 gezeigte hydraulische Aktuator 340 zum Betätigen der Parksperre 34 ist ans sich aus dem Stand der Technik bekannt. Dieser Aktuator 340 weist einen Hydraulikkolben 341 auf, der in geeigneter Weise mit einem zur Vereinfachung nicht dargestellten Sperrelement der Parksperre 34 wirkverbunden ist und zum Auslegen der Parksperre 34 mit einem für die situativ benötigte Druckversorgung der gangbildenden Schaltelemente 33 und des Aktuators 340 ausreichend hohen Systemdruck P_sys des hydraulischen Steuergerätes 35 beaufschlagt wird. Hierzu bildet der Hydraulikkolben 341 zusammen mit einem Gehäuseteil des Aktuators 340 einen Druckraum 346, der über eine Druckleitung 347 mit unter Systemdruck P_sys stehendem Hydraulikfluid befüllt werden kann. Hydraulisch mit Systemdruck P_sys angesteuert wird der Aktuator 340 über das elektromagnetisch betätigbare Systemdruck-Regelventil 351, welches diesen Systemdruck P_sys aus dem von der getriebeseitigen Pumpe 37 bereitgestellten Pumpendruck P_p nach Vorgabe des elektronischen Steuergerätes 36 generiert.
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Die Schaltelemente 33 hingegen werden zur Gangbildung über elektromagnetisch betätigbare Hydraulikventile 350 des elektrohydraulischen Steuergerätes 35 hydraulisch angesteuert, wobei diese Hydraulikventile 350 selber über eine Hydraulikleitung 357 von dem Systemdruck-Regelventil 351 mit Systemdruck P_sys versorgt werden und aus diesen Systemdruck P_sys für das jeweilige gangbildende Schaltelement 33 einen bedarfsgerechten Kupplungsdruck P_k nach Vorgabe des elektronischen Steuergerätes 36 generierten. Vorzugsweise ist jedem Schaltelement 33 ein eigenes Hydraulikventil 350 zugeordnet.
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Die Wirkverbindung zwischen Aktuator 340 und Parksperre 34 ist derart ausgeführt, dass für den Fall, dass sich der Hydraulikkolben 341 in Einlegestellung E befinden, die Parksperre 34 sperrt und für den Fall, dass sich der Hydraulikkolben 341 in Auslegestellung A befinden, die Parksperre 34 nicht sperrt. Wird der Hydraulikkolben 341 mit Druck beaufschlagt, bewegt er sich in die Auslegestellung A, entgegen der Federkraft einer Einlegefeder 345. Infolge der Federkraft dieser Einlegefeder 345 bewegt sich der Hydraulikkolben 341 in Richtung zur Einlegestellung E, wenn die Druckbeaufschlagung des Hydraulikkolbens 341 abgeschaltet wird, mit der Folge, dass die Parksperre 34 mechanisch eingelegt wird. Diese hier vorgesehene Betätigungslogik beim Ein- und Auslegen der Parksperre 34 ist als beispielhaft zu verstehen. Entsprechend kann in einer hierzu alternativen Ausführungsform der Parksperre auch eine invertierte Betätigungslogik vorgesehen sein, bei die Parksperre mittels Hydraulikdruck eingelegt und mittels Federkraft ausgelegt wird.
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Zusätzlich weist der Aktuator 340 eine Arretiervorrichtung 342 zum mechanischen Festsetzen des Hydraulikkolbens 341 auf. Diese Arretierungsvorrichtung 342 umfasst beispielhaft einen Stift 344 und einen zum Betätigen dieses Stifts 344 vorgesehenen Elektromagneten 343, wobei der Stift 344 vorzugsweise im unbestromten Zustand des Elektromagneten 343 den Hydraulikkolben 341 wahlweise in der Einlegestellung E oder in der Auslegestellung A arretiert, also gegen ein ungewolltes axiales Verschieben sichert.
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Zur Verbesserung der hydraulischen Ansteuerung des Druckraums 346 des Aktuators 340 ist eine Vordrossel-Einheit 352 vorgesehen, welche in der Druckleitung 347 im Bereich zwischen dem (den Systemdruck P_sys erzeugenden) Systemdruck-Regelventil 351 und dem Druckraum 346 installiert ist und eine Blende 353 sowie ein Rückschlagventil 354 umfasst. Dabei wird die Blende 353 sowohl in Zulaufrichtung zum als auch in Rücklaufrichtung vom Druckraum 346 volumenstrombegrenzend. Das Rückschlagventil 354 hingegen ist in Zulaufrichtung zum Druckraum 346 geschlossen und in Rücklaufrichtung vom Druckraum 346 geöffnet.
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In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind Blende 353 und Rückschlagventil 354 fluidtechnisch parallelgeschaltet, was dem Konstrukteur einen gewissen Freiraum beim Anpassen der Vordrossel-Einheit 352 auf unterschiedliche anwendungsspezifische Anforderungen bei ansonsten gleicher Basiskonstruktion gibt.
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In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Rückschlagventil 354 beispielhaft als ein federvorgespanntes Kugelventil ausgebildet umfassend eine Kugel als Schießkörper 3540, einen innen offenen Kegelstumpf als Schließkörpersitz 3541 sowie eine gegen den Systemdruck P_sys vorgespannte Feder 3542 zum Verschließen des Schließkörpersitz 3541 durch den Schießkörper 3540. Der durch das Rückschlagventil 354 mögliche Durchfluss ist um ein Vielfaches größer als der Durchfluss durch die Blende 353. Während der offene Innendurchmesser der Blende 353 konstruktiv auf die anwendungsspezifisch gewünschte Befüllzeit des Aktuator-Druckraums 346 beim Auslegen der Parksperre 34 - also auf die anwendungsspezifisch gewünschte Auslegegeschwindigkeit der Parksperre 34 - abgestimmt ist, ist der offene Innendurchmesser des Schließkörpersitzes 3541 auf die anwendungsspezifisch gewünschte Entleerzeit des Aktuator-Druckraums 346 beim Einlegen der Parksperre - also auf die anwendungsspezifisch gewünschte Einlegegeschwindigkeit der Parksperre 34 - abgestimmt. Ein zahlenmäßiges Beispiel für eine konstruktive Auslegung der Vordrosseleinheit 352 verdeutlicht diese Zusammenhänge: Durchlauf-Durchmesser 1,2 mm für die Blende 353; Durchlauf-Durchmesser 3 mm und Schließdruck 0,1 bar für das Rückschlagventil 354.
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Wie bereits eingangs erwähnt, können Maßnahmen gegen eine Beschädigung oder Zerstörung des Aktuators 340 durch übermäßig hohen Systemdruck P_sys sinnvoll sein. Hierzu wird in dem in 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die auf dem in 2 gezeigten Parksperrenbetätigungssystem basiert, vorgeschlagen, die zum Druckraum 346 des Aktuators 340 führende Druckleitung 347 fluidtechnisch an ein Druckbegrenzungsventil 355 anzuschließen. In dem hier dargestellten Konstruktionsbeispiel ist dieses Druckbegrenzungsventil 355 als ein gegen den Systemdruck P_sys federvorgespanntes Plattenventil ausgebildet, umfassend einen kolbenartigen Schließkörper 3550, einen ringförmigen Schließkörpersitz 3551, eine zwischen Schließkörper 3550 und einem Gehäuseabschnitt eingespannte Druckbegrenzungsfeder 3552, einen fluidtechnisch an die Druckleitung 347 angeschlossenen zylindrischen Zulauf 3553 stirnseitig des Schließkörpers 3550 auf dessen der Druckbegrenzungsfeder 3552 gegenüberliegenden Seite, einen zum Tank 38 führenden Ablauf 3554 seitlich des Schließkörpers 3550, sowie eine zum Tank 38 führende Entlüftung 3555 im Federraum des Schließkörpers 3550.
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Um die Vorteile der Vordrossel-Einrichtung 352 auch für die Dimensionierung des Druckbegrenzungsventil 355 nutzen zu können, ist es fluidtechnisch an einem Leitungsabschnitt der zum Aktuator-Druckraum 346 führenden Druckleitung 347 angeschlossen, welcher sich zwischen Vordrossel-Einrichtung 352 und Druckraum 346 befindet. Hierbei ist das gegenüber 2 zusätzliche Druckbegrenzungsventil 355 in 3 beispielhaft ein integraler Bestandteil des Aktuators 340, die aus 2 übernommene Vordrossel-Einrichtung 352 hingegen integraler Bestandteil des elektrohydraulischen Steuergerätes 35. Ein zahlenmäßiges Beispiel für eine konstruktive Auslegung des Druckbegrenzungsventils 355 verdeutlicht den genannten Vorteil: Soll das Druckbegrenzungsventil 355 bei einer Druckschwelle von 22 bar öffnen, errechnet sich für die Druckbegrenzungsfeder 3552 bei einem Wirkdurchmesser des Schließkörpersitzes 3551 von 4 mm eine Federkraft von etwa 27,6 Newton; entsprechend klein ist auch der hier benötigte Bauraum.
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Wie bereits eingangs erwähnt, können auch Druckpulsation, temporäre Druckspitzen und temporäre Druckeinbrüche des Systemdrucks P_sys, mit dem der Hydraulikkolben 341 des Aktuators 340 beaufschlagbar ist, zu einer Beschädigung des Aktuators 340 führen, insbesondere zu einem unerwünschten Verschleiß an der Mechanik der Arretiervorrichtung 342, wenn sich diese in Arretierstellung befindet, im vorliegenden Beispiel also zu Verschleiß an dem Stift 344 der Arretiervorrichtung 342 und an der Kolbenstangen-Nut, in die der Stift 344 in Stellung E des Hydraulikkolbens 341 eingreift. Die obligatorischen Bauteiltoleranzen erlauben nämlich auch bei arretiertem Stift 344 eine gewisse kleine Axialbewegung des Hydraulikkolbens 341, sodass auf den Hydraulikkolben 341 wirkende hoch-dynamische Axialkräfte, die durch die erwähnten hoch-dynamischen Unregelmäßigkeiten im Systemdruck P_sys erzeugt werden können, als hoch-dynamische Stöße auf die Kontaktstelle Kolbenstange/Stift wirken. Störende Druckspitzen und störende Druckeinbrüche können beispielsweise bei Gangwechseln im Getriebe (3) auftreten.
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Um die Arretiervorrichtung 342 vor mechanischen Schäden, die durch solche Druckspitzen und Druckeinbrüche im Versorgungsdruck des Druckraums 346 des Aktuators 340 verursacht werden können, ist in dem in 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die wiederum auf dem in 2 gezeigten Parksperrenbetätigungssystem basiert, die zum Druckraum 346 des Aktuators 340 führende Druckleitung 347 fluidtechnisch an einen hydraulischen Dämpfer 356 angeschlossen. Um die Vorteile der Vordrossel-Einrichtung 352 auch für die Dimensionierung dieses hydraulischen Dämpfers 356 nutzen zu können, befindet sich dieser Anschluss an einem zwischen Vordrossel-Einrichtung 352 und Druckraum 346 liegenden Leitungsabschnitt der Druckleitung 347. Hierbei sind die aus 2 übernommene Vordrossel-Einrichtung 352 und der gegenüber 2 zusätzliche hydraulische Dämpfer 356 in 4 beispielhaft integrale Bestandteile des elektrohydraulischen Steuergerätes 35.
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In dem in 4 gezeigten Konstruktionsbeispiel ist der hydraulische Dämpfer 356 als ein Kolben-/Feder-Dämpfer ausgebildet. Dabei ist der Kolben des Dämpfers 356 axial verschieblich in einer Bohrung eines Gehäuses des elektrohydraulischen Steuergerätes 35 des Getriebes (3) angeordnet, wobei die Feder des Dämpfers 356 den Kolben des Dämpfers 356 gegen den in der Druckleitung 347 herrschenden Systemdruck P_sys vorspannt. Entsprechend ist der Federraum des Dämpfers 356 zu dem Tank 38, der beispielsweise durch eine Ölwanne des Getriebes (3) gebildet wird, hin entlüftet. Im Fluidstrom zwischen der Druckleitung 347 und dem Kolbenraum des Dämpfers 356 ist beispielhaft zusätzlich eine Zulaufblende vorgesehen.
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In 4 befindet sich die hier nicht näher dargestellte Parksperre (34) des Getriebes (3) im eingelegten Zustand. Entsprechend befindet sich der Hydraulikkolben 341 des Parksperren-Aktuators 340 in Schaltstellung E und ist in dieser Schaltstellung E durch den jetzt in eine Umfangsnut der Kolbenstange des Hydraulikkolbens 341 formschlüssig eingreifenden Stift 344 der Arretiervorrichtung 342 in axialer Richtung fixiert.
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Wird die Parksperre (34) ausgehend vom eingelegten Zustand ausgelegt, wird der Druckraum 347 des Aktuators 340 von dem elektromagnetisch betätigbaren Systemdruck-Regelventil 351 her über die Blende 353 der Vordrossel-Einheit 352 und die Druckleitung 347 mit Systemdruck P_sys beaufschlagt, sodass sich der Hydraulikkolben 341 des Aktuators 340 bei gelöstem Stift 344 der Arretiervorrichtung 342 axial von Kolbenstellung E zur Kolbenstellung A bewegt, bevor der Stift 344 den Hydraulikkolben 341 in axialer Richtung wieder fixiert. Die nunmehr vorgesehene fluidtechnische Anbindung der zum Aktuator-Druckraum 346 führenden Druckleitung 346 an den hydraulischen Dämpfer 356 verhindert wirkungsvoll und zuverlässig, dass hoch-dynamische Druckschwingungen und Druckspitzen im Systemdruck P_sys eine für die Arretiervorrichtung 342 störende Höhe erlangen. Anders formuliert, verhindert der hydraulische Dämpfer 356 in der Druckzuführung zum Hydraulikkolben 341 des Aktuators 340 einen übermäßigen Verschleiß an der mechanischen Arretierung dieses Hydraulikkolbens 341.
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Wird die Parksperre (34) ausgehend vom ausgelegten Zustand eingelegt, wird der Druckraum 346 des Aktuators 340 über die Druckleitung 347, das Rückschlagventil 354 der Vordrossel-Einheit 352 und das Systemdruck-Regelventil 351 zum Tank 38 hin entlüftet, sodass sich der Hydraulikkolben 341 des Aktuators 340 bei gelöstem Stift 344 der Arretiervorrichtung 342 infolge der Federkraft der Einlegefeder 345 der Parksperre (34) axial von Kolbenstellung A zur Kolbenstellung E bewegt, bevor der Stift 344 den Hydraulikkolben 341 in axialer Richtung wieder fixiert.
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Nachfolgend und bezugnehmend auf die 5 bis 7 werden drei Konstruktionsbeispiele näher erläutert, bei denen zum Schutz des Aktuators 340 sowohl ein Druckbegrenzungsventil 355 als auch ein hydraulischer Dämpfer 356 vorgesehen ist. In diesen drei Konstruktionsbeispielen ist das Druckbegrenzungsventil 355 bauraumsparend in dem hydraulischen Dämpfer 356 integriert. Analog zu dem in 4 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum hydraulischen Ansteuern eines Parksperrenaktuators umfasst der hydraulische Dämpfer 356 bei allen diesen drei Konstruktionsbeispielen einen durch Federkraft einer Dämpferfeder 3562 gegen den von dem Systemdruck-Regelventil (351) bereitgestellten Systemdruck P_sys vorgespannten Dämpferkolben 3481, welcher entlang seiner Mittelachse verschiebbar in einer zu einem Innenraum des Getriebes (3) hin entlüfteten Bohrung eines Gehäuses 3560 angeordnet ist. Das durch das Druckbegrenzungsventil 355 abzusichernde Maximaldruckniveau ist vom Betrag her in jedem Fall höher als die von dem hydraulischen Dämpfer 356 abzudämpfenden Druckschwingungen und Druckspitzen.
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Bei dem in 6 dargestellten ersten Konstruktionsbeispiel ist das mit Positionszeichen 355 gekennzeichnete Druckbegrenzungsventil durch ein Zusammenwirken der Federkraft der Dämpferfeder 3562 mit einem vordefinierten Steuerkantenmaß 3569 gebildet, um welches der Dämpferkolben 3561 entlang seiner Mittelachse verschoben werden muß, um einen mit unter Systemdruck P_sys stehendem Hydraulikfluid versorgten Zulauf 3567 des hydraulischen Dämpfers 356 fluidtechnisch mit einem zum Innenraum bzw. zum Tank (38) des Getriebes (3) führenden Ablauf 3568 des hydraulischen Dämpfers 356 zu verbinden.
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Vorzugsweise sind mehrere seitliche Ablauföffnungen 3568 vorgesehen, da zu einer gut funktionierenden Führung des Dämpferkolbens 3561 zumindest drei sternförmig ausgerichtete - also am Umfang symmetrisch verteilt angeordnete - Laufflächen notwendig sind. Die Zwischenräume zwischen diesen Laufflächen können problemlos als seitliche Ablauföffnungen 3568 verwendet werden.
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Im oberen Teil der 5 befindet sich der Dämpferkolben 3561 in seiner Ausgangslage, in der der Systemdruck P_sys keine Druckschwingungen und Druckspitzen aufweist, die eine hydraulische Dämpfung erfordern, und in der auch der von dem Druckbegrenzungsventil 355 abzusichernde Maximaldruck bei weitem noch nicht erreicht ist. Im unteren Teil der 5 hat der am Zulauf 3567 anliegende Systemdruck P_sys den zulässigen Maximaldruck überschritten, sodass der Dämpferkolben 3561 eine durch das Steuerkantenmaß 3569 definierte Ablaufkante des seitlich des Dämpferkolbens 3561 angeordneten Ablaufs 3568 freigibt, mit der Folge, dass nun Hydraulikfluid in den Getriebeinnenraum bzw. in den Tank (38) in einem Maß abgeführt wird, dass der Systemdruck P_sys am Zulauf 3567 auf den zulässigen Maximaldruck begrenzt wird.
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In dem in 5 dargestellten Konstruktionsbeispiel weist die Dämpferfeder 3562 eine progressive Federkennlinie auf, wobei der „weiche“ Teil dieser Federkennlinie die gewünschte Dämpfungsfunktion sicherstellt, wohingegen der Schaltpunkt der gewünschten Absicherung gegen Überdruck im Bereich des „harten“ Teils dieser liegt.
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Alternativ hierzu kann auch eine Reihenschaltung zweier Federn unterschiedlicher Federkennlinie vorgesehen sein, wobei dann die erste Feder als Dämpferfeder ausgebildet ist mit einer zur Dämpfung des Dämpferkolbens 3561 ausgelegten flachen Federkennlinie, wohingegen die zweite dieser beiden Federn dann eine zum Öffnen der durch das Steuerkantenmaß 3569 definierten Ablaufkante des Ablaufs 3568 ausgelegte steile Federkennlinie aufweist.
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In einer anderen Alternative hierzu können auch zwei konzentrisch verschachtelte Federn unterschiedlicher Federkennlinie vorgesehen sein, wobei dann die erste Feder als Dämpferfeder ausgebildet ist mit einer zur Dämpfung des Dämpferkolbens 3561 ausgelegten flachen Federkennlinie, wohingegen die zweite dieser beiden Federn dann eine zum Öffnen der durch das Steuerkantenmaß 3569 definierten Ablaufkante des Ablaufs 3568 ausgelegte steile Federkennlinie aufweist. In diesem Fall muß die erste Feder eine größere Länge aufweisen als die zweite Feder, damit die „harte“ zweite Feder den zur Dämpfung benötigten Hub der „weichen“ ersten Feder nicht behindert. Somit ist es auch sinnvoll, wenn die kürzere der beiden Federn, also die „harte“ zweite Feder entweder am Dämpferkolben 3561 oder am dem Zulauf 3567 abgewandten Boden des Dämpfergehäuses 3560 oder aber an der „weichen“ ersten Feder befestigt ist. Solange sich der solchermaßen konstruierte hydraulische Dämpfer 3568 in seinem Dämpfungsbereich befindet, ist lediglich die „weiche“ Dämpferfeder in Funktion. Erst jenseits des Dämpfungsbereichs entsteht eine Parallelschaltung der Federkräfte der beiden Federn, wodurch der Dämpfer 356 jetzt als Druckbegrenzungsventil 356 arbeitet.
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Bei dem in 6 dargestellten zweiten Konstruktionsbeispiel ist das Druckbegrenzungsventil 355 als ein durch eine Druckbegrenzungsfeder 3552 vorgespanntes Kugelventil ausgebildet, welches in dem durch Federkraft der Dämpferfeder 3562 vorgespannten Dämpferkolben 3561 derart integriert ist, dass der vorhandene Zulauf 3567 des hydraulischen Dämpfers 356, über den der Dämpferkolben 3561 mit Systemdruck P_sys beaufschlagbar oder beaufschlagt ist, oberhalb eines vordefinierten Systemdruckniveaus fluidtechnisch mit dem zum Innenraum oder zum Tank (38) des Getriebes (3) führenden Ablauf 3568 des hydraulischen Dämpfers 356 verbunden ist. Hierbei bildet der Dämpferkolben 3561 ein innerhalb eines Gehäuses 3560 des hydraulischen Dämpfers 356 verschiebliches Gehäuseelement für das Druckbegrenzungsventil 355. Dabei ist in dem Dämpferkolben 3561 ein Zulauf 3553 vorgesehen, der fluidtechnisch stets mit dem Zulauf 3567 des hydraulischen Dämpfers 356 verbunden ist. Auf seiner rückwärtigen Seite - also auf seiner dem Zulauf 3567 abgewandten Seite - ist ein Schließkörpersitz 3551 für den hier beispielhaft als Kugel ausgeführten Schließkörper 3550 des Druckbegrenzungsventils 355 ausgebildet, gegen den die Druckbegrenzungsfeder 3552 den Schließkörper 3550 drückt. Dabei ist die Federkraft der Druckbegrenzungsfeder 3552 derart gewählt, dass der Systemdruck P_sys den Schließkörper 3550 erst bei einem Überschreiten eines für den Aktuator (340) vordefinierten Maximaldrucks aus dem Schließkörpersitz 3551 drückt und hierdurch den Zufluss von Hydraulikfluid vom Zulauf 3567 über den Zulauf 3553 in eine Hohlkammer 3565 des Dämpferkolbens 3561 ermöglicht. Innerhalb dieser Hohlkammer 3565 befinden sich Schließkörper 3550 und Druckbegrenzungsfeder 3552 des Druckbegrenzungsventils 355.
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Auf seiner dem Zulauf 3567 abgewandten Seite - also im Federraum der Dämpferfeder 3562 - ist der hydraulische Dämpfer 356 bzw. das Dämpfergehäuse 3560 über einen seitlichen Ablauf 3568 zum Getriebeinnenraum bzw. zum Tank (38) hin entlüftet. Auch die Hohlkammer 3565 des Dämpferkolbens 3561 verfügt über einen seitlichen Ablauf 3554. Der Dämpferkolben 3561 selber ist in bekannter Weise axial verschieblich in einer Bohrung des Gehäuses 3560 des hydraulischen Dämpfers 356 angeordnet. Da die Druckbegrenzungsfeder 3552 räumlich gesehen innerhalb der Hohlkammer 3565 und die Dämpferfeder 3562 räumlich gesehen oberhalb der Hohlkammer 3565 des Dämpferkolbens 3561 angeordnet ist, sind Dämpferfeder 3562 und Druckbegrenzungsfeder 3552 kraftseitig in Reihe geschaltet.
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Im oberen Teil der 6 befindet sich der Dämpferkolben 3561 in seiner Ausgangslage, in der der Systemdruck P_sys keine Druckschwingungen und Druckspitzen aufweist, die eine hydraulische Dämpfung erfordern, und in der auch der von dem Druckbegrenzungsventil 355 abzusichernde Maximaldruck bei weitem noch nicht erreicht ist. Die Federkennlinie der den Dämpferkolbens 3561 vorspannenden Dämpferfeder 3562 ist auf die zu bedämpfenden Druckschwingungen und Druckspitzen abgestimmt und vergleichsweise flach. Die Federkennlinie der den Schließkörper 3550 vorspannenden Druckbegrenzungsfeder 3552 hingegen ist auf den abzusichernden Maximaldruck abgestimmt und daher vergleichsweise steil.
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Im unteren Teil der 6 befindet sich der Systemdruck P_sys auf derart hohem Niveau, dass der Dämpferkolben 3561 die Dämpferfeder 3562 auf ihr Blockmaß zusammengedrückt hat, mit der Folge, dass nun die Hohlkammer 3565 des Dämpferkolbens 3561 über ihren Ablauf 3554 fluidtechnisch mit dem Ablauf 3568 des Dämpfergehäuses 3560 verbunden und hierdurch auch zum Getriebeinnenraum bzw. zum Tank (38) hin entlüftet ist. Zudem hat im unteren Teil der 6 der am Zulauf 3567 anliegende Systemdruck P_sys den zulässigen Maximaldruck überschritten, sodass das Druckbegrenzungsventil 355 geöffnet ist, mit der Folge, dass nun Hydraulikfluid in den Getriebeinnenraum bzw. in den Tank (38) in einem Maß abgeführt wird, dass der Systemdruck P_sys am Zulauf 3567 auf den zulässigen Maximaldruck begrenzt wird.
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Das in 7 dargestellten dritte Konstruktionsbeispiel ist eine technisch vereinfachte und bauraumsparende Variante des in 6 gezeigten Druckbegrenzungsventils 355 und ebenfalls in den Dämpferkolben 3561 des hydraulischen Dämpfers 356 integriert. Dieser Dämpferkolben 3561 ist - ähnlich wie in 6 - axial verschieblich in einer Bohrung eines Gehäuses 3560 des hydraulischen Dämpfers 356 angeordnet, wobei die oberseitige Stirnfläche des Dämpferkolbens 3561 über einen im Gehäuse 3560 vorgesehenen Zulauf 3567 mit Systemdruck P_sys beaufschlagbar oder beaufschlagt ist. Dieser Systemdruck P_sys wirkt auch auf den hier nicht dargestellten Hydraulikkolben (341) des Parkperrenaktuators (340). Auf seiner dem Zulauf 3567 abgewandten unteren Seite bildet der Dämpferkolben 3561 einen Federraum für eine Dämpferfeder 3562, welche den Dämpferkolben 3561 gegenüber dem Gehäuse 3560 vorspannt. Dabei ist der Federraum über einen Ablauf 3568 zum Innenraum oder zum Tank (38) des Getriebes (3) hin entlüftet. Wie in 6 ist die Federkennlinie der Dämpferfeder 3562 auf die zu bedämpfenden Druckschwingungen und Druckspitzen abgestimmt.
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Im Unterschied zu 6 ist das Druckbegrenzungsventil 355 nunmehr als ein federvorgespanntes Plattenventil ausgeführt, welches innerhalb einer Längsbohrung 3563 des Dämpferkolben 3561 angeordnet ist. Eine zur Vorspannung des Druckbegrenzungsventils 355 vorgesehene Druckbegrenzungsfeder 3552 ist ebenfalls innerhalb dieser Längsbohrung 3563 angeordnet und drückt einen jetzt als ringförmiger Teller ausgebildeten Schließkörper 3550 des Druckbegrenzungsventils 355 gegen einen jetzt ebenen Schließkörpersitz 3551 am Dämpferkolben 3561. Hierbei stützt sich die Druckbegrenzungsfeder 3552 über eine Scheibe 3556 an einem Sicherungs- oder Sprengring 3558, der in eine Ringnut 3557 der Längsbohrung 3563 eingelegt ist, an dem Dämpferkolben 3561 ab, sodass der Schließkörper 3550 axial zwischen Schließkörpersitz 3551 und Ringnut 3557 eingespannt ist. Räumlich gesehen ist die Druckbegrenzungsfeder 3552 - je nach Länge der Führung des Dämpferkolbens 3561 in der Bohrung des Gehäuses 3560 zumindest teilweise - konzentrisch innerhalb der Dämpferfeder 3562 angeordnet.
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Mit Hydraulikfluid beaufschlagt wird der Schließkörper 3550 des Druckbegrenzungsventils 355 auf seiner der Druckbegrenzungsfeder 3552 gegenüberliegenden Seite über einen im Dämpferkolben 3561 vorgesehenen Zulauf 3553, der ständig mit dem im Gehäuses 3560 des hydraulischen Dämpfers 356 vorgesehenen Zulauf 3567 fluidtechnisch verbunden ist. Die Federkennlinie der Druckbegrenzungsfeder 3552 ist so ausgelegt, dass das Druckbegrenzungsventil 355 öffnet, sobald der Systemdruck P_sys einen vordefinierten Maximalwert überschritten hat. Ist das Druckbegrenzungsventil 355 geöffnet, so fungiert die Längsbohrung 3563 des Dämpferkolbens 3561 gleichzeitig als Ablauf für das überdruckbedingt überschüssige Hydraulikfluid, welches dann über den Ablauf 3568 des Dämpfergehäuses 3560 zum Innenraum oder zum Tank (38) des Getriebes (3) hin abgeleitet wird.
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Entgegen der Darstellung in 7 kann auch vorgesehen sein, dass der tellerförmige Schließkörper 3550 des Druckbegrenzungsventils 355 seitlich in der Längsbohrung 3563 des Dämpferkolbens 3561 geführt ist. In diesem Fall benötigt der Schließkörper 3550 zumindest drei sternförmig ausgerichtete - also am Umfang symmetrisch verteilt angeordnete - Laufflächen. Die Zwischenräume zwischen diesen Laufflächen fungieren dann als seitliche Überströmkanäle für den Fluidtransport von Zulauf 3553 über die Längsbohrung 3563 zum Ablauf 3568, wenn das Druckbegrenzungsventil 355 geöffnet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs
- 20
- Kurbelwelle des Antriebsmotors
- 3
- Getriebe des Kraftfahrzeugs
- 30
- Anfahrelement zwischen Antriebsmotor und Getriebe
- 31
- Antriebswelle des Getriebes
- 32
- Abtriebswelle des Getriebes
- 33
- Schaltelemente des Getriebes
- 34
- Parksperre des Getriebes
- 340
- Aktuator der Parksperre
- 341
- Hydraulikkolben des Aktuators
- 342
- Arretiervorrichtung
- 343
- Elektrobauteil der Arretiervorrichtung
- 344
- Stift der Arretiervorrichtung
- 345
- Einlegefeder der Parksperre
- 346
- Druckraum des Aktuators
- 347
- Druckleitung zum Druckraum
- 35
- elektrohydraulisches Steuergerät des Getriebes
- 350
- elektromagnetisch betäigbares Hydraulikventil des elektrohydraulischen Steuergerätes zum Ansteuern eines Schaltelementes
- 351
- elektromagnetisch betäigbares Hydraulikventil des elektrohydraulischen Steuergerätes zum Erzeugen des Systemdrucks
- 352
- Vordrossel-Einheit
- 353
- Blende der Vordrossel-Einheit
- 354
- Rückschlagventil der Vordrossel-Einheit
- 3540
- Schließkörper des Rückschlagventils
- 3541
- Schließkörpersitz des Rückschlagventils
- 3542
- Feder des Rückschlagventils
- 355
- Druckbegrenzungsventil
- 3550
- Schließkörper des Druckbegrenzungsventils
- 3551
- Schließkörpersitz des Druckbegrenzungsventils
- 3552
- Druckbegrenzungsfeder
- 3553
- Zulauf des Druckbegrenzungsventils
- 3554
- Ablauf des Druckbegrenzungsventils
- 3555
- Entlüftung des Druckbegrenzungsventils
- 3556
- Scheibe
- 3557
- Ringnut
- 3558
- Sicherungsring
- 356
- hydraulischer Dämpfer
- 3560
- Gehäuse des Dämpfers
- 3561
- Dämpferkolben
- 3562
- Dämpferfeder
- 3563
- Längsbohrung im Dämpferkolben
- 3564
- Zulauf im Dämpferkolben
- 3565
- Hohlkammer im Dämpferkolben
- 3566
- Ablauf der Hohlkammer
- 3567
- Zulauf des Dämpfers
- 3568
- Ablauf des Dämpfers
- 3569
- Steuerkantenmaß
- 357
- Hydraulikleitung
- 36
- elektronisches Steuergerät des Getriebes
- 37
- Pumpe des Getriebes
- 38
- Tank; Ölsumpf
- 4 Antriebsachse
- des Kraftfahrzeugs
- 5 Bedieneinrichtung
- für das Getriebe
- A
- Stellung des Hydraulikkolbens im ausgelegten Zustand der Parksperre
- E
- Stellung des Hydraulikkolbens im eingelegten Zustand der Parksperre
- P_k
- Kupplungsdruck
- P_p
- Pumpendruck
- P_sys
- Systemdruck
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4127991 A1 [0003]
- DE 102012013373 A1 [0004]
- DE 1020120133373 A1 [0005]
