DE102022204198A1 - Befüllen eines Ankerraums eines Aktors - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Befüllen eines Aktors in einem Getriebe, insbesondere eines Fahrzeugs, wobei gewährleistet wird, dass der Aktor ausschließlich in einem passiven Getriebezustand befüllt wird, indem mittels axialer Bewegungen einer Ankerstange Fluid in einen Ankerraum des Aktors eingebracht wird, wenn der Aktor in einer Fluidverbindung zu einem mit Fluid gefüllten Fluidraum des Getriebes steht.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Aktor für eine Baugruppe mit einem Fluidraum, zum Beispiel ein Getriebe.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Bei aus der Praxis bekannten mehrstufigen Kraftfahrzeug-Automatikgetrieben oder automatisierten Kraftfahrzeug-Schaltgetrieben werden als Kupplungen oder Bremsen ausgeführte hydraulische Schaltelemente zum Einlegen unterschiedlicher Übersetzungsstufen der Getriebe eingesetzt. Dabei werden zum Wechseln bzw. Einlegen einer gewünschten Übersetzungsstufe des Getriebes die hydraulischen Schaltelemente entsprechend dieser Übersetzungsstufe mit Fluiddruck beaufschlagt oder entlüftet (Fluiddruck abgebaut). Hierzu werden Fluidventile mit elektromagnetischen Aktoren eingesetzt. Ein solches Fluidventil ist beispielsweise in der DE 10 2013 213 713 A1 offenbart.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Demgemäß ist vorgesehen:
    • - ein Verfahren zum Befüllen eines Aktors in einem Getriebe, insbesondere eines Fahrzeugs, wobei gewährleistet wird, dass der Aktor ausschließlich in einem passiven Getriebezustand befüllt wird, indem mittels axialer Bewegungen einer Ankerstange Fluid in einen Ankerraum des Aktors eingebracht wird, wenn der Aktor in einer Fluidverbindung zu einem mit Fluid gefüllten Fluidraum des Getriebes steht.
  • Ein Aktor ist eingerichtet, ein Schaltelement eines Getriebes zu betätigen und ist mit einem Steuergerät eines Getriebes verbunden. Aktoren sind signalwandlerbezogen das Gegenstück zu Sensoren und bilden die Stellglieder in einem Regelkreis. Sie setzen bei einem Regelungsvorgang die Signale in Wirkungen um, mit denen die Regelgröße beeinflusst wird. Ein Beispiel ist das Öffnen und Schließen eines Ventils.
  • Fluide sind Flüssigkeiten oder Gase. In dieser Patentanmeldung ist ein geeignetes Fluid beispielsweise Öl.
  • Ein Fluidraum ist ein mit Fluid gefüllter Raum. Handelt es sich bei dem Fluid um Öl spricht man von einem Ölraum.
  • Wenn zwei Komponenten in einer Fluidverbindung stehen, bedeutet dies, dass Fluid von einer Komponente in die andere Komponente strömen kann. In dieser Patentanmeldung wird auch dann von einer Fluidverbindung ausgegangen, wenn die Fluidverbindung von weiteren Bedingungen abhängig ist, etwa dem Betrieb oder dem Betriebsmodus des Aktors.
  • Passiver Getriebezustand bedeutet, dass das Getriebe funktionsfähig, jedoch gerade nicht in Betrieb ist, z.B. wenn das Getriebe in einem Leerlaufmodus und/oder bei Fahrzeugen in einem Parkmodus ist.
  • Die grundlegende Idee der Erfindung ist es, einen Aktor eines Getriebes dann mit Fluid zu befüllen, so dass es nicht zwingend erforderlich ist, hierfür einen Zeitraum anzuberaumen, in dem der Aktor befüllt wird und der andere von der Befüllung abhängige Prozesse verzögert. Beispiele für geeignete Bedingungen zum Befüllen des Aktors sind Gegenstand der Beschreibung und der Unteransprüche.
  • Somit ist es denkbar, dass ein gesonderter Befüllvorgang in einem Werk entfallen kann. Somit ist es nicht zwingend erforderlich eine Befüllstation in dem Werk vorzuhalten. Zudem lässt sich Verschleppung von Öl im Rahmen der Fertigung reduzieren. Ölverschleppung erfordert Reinigungsaufwand bei Transportbehältern und Montageeinrichtungen und ist mit Umweltbelastung verbunden.
  • Gegenüber einer Befüllung des Aktors während des Getriebebetriebs verringert die Erfindung den Schmutzeintrag in den Aktor, zu dem es aufgrund von integrierten Pumpmechanismen kommt. Schmutzeintrag bewirkt eine Veränderung der Strom-Druckkennlinie des hydraulischen Systems.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Aktor einen Entlüftungsspalt auf, so dass Luft aus dem Aktor, insbesondere dem Ankerraum, in die Umgebung des Aktors entweicht, indem die Ankerstange axiale Bewegungen ausführt, wenn sich Luft in dem Ankerraum befindet. Dabei ist der Entlüftungsspalt bevorzugt derart dimensioniert, dass kein Luftaustausch stattfindet, wenn der Aktor nicht in Betrieb ist.
  • Somit ist es möglich, dass Luft aus dem Ankerraum verdrängt wird, während Fluid angesaugt wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Ankerstange mittels einer Rückstellfeder und/oder durch Druckausgleich bewegt. Somit lässt sich erreichen, dass sich das im Aktor befindliche Volumen nicht durch die Position der Ankerstange verändert. Durch alleiniges Untertauchen des Aktors in Fluid wird bevorzugt aufgrund geringer Spalt- bzw. Öffnungsmaße weder Öl zugeführt noch Luft abgeführt.
  • Durch eine aktive Betätigung des Aktors soll der Anker bewegt werden, um Fluid in den Ankerraum anzusaugen, z.B. aufgrund seiner Einbaulage in Fluid.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Befüllung des Aktors gestartet, wenn eine Getriebetemperatur, insbesondere eine Temperatur des Fluids in dem Fluidraum, in einem vorbestimmten Temperaturbereich mit einer Temperaturobergrenze und/oder mit einer Temperaturuntergrenze liegt. Somit ist sichergestellt, dass das Fluid eine geeignete Viskosität hat.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Befüllung des Aktors gestartet, wenn das Fahrzeug überprüft, insbesondere in einem Prüfstand, und/oder das Fahrzeug gewartet, insbesondere in einer Werkstatt, wird, wenn der Aktor in einem Fahrzeuggetriebe montiert ist. Dementsprechend ist es denkbar, dass die Befüllung des Aktors von einem Spezialisten initiiert wird. Somit ist sichergestellt, dass Störfaktoren während der Befüllung minimiert werden bzw. die Befüllung bei optimalen Umgebungsbedingungen durchgeführt wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Befüllung des Aktors gestartet, wenn sich das Getriebe in einem Parkmodus und/oder in einem Leerlaufmodus befindet. Somit kann davon ausgegangen werden, dass der Befüllvorgang keine störende Unterbrechung der Fahrzeugnutzung ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Befüllung des Aktors gestartet, bevor das Getriebe an einen Endkunden ausgeliefert wird. Dementsprechend ist es denkbar, dass die Befüllung des Aktors von einem Spezialisten initiiert wird. Somit ist sichergestellt, dass Störfaktoren während der Befüllung minimiert werden bzw. die Befüllung bei optimalen Umgebungsbedingungen durchgeführt wird. Somit ist auch gewährleistet, dass der Endkunde vor der Aufnahme der Benutzung des Getriebes keinen Befüllvorgang starten muss. Dies kann die Kundenzufriedenheit verbessern.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird vor der Befüllung des Aktors überprüft, ob sich eine Person auf einen Fahrersitz des Fahrzeugs befindet, wenn der Aktor in einem Fahrzeuggetriebe montiert ist. Dabei kann vorgesehen sein, einen Befüllvorgang nur zu starten, wenn ein Fahrer im Fahrzeug zugegen oder nicht zugegen ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Befüllung des Aktors gestartet, wenn eine Diagnosefunktion Auffälligkeiten im Betrieb des Getriebes, insbesondere beim Schalten, erkennt. Somit lassen sich Getriebefehler mit geringem Aufwand beheben.
  • Es versteht sich, dass ein Aktor zur Montage in einem Getriebe, der eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen, mit einem Entlüftungsspalt, über welchen Luft aus dem Ankerraum des Getriebes entweichen kann, wobei die Ankerstange des Aktors eingerichtet ist, durch axiale Bewegungen Fluid in den Ankerraum zu saugen, vorteilhaft ist.
  • Es versteht sich, dass ein Getriebe für ein Fahrzeug mit einem Fluidraum und wenigstens einem Aktor wie er vorstehend beschrieben wurde, wobei der Aktor und der Fluidraum in einer Fluidverbindung stehen, wenn der Aktor mittels einem Verfahren wie es vorstehend beschrieben wurde, befüllt wird, wobei die Fluidverbindung unterbrochen werden kann vorteilhaft ist.
  • INHALTSANGABE DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
    • 1 eine schematische Schnittsicht eines elektromagnetischen Aktors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
    • 2 ein schematisches Blockdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
  • In den Figuren der Zeichnungen sind gleiche, funktionsgleiche und gleichwirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nicht anders ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Im Folgenden werden Aspekte der Erfindung anhand von Öl als Fluid beschrieben. Es versteht sich, dass die Auswahl von Öl als Fluid lediglich beispielhafter Natur ist und den Schutzumfang dieser Patentanmeldung nicht beschränkt.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • 1 zeigt eine schematische Schnittsicht einer Baugruppe aus einem elektromagnetischen Aktor 1 und einem Ventil 9. Das Ventil 9 ist von einem Ventilgehäuse 4 und der Aktor 1 ist von einem Aktorgehäuse 3 umschlossen. Der Aktor 1 weist einen Elektromagnet 2 und einen Anker mit einer Drossel 7 und einer Ankerstange 8 auf.
  • Der Elektromagnet 2 bildet zusammen mit dem Gehäuse 14 einen Innenraum des Aktors, in welchem sich ein Ankerraum 6, in welchem der Anker mit der Drossel 7 und der Ankerstange 8 aufgenommen ist, befindet. Die Drossel 7 ist in 1 als Ankerblende ausgebildet. Innerhalb der Ankerblende ist die Ankerstange 8 geführt.
  • Wird die Baugruppe mit dem Aktor 1 und dem Ventil 9 in Fluidverbindung mit einem Ölraum gebracht, befüllt sich der Aktor durch axiale Hübe des Aktors 1, wenn dieser noch nicht mit Fluid befüllt ist. Die Befüllung erfolgt, indem Fluid, hier Öl, von dem Ölraum in den Ankerraum 6 kriecht.
  • Durch eine Funktion zur Ansteuerung des Aktors 1 soll der Aktor 1 außerhalb seiner primären Bestimmung so betrieben werden, dass Lufteinschlüsse vermieden bzw. beseitigt werden. Der Aktor umfasst einen Elektromagneten 2 mit einem geringem Eigenpumpverhalten, indem der Aktor so ausgelegt ist, dass sich das im Aktor befindliche Volumen nicht durch die Position der Ankerstange 8 verändert. Der Aktor 1 verfügt zudem über einen abgedichteten Spalt (in 1 nicht dargestellt) zu einem gefülltem Ölraum und einem Pfad zur Abführung möglicher Lufteinschlüsse, der als Entlüftungsspalt 15 ausgebildet ist.
  • Durch alleiniges Untertauchen wird aufgrund der geringen Querschnitte der Spalte weder Öl zu- noch Luft abgeführt. Durch eine aktive Betätigung des Aktors, die in 1 durch die Feder 16 gewährleistet ist, wird die Ankerstange 8 so bewegt, dass Luft aus dem Ankerraum verdrängt und ÖL nachgefördert wird. Bei dem Aktor gemäß 1 ist dies aufgrund der Einbaulage in Öl gewährleistet. Die Funktion zur Befüllung des Aktors wird nur dann aufgerufen, wenn das Getriebe nicht in Normalbetrieb läuft.
  • Dies kann z.B. dann erfolgen, wenn das Getriebe in der Programmierstation der Fertigung zur Übertragung der Daten steht und/oder ein Fahrzeug mit dem Getriebe nach einer Fahrt abgestellt wird, bzw. der Fahrer die Druckversorgung einstellt und/oder das Fahrzeug sich in einem Parkmodus befindet.
  • Die Ankerstange 8 ist entlang einer Längsachse 17 des Aktors 1 ausgebildet und definiert somit auch die axiale Bewegungsrichtung der Drossel 7 bzw. der Ankerstange.
  • 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Verfahrens zum Befüllen eines elektromagnetischen Aktors mit Öl. Das Verfahren umfasst die Schritte S1 bis S3. In dem Schritt S1 wird ein Getriebe mit einem mit Öl befülltem Ölraum bereitgestellt, wobei in dem Getriebe ein zu befüllender Aktor montiert ist. In dem Schritt S2 wird sichergestellt, dass das Getriebe in einem passiven Getriebezustand ist. In dem Schritt S3 wird eine Befüllung mit einer oder mehrerer axialer Bewegungen des Ankers, um den Ankerraum mit Öl zu befüllen, gestartet.
  • Bezugszeichen
    • 1
    Aktor
    2
    Elektromagnet
    3
    Aktorgehäuse
    4
    Ventilgehäuse
    6
    Ankerraum
    7
    Drossel
    8
    Ankerstange
    9
    Ventil
    15
    Entlüftungsspalt
    16
    Feder
    S1-S3
    Verfahrensschritte
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013213713 A1 [0002]

Claims (11)

  1. Verfahren zum Befüllen eines Aktors (1) in einem Getriebe, insbesondere eines Fahrzeugs, wobei gewährleistet wird, dass der Aktor ausschließlich in einem passiven Getriebezustand befüllt wird, indem mittels axialer Bewegungen einer Ankerstange (8) Fluid in einen Ankerraum (6) des Aktors eingebracht wird, wenn der Aktor in einer Fluidverbindung zu einem mit Fluid gefüllten Fluidraum des Getriebes steht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Aktor (1) einen Entlüftungsspalt (15) aufweist, so dass Luft aus dem Aktor entweicht, indem die Ankerstange (8) axiale Bewegungen ausführt, wenn sich Luft in dem Ankerraum (6) befindet.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ankerstange (8) mittels einer Feder (16) und/oder durch Druckausgleich bewegt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Befüllung des Aktors (1) gestartet wird, wenn eine Getriebetemperatur, insbesondere eine Temperatur des Fluids in dem Fluidraum, in einem vorbestimmten Temperaturbereich liegt.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Befüllung des Aktors gestartet wird, wenn das Fahrzeug überprüft, insbesondere in einem Prüfstand, und/oder das Fahrzeug gewartet, insbesondere in einer Werkstatt, wird, wenn der Aktor in einem Fahrzeuggetriebe montiert ist.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Befüllung des Aktors gestartet wird, wenn sich das Getriebe in einem Parkmodus und/oder in einem Leerlaufmodus befindet.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Befüllung des Aktors gestartet wird, bevor das Getriebe an einen Endkunden ausgeliefert wird.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei vor der Befüllung des Aktors überprüft wird, ob sich eine Person auf einen Fahrersitz des Fahrzeugs befindet, wenn der Aktor in einem Fahrzeuggetriebe montiert ist.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Befüllung des Aktors gestartet wird, wenn eine Diagnosefunktion Auffälligkeiten im Betrieb des Getriebes, insbesondere beim Schalten, erkennt.
  10. Aktor zur Montage in einem Getriebe, der eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen, mit einem Entlüftungsspalt, über welchen Luft aus dem Ankerraum (6) des Aktors entweichen kann, wobei die Ankerstange des Aktors eingerichtet ist, durch axiale Bewegungen Fluid in den Ankerraum zu saugen.
  11. Getriebe für ein Fahrzeug mit einem Fluidraum und wenigstens einem Aktor nach Anspruch 10, wobei der Aktor und der Fluidraum in einer Fluidverbindung stehen, wenn der Aktor mittels einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9 befüllt wird, wobei die Fluidverbindung unterbrochen werden kann.
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