DE10249341A1

DE10249341A1 - Druckregelungsvorrichtung für ein Betätigungsmittel eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE10249341A1
Application number: DE2002149341
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. Vetter; Henrik Dipl.-Ing. Schuh
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2004-05-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckregelungsvorrichtung 1 für ein Betätigungsmittel 16, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, die über eine Druckerzeugungsvorrichtung 2, einen Druckspeicher 3, eine Hauptdruckleitung 11 und Steuerdruckleitungen 12, einen Sensor 6 zur Ermittlung des Drucks in einer Steuerdruckleitung 12 sowie über Schaltventile 7, 8 zum Verbinden der Steuerdruckleitungen 12 mit Zuleitungen 14, 15 zu Druckräumen 20, 21 des Betätigungsmittels 16 verfügt. Diese Druckregelungsvorrichtung 1 verfügt über ein Druckregulierungsmittel zur Anpassung des Druckniveaus der Hauptdruckleitung 11 an ein gewünschtes Steuerdruckniveau für das Betätigungsmittel 16, das als getaktetes elektromagnetisches Schaltventil 5 ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckregelungsvorrichtung für ein Betätigungsmittel eines Kraftfahrzeuges, mit einer Druckerzeugungsvorrichtung, einem Druckspeicher, einer Hauptdruckleitung und Steuerdruckleitungen, einem Sensor zur Ermittlung des Drucks in einer Steuerdruckleitung, Schaltventilen zum Verbinden der Steuerdruckleitungen mit den Zuleitungen zu Druckräumen des Betätigungsmittels sowie mit einem Druckregulierungsmittel zur Anpassung des Druckniveaus der Hauptdruckleitung an das Steuerdruckniveau für das Betätigungsmittel.

Es ist beispielsweise aus den Fachartikeln der Zeitschrift ATZ 11/2001 S. 1024 ff. „Sequentielles M-Getriebe der zweiten Generation mit Drivelogic" und S. 1036 ff. „Sequentronic, Ein automatisches Schaltgetriebe von Mercedes-Benz" bekannt, dass automatisierte Schaltgetriebe in stetig steigendem Umfang Interesse bei Kraftfahrzeugkunden finden. Diese automatisierten Schaltgetriebe bestehen hinsichtlich ihrer Hauptkomponenten aus konventionellen manuell betätigbaren Schaltgetrieben, bei denen das Betätigen der Schaltkupplung sowie das Wählen und Schalten von Getriebegängen mit Hilfe gesonderter hilfskraftunterstützter Betätigungsmittel erfolgt. Diese Betätigungsmittel sind üblicherweise als hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Kolben-Zylinder-Anordnungen ausgebildet, die auf am oder im Getriebe angeordnete Stellmittel für die genannten Getriebefunktionen einwirken.

Zur Ansteuerung dieser Betätigungsmittel sind hydraulische oder pneumatische Druckerzeugungs- und Steuerungsvorrichtungen notwendig, die gemäß des oben genannten Standes der Technik eine Hydraulikpumpe als Druckerzeugungsvorrichtung, einen Druckspeicher, eine hydraulische Steuerungseinheit mit Steuerungsventilen sowie Sensoren umfasst, die mit einer zentralen Steuerungs- und Regelungsvorrichtung in Verbindung stehen und von dieser nach dort abgespeicherten Steuerungs- und Regelungsfunktionen ansteuerbar sind.

Zudem ist es bekannt, in derartigen Steuerungsvorrichtungen mechanisch einstellbare Druckminderventile einzusetzen, die zusammen mit einem nachgeordneten Hauptabschaltventil eine Reduzierung des von der Druckerzeugungsvorrichtung erzeugten Druckmittelhauptdrucks auf den für die Betätigungsmittel benötigten Steuerdruck ermöglicht. Wenngleich derartige mechanischen Druckminderventile an sich zuverlässig arbeiten, sind diese jedoch zumindest vergleichsweise teuer.

Die Aufgabe an die Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Druckregelungsvorrichtung vorzustellen, die kostengünstiger herstellbar ist und zudem wenigstens genauso sicher betreibbar ist, wie solche nach dem Stand der Technik.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen oder Weiterbildungen den Unteransprüchen entnehmbar sind.

Demnach verfügt die Druckregelungsvorrichtung für ein Betätigungsmittel, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, über eine Druckerzeugungsvorrichtung, eine Hauptdruckleitung sowie Steuerdruckleitungen, wobei in einer dieser Steuerdruckleitungen ein Sensor zur Ermittlung des dort vorherrschenden Steuerdrucks angeordnet ist. Zudem ist mindestens ein druckgesteuerter Aktuator, beispielsweise ein Regelentil, Kupplung, Bremse oder auch Schaltventile, zum hydraulischen oder pneumatischen Verbinden der Steuerdruckleitungen mit Zuleitungen zu Druckräumen der Betätigungsmittel sowie mit einem Druckregulierungsmittel zur Anpassung des Druckniveaus der Hauptdruckleitung an das Steuerdruckniveau für das Betätigungsmittel vorhanden. Hinsichtlich des Druckregulierungsmittels ist nun vorgesehen, dass dieses als getaktetes elektromagnetisches Schaltventil ausgebildet ist.

Durch diesen Aufbau kann demnach auf das mechanische Druckminderventil verzichtet werden. Auf diese Weise lassen sich Bauteilkosten einsparen und die Herstellkosten auch dadurch verringern, dass die Fertigungszeit für eine solche Vorrichtung reduzierbar ist. Ein weiterer Vorteil in dem erfindungsgemäßen Aufbau der Druckregelungsvorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 besteht darin, dass einerseits weniger Bauraum benötigt wird und andererseits die Zuverlässigkeit sowie die Flexibilität einer solchen Vorrichtung gegenüber solchen nach dem Stand der Technik erhöht wird.

In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Druckregelungsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass das elektromagnetische Schaltventil als pulsweitenmoduliertes Schaltventil ausgebildet ist.

Die Betätigungsmittel sind dabei vorzugsweise als Kolben-Zylinder-Anordnungen ausgebildet, die als Stellglied an einem oder in einem Kraftfahrzeuggetriebe angeordnet sein können. Derartige Kolben-Zylinder-Anordnungen sind zum Beispiel als Stellvorrichtungen für eine Getriebekupplung, für eine Getriebebremse oder für eine Getriebeschaltvorrichtung eines Kraftfahrzeuggetriebes ausgebildet. Eine solche Stellvorrichtung kann sowohl in einem automatisierten Schaltgetriebe aber auch in konventionellen Automatikgetrieben wie beispielsweise einem automatischen Stufenwechselgetriebe angeordnet sein.

Hinsichtlich des gesamten Druckregelungssystems wird es als vorteilhaft angesehen, dass dieses sowohl mittels eines pneumatisch als auch eines hydraulisch wirkenden Druckmediums betätigbar ist.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Druckregelungsvorrichtung einen Drucksensor umfasst, mit dem die Höhe des Steuerdrucks in der dem getakteten Schaltventil nachgeordneten Steuerdruckleitung ermittelbar ist. Dazu sind das getaktete Schaltventil, der Drucksensor und die Schaltventile mit einer Steuerungs- und Regelungsvorrichtung vorzugsweise über Sensor- und/oder Steuerungsleitungen verbunden.

Schließlich kann vorgesehen sein, dass in dem Steuerungsgerät Steuerungs- und/oder Regelungsfunktionen abgespeichert sind, mit denen die Steuerungs- und Regelungsvorrichtung unter anderem in Abhängigkeit von dem vom Drucksensor ermittelten Druckwert über eine Steuerleitung das getaktete Schaltventil ansteuert.

Zum besseren Verständnis ist der Beschreibung eine Zeichnung eines konkreten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Druckregelungsvorrichtung beigelegt. Die einzige Figur dieser Zeichnung zeigt in schematischer Darstellungsweise eine Druckregelungsvorrichtung 1, die zur Ansteuerung und Regelung der Betätigung einer Kolben-Zylinder-Anordnung 16 dient. Diese Kolben-Zylinder-Anordnung steht beispielsweise mit einer Getriebeschaltwelle eines automatisierten Schaltgetriebes mechanisch in Verbindung, so dass diese etwa zur Durchführung einer Gangwahl axial verschiebbar ist.
Zur Druckmittelversorgung der Kolben-Zylinder-Anordnung 16 ist ein Druckmittelleitungssystem vorgesehen, in dem eine Druckluftpumpe 2 ein gasförmiges Druckmittel auf einen sogenannten Hauptdruck bringt, der dadurch in der Hauptdruckleitung 11 anliegt. Mit dieser Hauptdruckleitung 11 verbunden ist ein Druckspeicher 3, in dem ein vergleichsweise großes Volumen des von der vorzugsweise diskontinuierlich arbeitenden Druckluftpumpe 2 unter Hauptdruck gebrachten Druckmediums zur weiteren Verwendung zwischengespeichert ist.
An der Hauptdruckleitung 11 ist zudem ein elektromagnetisches Schaltventil 5 angeordnet, das über eine elektrische Steuerleitung 17 mit einer Steuerungs- und Regelungsvorrichtung 15 verbunden ist. Diese Steuerungs- und Regelungsvorrichtung 15 kann dabei als separater Mikrocomputer oder als Getriebesteuergerät ausgebildet sein. Mit dem Schaltventil 5 wird eine Verbindung zwischen der Hauptdruckleitung 11 und einer Steuerdruckleitung 12 geschaffen oder unterbrochen, so dass das gasförmige Steuerdruckmedium über elektromagnetische Schaltventile 7, 8 zu den Druckräu men 20, 21 der Kolben-Zylinder-Anordnung 16 gelangen kann. Die beiden Schaltventile 7, 8 sind über Steuerleitungen 18, 19 ebenfalls mit der Steuerungs- und Regelungsvorrichtung 15 verbunden, so dass über diese Steuerungssignale an die Steuerungsventile 7, 8 abgegeben werden können. In der in dieser Figur dargestellten Betriebssituation sind die beiden Schaltventile 7, 8 in Sperrstellung geschaltet, so dass sich der Kolben 10 gegenüber dem Zylinder 9 in Ruhe befindet.
Zudem ist in dieser Druckregelungsvorrichtung 1 ein Drucksensor 6 angeordnet, der den Leitungsdruck in der Steuerleitung 12 hinter dem Schaltventil 5 misst und an die Steuerungs- und Regelungsvorrichtung 15 weitergibt. Mit Hilfe der in der Steuerungs- und Regelungsvorrichtung 15 abgespeicherten Steuerungs- und/oder Regelungsfunktionen wird der von dem Sensor 6 ermittelte Druckwert überprüft und das Schaltventil 5 dann kurzzeitig geöffnet und anschleißend wieder geschlossen, wenn der Druck des Steuerdruckmediums in der Steuerungsleitung 12 unter einen vorbestimmten Wert abfällt. Auf diese Weise wird in der Steuerdruckleitung 12 unabhängig von dem zyklischen oder kontinuierlichen Betriebsverhalten der Druckerzeugungsvorrichtung 2 immer ein gewünschter Steuerungsdruck in der Steuerungsleitung 12 aufrechterhalten.
Wenn beispielsweise in einer bestimmten Betriebssituation der Kolben 10 der Kolben-Zylinder-Anordnung 16 aus dem Zylinder 9 herausbewegt werden soll und dazu das Schaltventil 8 von seiner Sperrstellung in eine Öffnungsstellung geschaltet wird, gelangt Druckmittel mit dem vorgewählten Druck aus der Steuerdruckleitung 12 in die Zuleitung 14, die mit dem Druckraum 20 des Zylinders 9 verbunden ist. Der so in Bewegung gebrachte Kolben 10 gibt dadurch ein größeres Druckraumvolumen frei, in dessen Folge der Druckmitteldruck in der Zuleitung 14 und in der Steuerdruckleitung 12 abfällt. Dieser Druckabfall wird von dem Drucksensor 6 in der Steuerdruckleitung an dem Messpunkt 4 sensiert und an die Steuerungs- und Regelungsvorrichtung 15 weitergegeben. Sobald die Unterschreitung eines bestimmten unteren Druckgrenzwertes festgestellt wird, sendet die Steuerungs- und Regelungsvorrichtung 15 ein Öffnungssignal über die Steuerungsleitung 17 an das Schaltventil 5, so dass dieses eine Verbindung zwischen der Hauptdruckleitung 11 und der Steuerdruckleitung 12 herstellt. Dies hat nun einen Anstieg des Steuerdrucks in der Leitung 12 so lange zur Folge, bis eine vorbestimmte Druckobergrenze von dem Drucksensor 6 festgestellt und der Steuerungs- und Regelungsvorrichtung 15 mitgeteilt wird. Diese gibt dann anschließend einen Schließbefehl an das Schaltventil 5, so dass die Verbindung zwischen der Hauptdruckleitung 11 und der Steuerdruckleitung 12 wieder unterbrochen wird.
Die beschriebene Funktionsweise der Druckbegrenzungsvorrichtung 1 lässt sich an besten mit einem getakteten, vorzugsweise mit einem pulsweitenmoduliert getaktetem elektromagnetischen Schaltventil 5 erreichen.

1: Druckregelungsvorrichtung
2: Druckerzeugungsvorrichtung
3: Druckspeicher
4: Druckmesspunkt
5: Druckregulierungsmittel, Schaltventil
6: Drucksensor
7: Schaltventil
8: Schaltventil
9: Zylinder
10: Kolben
11: Hauptdruckleitung
12: Steuerdruckleitung
13: Zuleitung für Steuerdruck
14: Zuleitung für Steuerdruck
15: Steuerungs- und Regelungsvorrichtung
16: Betätigungsmittel, Kolben-Zylinder-Anordnung
17: Steuerleitung
18: Steuerleitung
19: Steuerleitung
20: Signalleitung
21: Druckraum
22: Druckraum

Claims

Druckregelungsvorrichtung (1) für ein Betätigungsmittel (16), beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, mit einer Druckerzeugungsvorrichtung (2), einer Hauptdruckleitung (11) und Steuerdruckleitungen (12), einem Sensor (6) zur Ermittlung des Drucks in einer Steuerdruckleitung (12), mindestens eines druckgesteuerten Aktuators, beispielsweise Schaltventile (7, 8), zum Verbinden der Steuerdruckleitungen (12) mit Zuleitungen (14, 15) zu Druckräumen (20, 21) des Betätigungsmittels (16) sowie mit einem Druckregulierungsmittel zur Anpassung des Druckniveaus der Hauptdruckleitung (11) an das Steuerdruckniveau für das Betätigungsmittel (16), dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregulierungsmittel als getaktetes elektromagnetisches Schaltventil (5) ausgebildet ist.
Druckregelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektromagnetische Schaltventil (5) als pulsweitenmoduliertes Schaltventil ausgebildet ist.
Druckregelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsmittel als eine Kolben-Zylinder-Anordnung (16) ausgebildet ist.
Druckregelungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Anordnung (16) als Schaltglied eines Kraftfahrzeuggetriebes ausgebildet ist.
Druckregelungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Anordnung (16) als Stellvorrichtung für eine Getriebekupplung, eine Getriebebremse oder einer Getriebeschaltwelle ausgebildet ist.
Druckregelungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsmittel (16) durch ein pneumatisch oder hydraulisch wirkendes Druckmedium betätigbar ist.
Druckregelungsvorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregelungsvorrichtung (1) einen Drucksensor (6) umfasst, mit dem die Höhe des Steuerdrucks in der dem getakteten Schaltventil (5) nachgeordneten Steuerdruckleitung (12) ermittelbar ist.
Druckregelungsvorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das getaktete Schaltventil (5), der Drucksensor (6) und die Schaltventile (7, 8) mit einer Steuerungs- und Regelungsvorrichtung (15) über Sensor- und/oder Steuerungsleitungen (17, 18, 19, 20) verbunden sind.
Druckregelungsvorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerungsvorrichtung (15) Steuerungs- und/oder Regelungsfunktionen abgespeichert sind, und dass das getaktete Schaltventil (5) von der Steuerungs- und Regelungsvorrichtung (15) in Abhängigkeit von dem durch den Drucksensor (6) ermittelten Druckwert in der Steuerleitung (12) ansteuerbar ist.