EP1747388B1

EP1747388B1 - Hydraulischer getriebeaktuator

Info

Publication number: EP1747388B1
Application number: EP05716139A
Authority: EP
Inventors: Serge Nassif
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2004-05-07
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2025-03-17
Also published as: WO2005114008A1; DE102004022722A1; JP4809832B2; JP2007536478A; EP1747388A1; US20070199394A1; US7469625B2; DE502005004285D1

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Getriebeaktuator nach den Merkmalen den Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Hydraulische Getriebeaktuatoren werden beispielsweise bei automatisierten Schaltgetrieben für die Synchronisierung der Getriebegänge eingesetzt (siehe beispielsweise Johannes Lohmann, Zahnradgetriebe, 2. Auflage, Seite 156ff.).
Bei gattungsgemäßen hydraulischen Getriebeaktuatoren wird der von zwei Druckräumen begrenzte Stellkolben durch eine entsprechende Druckbeaufschlagung jeweils nach links oder rechts verschoben, wobei zur Abdichtung der beiden Druckräume am Stellkolben ein Dichtungselement vorgesehen ist. Beim Einsatz der hydraulischen Getriebeaktuatoren müssen beispielsweise bei der Synchronisierung der Getriebezahnräder hohe Stellkräfte aufgebracht werden, die eine zuverlässige und dauerhafte Abdichtung bzw. Trennung der beiden Druckräume erforderlich machen. Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Abdichtung der beiden Druckräume im Bereich des Stellkolbens zu verbessern.
Aus der US 2955667 ist eine hydraulische Lenkhilfe beschrieben, welche eine hydraulische Zylindereinheit aufweist, in der in einem Zylindergehäuseabschnitt der Durchmesser des Zylindergehäuses gegenüber der Zylinderinnenwand im mittleren Bereich des Zylinders zu Erzielung einer zusätzlichen Reibung zwischen dem Zylindergehäuse und dem Kolben reduziert ist.
De Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Zur Erhöhung der radialen Anpresskraft des Dichtungselementes gegenüber der Zylinderinnenwand ist der Durchmesser des Hydraulikzylinders auf vorteilhafte Art und Weise in einem Bereich, in dem hohe Stellkräfte auf den Stellkolben wirken, lokal reduziert.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des hydraulischen Getriebeaktuator möglich.
Der Durchmesser des Hydraulikzylinders ist in einer von der Mittellage des Stellkolbens im Hydraulikzylinder abweichenden linken und rechten Wirkstellung gegenüber dem Durchmesser des Hydraulikzylinders bei Mittellage des Stellkolbens reduziert. Damit wird in beiden Wirkstellungen des Stellkolbens eine höhere Anpresskraft des Dichtungselements gegenüber der Zylinderinnenwand erreicht.
Nach dem Durchfahren beider Wirkstellungen erweitert sich der Durchmesser des Hydraulikzylinders, so dass die Anpresskraft des Dichtungselements gegenüber der Zylinderinnenwand an die reduzierten Stellkräfte angepasst ist.
Dadurch, dass der Stellkolben und damit auch das Zylindergehäuse gestuft ausgebildet sind, kann in einem ersten Verstellweg mit kleinem Kolbendurchmesser eine hohe Verstellgeschwindigkeit mit geringer Reibung erreicht werden, während in den beiden Wirkstellungen die Hydraulikkraft auf den großen Kolbendurchmesser wirkt, so dass eine höhere radiale Anpresskraft des Dichtungselementes gegen die Zylindergehäuseinnenwand erzeugbar ist.
Der hydraulische Getriebeaktuator ist insbesondere als Stellelement für die Synchronisierung von Getriebegängen bei automatisierten Schaltgetrieben einsetzbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im nachfolgenden näher beschrieben.
Es zeigen:

Fig. 1: eine Darstellung eines hydraulischen Getriebeaktuators in einer ersten Betriebsstellung,
Fig. 2: der Getriebeaktuator in einer zweiten Betriebsstellung,
Fig. 3: der Getriebeaktuator in einer dritten Betriebsstellung,
Fig. 4: der Getriebeaktuator in einer vierten Betriebsstellung und
Fig. 5: der Getriebeaktuator in einer fünften Betriebsstellung.

Der als Stellelement zum Synchronisieren bzw. für einen Gangwechsel bei einem automatisierten Schaltgetriebe vorzugsweise einsetzbare Getriebeaktuator 2 weist ein Zylindergehäuse 4 auf, in dessen Zylinderraum 6 ein doppelt wirkender Stellkolben 8 längsverschieblich aufgenommen ist. Der Stellkolben 8 ist dabei als Stufenkolben ausgebildet und weist einen im Zylinderraum 6 geführten Zentralkolben 8a auf, an den sich ein linkes und rechtes Stellkolbenelement 8b und 8c anschließen. Der Zentralkolben 8a weist auf seiner Umfangsfläche einen Dichtungsring 10 auf, der die beiden durch den Zentralkolben 8a abgetrennten Zylinderteilräume 6a und 6b voneinander abdichtet. Die beiden gegenüber dem Zentralkolben 8a im Durchmesser reduzierten Stellkolbenelemente 8b und 8c sind in einem linken und rechten Zylindergehäuseteil 4b und 4c längsverschieblich geführt. Am linken und rechten Stellkolbenelement 8b bzw. 8c ist jeweils eine Kolbenstange 12 und 14 befestigt, die am Ende des linken und rechten Zylindergehäuseteils 4b und 4c nach außen hin durch jeweils eine Dichtung 16 und 18 abgedichtet ist.
An die sich im linken und rechten Zylindergehäuseteil 4b und 4c ausbildenden Teilräume 20 und 22 ist jeweils eine Hydraulikleitung 24 und 26 angeschlossen, über die die beiden Teilräume 20 und 22 mit Hydrauliköl beaufschlagbar sind.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Durchmesser des zentralen Zylindergehäuseteils 4a über seine Länge I nicht einheitlich ausgebildet, sondern weist in der Mittellage bzw. Mittelstellung des Zentralkolbens 8a sowie an seinem linken bzw. rechten Ende, das den Endlagen des Stellkolbens 8 entspricht, einen maximalen Durchmesser D1 auf, während sich der Durchmesser vom linken bzw. rechten Ende und von der Mittelstellung des Zentralkolbens 8a ausgehend stetig verringert. An den beiden in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Positionen W1 und W2 weist der Durchmesser des zentralen Zylindergehäuseteils 4a mit seinem Durchmesser D2 jeweils ein Minimum auf. Erreicht der Stellkolben einer diesen beiden Wirkpositionen W1 oder W2 (siehe z. B. Fig. 3), so ist die radiale Anpresskraft des Dichtungsringes 10 gegenüber der Zylinderinnenwand am größten.
Wenn der hydraulische Getriebeaktuator als Stellelement für den Gangwechsel in einem automatisierten Schaltgetriebe verwendet wird, zu dem beispielsweise auch die sogenannten Doppelkupplungsgetriebe gehören, stellt sich seine Funktion wie folgt dar:
Die Mittellage des Zentralkolbens 8a entspricht der Position Neutral N, während die linke Endlage des Stellkolbens 8 bspw. einem eingelegten Gang 1 und die rechte Endlage des Stellkolbens 8 bspw. einem eingelegten Gang G3 entspricht. Wie allgemein bekannt, ist für den Gangwechsel die Herstellung einer drehfesten Verbindung zwischen einer drehfest aber längsverschieblich auf der Getriebewelle angeordneten Schiebemuffeneinheit und einem der Schiebemuffeneinheit zugeordneten Loszahnrad erforderlich. Zum Angleichen der unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten von Getriebewelle und Loszahnrad ist eine zwischen Schiebemuffeneinheit und Loszahnrad angeordnete Synchronisiereinheit, z. B. nach Borg - Warner, erforderlich. Im nachfolgenden wird die Synchronisierung bzw. der Gangwechsel von der Position N zum ungeraden Gang G3 anhand der Figuren 1 bis 5 näher erläutert. Durch eine Druckbeaufschlagung des Teilraumes 20 über die Hydraulikleitung 24 wirkt für einen ersten Verstellweg eine hydraulische Kraft auf die Stirnseite des linken Stellkolbenelementes 8b, die eine entsprechende Verschiebung des Stellkolbens 8 bewirkt. Wenn, wie in Fig. 2 dargestellt, das linke Stellkolbenelement 8b aus dem linken Zylindergehäuseteil 4b herausgeführt ist, wirkt die Hydraulikkraft auf die linke Stirnseite des im Durchmesser größer ausgebildeten Zentralkolbens 8a. Während beim ersten Verstellweg aufgrund der kleineren Kolbenfläche eine hohe Verstellgeschwindigkeit bei geringer Reibung erzielt wird, reduziert sich die Verstellgeschwindigkeit reduziert und erreicht ihr Minimum, wenn, wie in Fig. 3 dargestellt, mit dem Zentralkolben 8a die Wirkposition W2 erreicht ist. In dieser Position - bei dem die radiale Anpresskraft des Dichtringes 10 gegenüber der Zylinderinnenwand am größten ist - findet die Synchronisierung für den Gang G3 statt. Nach dem ein Gleichlauf zwischen Schiebemuffeneinheit und Loszahnrad erreicht ist, kann das Durchschalten des Ganges erfolgen, wobei aufgrund des sich wieder erweiternden Durchmessers des zentralen Zylindergehäuseteils 4a die Verstellgeschwindigkeit des Stellkolbens 8 wieder erhöht wird.
Selbstverständlich ist die Anwendung des Getriebeaktuators nicht auf die Anwendung als Stellelement für den Gangwechsel in einem automatisierten Schaltgetriebe eingeschränkt; vielmehr bieten sich überall dort Anwendungsmöglichkeiten an, bei denen in Abhängigkeit vom Verstellweg des Stellkolbens unterschiedliche Anforderungen an die Abdichtung der beiden durch den Zentralkolben 8a abgetrennten Druckräume erforderlich ist.

Claims

Hydraulischer Getriebeaktuator, mit einer Kolben/Zylindereinheit, bei der ein im Zylindergehäuse (4) längsverschieblich angeordneter Stellkolben (8) den Zylinderraum (6) in mindestens zwei Druckräume (6a, 6b) unterteilt, die über Steuerleitungen (24, 26) mit Hydrauliköl beaufschlagbar sind, und mit einer mit dem Stellkolben (8) verbundenen Kolbenstange (12, 14), sowie mit einem am Stellkolben (8) angeordneten Dichtungselement (10), durch das die beiden Druckräume (6a, 6b) voneinander abgedichtet sind, wobei der Durchmesser des Zylindergehäuses (4) zur Erhöhung der radialen Anpresskraft des Dichtungselementes (10) gegenüber der Zylinderinnenwand lokal reduziert ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Durchmesser des Zylindergehäuses (4) derart ausgebildet ist, dass der Durchmesser D2 des Zylindergehäuses (4) in einer von der Mittellage des Stellkolbens (8) abweichenden linken und rechten Wirkstellung (W1, W2) gegenüber dem Durchmesser D1 des Zylindergehäuses (4) bei Mittellage des Stellkolbens (8) reduziert ist.
Hydraulischer Getriebeaktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Durchmesser des Zylindergehäuses (4) - von der linken und rechten Wirkstellung ausgehend - in Richtung der jeweiligen Endlage des Stellkolbens (8) erweitert und in den beiden Endlagen im wesentlichen den selben Durchmesser aufweist, wie bei Mittellage des Stellkolbens (8).
Hydraulischer Getriebeaktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkolben (8) und das Zylindergehäuse (4) gestuft ausgebildet sind.
Verwendung eines hydraulischen Getriebeaktuators nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Stellelement für den Gangwechsel in einem automatisierten Schaltgetriebe.