DE19921301A1 - Hydrauliksteuersystem - Google Patents

Hydrauliksteuersystem

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DE19921301A1
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Germany
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valve
connection
pressure
hydraulic
generating device
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English (en)
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David Anthony Harries
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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LuK Getriebe Systeme GmbH
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Abstract

Ein Hydrauliksystem mit veränderlichem Druck schließt eine Erzeugungseinrichtung für den Hydraulikdruck mit ein, die wahlweise über ein Steuerventil und einen Druckwandler an ein Hydraulikbetätigungssystem oder einen Ablauf angeschlossen wird; wobei das Steuerventil in einer ersten Stellung die Druckerzeugungseinrichtung vom Hydraulikbetätigungssystem trennt und mit dem Druckwandler verbindet, und in einer zweiten Stellung die Druckerzeugungseinrichtung mit dem Druckwandler und dem Hydraulikbetätigungssystem verbindet.

Description

Die hier vorgestellte Erfindung bezieht sich auf Hydrauliksteuersysteme mit veränderlichem Druck, zum Beispiel zum automatisierten Betätigen oder Schalten eines Getriebes und/oder zum automatisierten Betätigen einer Kraftfahrzeugkupplung.
In Hydrauliksteuersystemen mit veränderlichem Druck kann Hydraulikflüssigkeit dem System von einem hydraulischen Druckspeicher bereitgestellt werden, über ein elektromagnetisch betätigtes, als Wegeventil ausgebildetes Proportionalventil, welches den im System herrschenden Druck dadurch einstellt, daß das System wahlweise an den Druckspeicher oder an einen Ablauf angeschlossen wird. Das elektromagnetisch betätigte Steuerventil wird elektronisch angesteuert, und im System ist ein Druckwandler oder Drucksensor vorgesehen, durch den ermittelt wird, wann der geforderte Druck aufgebaut wurde und/oder wann das elektromagnetisch betätigte Steuerventil dergestalt geschaltet werden muß, daß Hydraulikflüssigkeit in das System eintreten oder aus diesem austreten kann.
Bei solchen Systemen ist es erforderlich, daß Mittel vorhanden sind, um den Druck der Hydraulikflüssigkeit im Druckspeicher messen zu können, so daß der Druck der Hydraulikflüssigkeit im Druckspeicher, falls erforderlich, auf den geforderten Wert aufgebaut werden kann.
Bislang wurden getrennte Druckwandler eingesetzt, um den Druck im Druckspeicher und den Druck in den Hydrauliksystemen zu überwachen. In der WO 97/05410 wird erläutert, daß der Druckwandler im hydraulisch betätigten Gangschaltmechanismus genutzt werden kann, um den Druck im Druckspeicher zu überwachen, indem weitere Ventile in eine Nullstellung gebracht werden, wodurch der Gangschaltmechanismus vom System getrennt wird, während das Hauptventil den Druckspeicher an das System anschließt. Bei der Nullstellung der weiteren Ventile handelt es sich jedoch um eine Zwischenstellung zwischen Stellungen, in denen normalerweise die Stellglieder an die Druckversorgung oder an die Ablaufleitung angeschlossen sind, und wenn herkömmliche Wegeventile für diesen Zweck eingesetzt werden, können erhebliche Undichtigkeitsprobleme angetroffen werden.
In Übereinstimmung mit der hier vorgestellten Erfindung wird das Hauptventil, das als elektromagnetisch betätigtes, als Wegeventil ausgebildetes Proportionalventil ausgeführt ist, abgeändert, so daß separate Anschlüsse zwischen Druckspeicher und einem Druckwandler und dem Druckwandler und einem hydraulischen Betätigungssystem bereitgestellt werden, so daß ein einzelner Druckwandler genutzt werden kann, um den Druck im hydraulischen Betätigungssystem und im Druckspeicher überwachen zu können.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der hier beschriebenen Erfindung gehört zu einem Hydrauliksystem mit veränderlichem Druck eine Druckerzeugungseinrichtung und das Hydraulikbetätigungssystem wird wahlweise über ein Steuerventil und einen Druckwandler an die Druckerzeugungseinrichtung und/oder an den Ablauf angeschlossen, und das System ist dadurch charakterisiert, daß der Druckwandler und die Druckerzeugungseinrichtung dergestalt an das Ventil angeschlossen sind, daß in einer ersten Stellung des Ventils die Druckerzeugungseinrichtung vom Hydraulikbetätigungssystem getrennt und an den Druckwandler angeschlossen ist, und daß in einer zweiten Stellung des Ventils die Druckerzeugungseinrichtung und der Druckwandler an das Hydraulikbetätigungssystem angeschlossen sind.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Ventil um ein elektromagnetisch betätigtes Ventil, und zudem würde bevorzugt, daß es sich um ein elektromagnetisch betätigtes, als Wegeventil ausgebildetes Proportionalventil handelt.
Es folgt eine beispielhafte Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, wobei: Abb. 1 eine Darstellung eines Hydrauliksystems in Übereinstimmung mit der hier vorgestellten Erfindung zeigt;
Abb. 2 eine vergrößerte Ansicht des Hauptsteuerventils zeigt, das im in Abb. 1 dargestellten System verwendet wird;
Abb. 3 in einer ähnlichen Ansicht wie Abb. 2 eine Modifikation des Hauptsteuerventils wiedergibt.
Abb. 1 zeigt einen hydraulisch betätigten Getriebeschaltmechanismus, wie er beispielsweise in der WO 97/05410 beschrieben ist.
Zum Gangschaltmechanismus gehört ein Paar hydraulischer Stellglieder 14 und 15, wie Hydraulikbetätigungssystem, die die Bewegung der Schaltvorrichtung 10 steuern. Die Bewegung der Stellglieder 14 und 15 wird ihrerseits wiederum von einem Paar elektromagnetisch betätigter, als Wegeventile ausgebildeter Proportionalventile 21 und 22 gesteuert, in Übereinstimmung mit elektrischen Steuersignalen eines Steuergeräts 25. Die Stellglieder 14 und 15 werden wahlweise über ein drittes, elektromagnetisch betätigtes, als Wegeventile ausgebildetes Proportionalventil 20 an den Druckspeicher 75 oder an einen Vorratsbehälter 78 angeschlossen. Unter Steuerung durch das Steuergerät 25 verändert das als Wegeventil ausgebildete Proportionalventil 20 den Druck im Hydraulikbetätigungssystem 14, 15, 21, 22, um die Druckbeaufschlagung der Schaltvorrichtung 10 durch die Stellglieder 14 und 15 in der in WO 97/05410 beschriebenen Weise zu verändern.
Wie in Abb. 2 mit größerem Detail gezeigt gehört zum elektromagnetisch betätigten, als Wegeventil ausgebildeten Proportionalventil 20 ein Ventilgehäuse 100, durch das eine geschlossene Ventilbohrung 102 gebildet wird. In die Ventilbohrung 102 ist verschiebbar ein Ventilschieber 104 eingesetzt, der drei in seiner Längsachse voneinander abgesetzte Stege 106, 108 und 110 trägt, wobei diese Stege 106, 108 und 110 abdichtend die Innenwandung der Bohrung 102 kontaktieren.
Der Ventilschieber 104 wird über die Vorspannung eines Federmechanismus 112 vom geschlossenen Ende der Ventilbohrung 102 entfernt gegen einen Magnetanker 114 gehalten. Fließt Strom durch die zum Magnetanker 114 gehörige Magnetspule, dann kann der Anker den Ventilschieber 104 gegen die Vorspannung des Federmechanismus 112 nach rechts wie in Abb. 2 gezeigt verschieben. Die Wegstrecke, die der Ventilschieber 104 nach rechts zurücklegt, ist abhängig vom Strom, der die zum Magnetanker 114 gehörige Magnetspule durchfließt.
Durch das Gehäuse 100 werden fünf Anschlüsse gebildet; ein erster, am geschlossenen Ende der Ventilbohrung 102 und entfernt vom Magnetanker 114 befindlicher Anschluß 120; ein zweiter Anschluß 122, der in der Längsachse zwischen dem ersten Anschluß 120 und dem Magnetanker 114 angeordnet ist; ein dritter Anschluß 124, der in der Längsachse zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluß 120, 122 vorgesehen ist; ein vierter Anschluß 126, der in der Längsachse zwischen dem zweiten Anschluß 122 und dem Magnetanker 114 angeordnet ist; und ein fünfter Anschluß 128, der sich zwischen dem vierten Anschluß 126 und dem Magnetanker 114 befindet.
Der Anschluß 120 des Ventils 20 ist mit dem Vorratsbehälter 78 verbunden; der Anschluß 122 ist mit dem Druckspeicher 75 verbunden; der Anschluß 124 ist mit dem Hydraulikbetätigungssystem 14, 15, 21, 22 zur Steuerung der Schaltvorrichtung 10 verbunden; der Anschluß 126 ist mit dem Druckwandler 70 verbunden; und der Anschluß 128 ist mit dem Anschluß 124 verbunden.
Wird die Stromversorgung der zum Magnetanker 114 gehörigen Magnetspule unterbrochen, wird der Ventilschieber 104, wie in Abb. 1 gezeigt, durch den Federmechanismus 112 weit nach links in eine erste Stellung geschoben. In dieser ersten Stellung ist der Anschluß 124 über eine Axialnut im vierten Steg 116, die eine durchgangsbegrenzende Verbindung 79 bildet, mit dem Anschluß 120 verbunden, wodurch das Hydraulikbetätigungssystem 14, 15, 21, 22 mit dem Vorratsbehälter verbunden ist, so daß es zu einem Druckausgleich zwischen den Stellgliedern 14 und 15 kommt und der Gangschaltmechanismus, je nachdem, im geschalteten Gang oder in der Neutralstellung verbleibt. Zudem sind in dieser ersten Stellung der Druckspeicher 75 und der Druckwandler 70 vom Hydraulikbetätigungssystem 14, 15, 21, 22 getrennt, wobei der Druckspeicher 75 mit dem Druckwandler 70 verbunden ist. Der Druckwandler 70 kann folglich genutzt werden, um den Druck im Druckspeicher 75 zu überwachen und den Druckspeicher 75 nach Bedarf über Steuergerät 25 und Hydraulikpumpe 23 neu mit Druck zu beaufschlagen.
Um einen Gang zu schalten, wird die zum Magnetanker 114 gehörige Magnetspule mit Strom versorgt, damit der Ventilschieber 104 nach rechts in eine zweite Stellung verschoben wird. In dieser zweiten Stellung wird die Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter 78 und dem Hydraulikbetätigungssystem 14, 15, 21, 22 unterbrochen, wodurch auch die Verbindung zwischen dem Druckspeicher 75 und dem Druckwandler 70 unterbrochen wird und das Hydraulikbetätigungssystem 14, 15, 21, 22 mit dem Druckspeicher 75 verbunden wird. In der zweiten Stellung wird das Hydraulikbetätigungssystem 14, 15, 21, 22 dementsprechend mit Druck beaufschlagt, was ermöglicht, daß die Stellglieder 14 und 15 die Schaltvorrichtung 10 unter Steuerung durch die Ventile 21 und 22 bewegen können. Zur gleichen Zeit sind die Anschlüsse 126 und 128 zwischen den Stegen 106 und 108 miteinander verbunden, wodurch der Druckwandler 70 über die Zwischenleitung zwischen den Anschlüssen 124 und 128 mit dem Hydraulikbetätigungssystem 14, 15, 21, 22 verbunden ist. Der Druck im Hydraulikbetätigungssystem 14, 15, 21, 22 kann somit über das Steuergerät 25 und den Magnetanker 114 eingeregelt werden, um in Antwort auf Signale vom Druckwandler 70 den für die Verstellerfordernisse benötigten Druck zu erhalten. Dies wird dadurch erreicht, daß das Ventil 20 sehr genau und schnell verstellt wird, indem bei zu niedrigem Druck die Verbindung zwischen Hydraulikbetätigungssystem 14, 15, 21, 22 und Druckspeicher 75 und bei zu hohem Druck zum Vorratsbehälter 78 geöffnet wird. Dies geschieht vorzugsweise mittels gepulster Steuersignale zur zum Magnetanker 114 gehörigen Magnetspule, was bewirkt, daß der Ventilschieber 104 kontinuierlich zwischen den Anschlüssen zum Druckspeicher 75 und Vorratsbehälter 78 oszilliert. Der Druck im Hydraulikbetätigungssystem 14, 15, 21, 22 wird vorzugsweise durch ein impulsbreitenmoduliertes Ansteuerungssignal zur zum Magnetanker 114 gehörigen Magnetspule eingestellt.
Bei der oben beschriebenen Auslegungsform kann ein einzelner Druckwandler 70 zur Überwachung der Drücke im Hydraulikbetätigungssystem 14, 15, 21, 22 genutzt werden, um Rückmeldeinformationen für die Steuerung des elektromagnetisch betätigten, als Wegeventil ausgelegten Proportionalventils 20 zu erbringen, und zur Überwachung der Drücke im Druckspeicher 75, so daß dieser erneut mit Druck beaufschlagt werden kann, wenn der Gangschaltmechanismus nicht betätigt wird.
In der in Abb. 3 gezeigten Modifikation trägt der Ventilschieber 104 neben dem offenen Ende der Ventilbohrung 102 einen zusätzlichen Steg 130. Neben jenem Ende der Ventilbohrung 102 ist ein Paar zusätzlicher Anschlüsse 132 und 134 vorgesehen. Der Anschluß 132 ist mit dem Hydraulikkreislauf zwischen der Pumpe 23 und einem Rückschlagventil 76 verbunden, und der Anschluß 134 ist mit dem Vorratsbehälter 78 verbunden.
Der Steg 130 und die Anschlüsse 132 und 134 sind dergestalt angeordnet, daß gemäß Darstellung in Abb. 3 bei in der ersten Stellung stehendem Ventilschieber 104 der Anschluß 132 mit dem Anschluß 134 zwischen den Stegen 130 und 106 verbunden ist. In dieser ersten Stellung kann die Pumpe 23 unter Teillastbedingungen anlaufen, und die geförderte Hydraulikflüssigkeit wird zum Vorratsbehälter 78 zurückgeleitet.
Verschiebung des Ventilschiebers 104 in die zweite Stellung unterbricht zuerst die Verbindung zwischen den Anschlüssen 132 und 134, so daß in einer Zwischenstellung voller Pumpenförderdruck für die erneute Beaufschlagung des Druckspeichers 75 mit Druck zur Verfügung steht, während der Druckspeicher 75 weiterhin über die Anschlüsse 122 und 126 mit dem Druckwandler 70 verbunden bleibt.
Weitere Verschiebung des Ventilschiebers 104 in die zweite Stellung unterbricht daraufhin die Verbindung zwischen den Anschlüssen 122 und 126 und stellt, wie oben beschrieben, die Verbindung von Anschluß 122 mit Anschluß 124 und von Anschluß 126 mit Anschluß 128 her.
Während in den oben angeführten Ausführungsformen die hier vorgestellte Erfindung unter Bezugnahme auf einen Gangschaltmechanismus beschrieben wurde, kann die Erfindung doch in jedem Kreislauf eingesetzt werden, in dem ein als Wegeventil ausgelegtes Proportionalventil für die Steuerung der Drücke in einem durch eine Druckerzeugungseinrichtung gespeisten Hydraulikkreislauf genutzt wird.
Das Getriebe kann ein Stufenschaltgetriebe oder ein stufenlos einstellbares Getriebe, wie eine Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, sein.
Statt der oben beschriebenen Getriebebetätigung kann ebenfalls eine Betätigung einer Kraftfahrzeugkupplung entsprechend betätigt werden, wie es beispielsweise in der DE 196 37 001 beschrieben ist. Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit weiterhin auf die DE 196 37 001, deren Inhalt ausdrücklich zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung gehört.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungs­ vorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes.
Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Erfindung ist auch nicht auf das (die) Ausführungsbeispiel(e) der Beschreibung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims (4)

1. Hydrauliksteuersystem mit veränderlichem Druck, mit einer Druckerzeugungseinrichtung, wobei ein Hydraulikbetätigungssystem über ein Steuerventil und einen Druckwandler wahlweise an die Druckerzeugungseinrichtung und/oder einen Ablauf anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckwandler und die Druckerzeugungseinrichtung dergestalt an das Ventil angeschlossen sind, daß in einer ersten Stellung des Ventils die Druckerzeugungseinrichtung vom Hydraulikbetätigungssystem getrennt und an den Druckwandler angeschlossen ist, und daß in einer zweiten Stellung des Ventils die Druckerzeugungseinrichtung und der Druckwandler an das Hydraulikbetätigungssystem angeschlossen sind.
2. Hydrauliksteuersystem nach Anspruch 1, das dadurch charakterisiert ist, daß es sich beim Steuerventil um ein elektromagnetisch betätigtes, als Wegeventil ausgebildetes Proportionalventil handelt.
3. Hydrauliksteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, das dadurch charakterisiert ist, daß das Ventil einen ersten Anschluß besitzt, der mit einem hydraulischen Druckspeicher verbunden ist; einen zweiten Anschluß, der mit einem Hydraulikflüssigkeits-Vorratsbehälter verbunden ist; einen dritten Anschluß, der mit dem Hydraulikbetätigungssystem verbunden ist; einen vierten Anschluß, der mit einem Druckwandler verbunden ist; einen fünften Anschluß, der mit dem dritten Anschluß verbunden ist, und einen Ventilschieber, der in einer ersten Stellung den ersten und vierten Anschluß miteinander verbindet, aber den ersten und vierten Anschluß vom zweiten, dritten und fünften Anschluß trennt; und in einer zweiten Stellung den ersten und dritten Anschluß miteinander verbindet sowie den vierten und fünften Anschluß.
4. Hydrauliksteuersystem nach Anspruch 3, das dadurch charakterisiert ist, daß ein sechster Anschluß mit der Förderseite einer Pumpe verbunden ist und ein siebter Anschluß mit dem Vorratsbehälter, wobei der sechste Anschluß mit dem siebten Anschluß verbunden ist, wenn das Ventil in der ersten Stellung steht und die Verbindung zwischen dem sechsten und dem siebten Anschluß unterbrochen wird, wenn das Ventil in einer Zwischenstellung zwischen der ersten und zweiten Stellung steht.
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