WO2007112857A1 - Kolben-zylindereinheit, insbesondere für ein automatisiertes getriebe eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Kolben-zylindereinheit, insbesondere für ein automatisiertes getriebe eines kraftfahrzeugs Download PDF

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WO2007112857A1
WO2007112857A1 PCT/EP2007/002454 EP2007002454W WO2007112857A1 WO 2007112857 A1 WO2007112857 A1 WO 2007112857A1 EP 2007002454 W EP2007002454 W EP 2007002454W WO 2007112857 A1 WO2007112857 A1 WO 2007112857A1
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piston
cylinder
main
diameter
cap
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PCT/EP2007/002454
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English (en)
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Inventor
Carsten Gitt
Jens Luckmann
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Daimler Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1409—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type with two or more independently movable working pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/08—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor
    • F15B11/12—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor providing distinct intermediate positions; with step-by-step action
    • F15B11/121—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor providing distinct intermediate positions; with step-by-step action providing distinct intermediate positions
    • F15B11/125—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor providing distinct intermediate positions; with step-by-step action providing distinct intermediate positions by means of digital actuators, i.e. actuators in which the total stroke is the sum of individual strokes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H61/30—Hydraulic or pneumatic motors or related fluid control means therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H61/30—Hydraulic or pneumatic motors or related fluid control means therefor
    • F16H2061/307—Actuators with three or more defined positions, e.g. three position servos

Definitions

  • Piston-cylinder unit in particular for an automated transmission of a
  • the invention relates to a piston-cylinder unit, in particular for an automated transmission of a motor vehicle having the features of Oberbergriffs of claim 1.
  • FR 2825438 A describes a piston-cylinder unit for an automated transmission of a motor vehicle with a cylinder in which two main pistons are performed.
  • the pistons are axially displaceable independently of one another so that switching elements of the transmission, such as, for example, shift forks, can be actuated via piston rods attached to the main piston.
  • the cylinder is divided by a partition into two sub-cylinders, in each of which a main piston is arranged.
  • supply lines are arranged on both sides of the main piston, via which operating fluid can be added or removed.
  • the cylinder thus has a total of four supply lines, whereby the main piston can be brought into two different end positions.
  • Each supply line must be connected to a pressure source or drain, depending on the position of the main piston.
  • a separate valve such as a solenoid valve is necessary.
  • the piston-cylinder unit has two outer
  • Supply lines which are arranged so that over them supplied operating fluid can act only on an outer end face of the main piston.
  • the piston-cylinder unit also has an inner supply line, which is arranged so that operating fluid supplied through it can act on inner end faces of the two main pistons.
  • the cylinder thus has no partition, which would divide the cylinder into two sub-cylinders.
  • the cylinder and the main piston are designed so that in an inner, the inner feed associated end position of the main piston effective inner faces of the main piston are smaller than effective outer faces.
  • the main pistons take in any case then the inner end positions when operating fluid is supplied only via the outer supply lines and possibly existing in the cylinder operating fluid can flow through the inner supply line.
  • the effective inner end faces of the main pistons are to be understood as those surfaces which are acted on by operating fluid supplied via the inner feed line and, under the outer end faces, those surfaces which are acted on by operating fluid supplied via the outer feed lines. As soon as the inner end face is smaller than the outer end face, operating fluid can be supplied via the inner feed line without a main piston shifting outwards, when at the same time operating fluid at the same pressure acts on the outer end face.
  • a first main piston can be displaced by pressurizing the inner end face to the outside and at the same time a second main piston can be held in the inner end position. Is to the outer end face of the first piston is not pressurized, whereas against the outer end face of the second main piston, the same pressure acts as on the inner end face.
  • the two main pistons can be adjusted via only three leads in two stable positions, the inner and the outer end position.
  • only three valves are necessary, which allows over the prior art, a space and cost savings.
  • the piston-cylinder unit according to the invention is particularly suitable for operation with compressed air, since in such an application, the main piston can be acted upon either the full air pressure (venting) or a discharge of air into the atmosphere is possible (venting). Adjustment of various pressure levels as in hydraulic controls is usually not performed in pneumatic controls.
  • the main piston are guided in the cylinder, so that the main piston has a corresponding contour with the cylinder contour, which in particular is circular.
  • seals are arranged between the main piston and the cylinder so that leakage is as low as possible.
  • the two master cylinders are in particular the same, so they have the same size end faces. But it is also possible that they are constructed differently and thus to allow different actuation forces for the actuated switching elements.
  • the cylinder has a first and a second cylinder area with different diameters, wherein the first cylinder area with a diameter of the second cylinder portion of smaller diameter is arranged in the direction of the inner supply line.
  • the main pistons have a first and a second piston region, wherein the first piston region has the smaller diameter of the first cylinder region and the second piston region has the larger diameter of the second cylinder region.
  • the first piston region with the smaller diameter is at least partially disposed within the first cylinder region. This ensures that in the inner end position, the inner end faces of the main piston are smaller than the outer end faces.
  • the circular design of the cylinder and piston areas, the individual components of the piston-cylinder unit can be easily and inexpensively manufactured.
  • the diameter of the cylinder areas and the piston areas are the same, it should be understood that they are designed so that the main piston is guided in the cylinder and it can be moved by pressurization.
  • the diameter of the piston area is therefore always a little smaller than the diameter of the corresponding cylinder area.
  • the main pistons are arranged in particular in a common cylinder.
  • the main piston arranged in separate cylinders and the cylinders are connected, for example by means of a line.
  • the inner supply line can then be connected, for example, with said line.
  • the cylinder has a third cylinder area with a larger diameter than the diameters of the first and second cylinder areas, which extends in the direction of the outer feed lines is arranged.
  • the capping piston is guided within the third cylinder area of the capping pistons.
  • the main piston and the cap piston are arranged in the cylinder, that occupy an external, the outer supply line associated end position when acting only on the inner end surface of the main piston operating fluid of the main piston and the cap piston. With simultaneously acting on the inner and outer end face with the same pressure operating fluid take the main piston and the cappipe a stable intermediate position.
  • the cap piston is arranged displaceably relative to the main piston.
  • the cap piston is arranged in particular so that it can be acted upon only by the external supply line with operating fluid.
  • the axial effective surfaces of the main and cap piston must be chosen so that the outer, so the outer lead associated effective area of the cap piston is larger as the difference of the effective inner and outer faces of the main piston. This results in the stable intermediate position by the capping piston is pressed from the outside against the resulting from the different diameters of the second and third cylinder area stop and the main piston from the inside against the capping piston.
  • the described area ratio ensures that the main piston can not push away the cap piston from the stop.
  • both main pistons can be combined with a capping piston, only one main piston or neither of the two main pistons.
  • the cap piston is designed as a sleeve having a first and a second sleeve portion, wherein an outer diameter of the first sleeve portion the diameter of the second cylinder portion and an outer diameter of the second Sleeve area corresponds to the diameter of the third cylinder area.
  • the main piston has a third piston region whose diameter corresponds to an inner diameter of the first sleeve region.
  • the main piston and the cap piston are arranged such that the third piston region can be pushed into the first sleeve region and, in said intermediate position, there is contact between the main piston and the cap piston on said contact surface.
  • both main pistons are each connected to a piston rod, by means of which, for example, a switching element of the automated transmission can be actuated.
  • a locking device is arranged, by means of which the two end positions and, if present, the stable intermediate position can be fixed.
  • the piston rods for example, recesses into which a ball can be pressed by a spring.
  • the recesses and the ball-spring device are arranged so that the ball can only be pressed when the position of the piston rods corresponds to an end position or the stable intermediate position.
  • FIG. 1 shows a piston-cylinder unit for an automated transmission of a motor vehicle
  • FIG. 2 shows a detail of a main piston of the piston-cylinder unit with a seal
  • FIGS. 3, 4 show a piston-cylinder unit in a second embodiment.
  • a piston-cylinder unit 10 has a circular executed cylinder 11 with sections constant inside diameters, in which two main pistons 12a, 12b are performed.
  • the cylinder 11 is constructed symmetrically with respect to an axis S, so that only a portion 11a of the cylinder 11 will be described.
  • the cylinder 11 has an inner lead 13 through which the axis S extends.
  • operating fluid in the form of compressed air can be fed into the interior of the cylinder 11 or operating fluid present in the interior of the cylinder 11 can be discharged.
  • the cylinder 11 has a first cylinder region 14a, which is arranged in the direction of the inner supply line 13, and is adjoined axially by a second cylinder region 15a.
  • an outer supply line 16a is arranged, via which operating fluid can likewise be supplied into the interior of the cylinder 11 or operating fluid present in the interior of the cylinder 11 can be discharged.
  • An inner diameter D1 of the first cylinder portion 14a is smaller than an inner diameter D2 of the second cylinder portion 15a.
  • the main piston 12a is guided in the section 11a of the cylinder 11.
  • the main piston 12a has a first piston region 17a and a second piston region 18a arranged in the direction of the outer supply line 16a.
  • the first piston region 17a has the diameter D1 of the first cylinder region 14a and the second piston region 18a has the diameter D2 of the second cylinder region 15a.
  • the diameter of the piston portions 17a and 18a a are little smaller than the corresponding diameter of the cylinder portions 14a and 15a.
  • the diameters are selected so that the master cylinder 12 a can be guided in the section 11 a of the cylinder 11.
  • the first piston portion 17a has an axial length that is smaller than an axial length of the first cylinder portion 14a (measured to the axis S).
  • a piston rod 19a is arranged coaxially, which protrudes in the direction of the inner lead 13 opposite direction from the portion 11a of the cylinder 11.
  • a non-illustrated switching element such as a shift fork of an automated transmission of a motor vehicle can be actuated.
  • On the piston rod 19a a locking device 20a is arranged.
  • the locking device 20a has a sleeve 21a, in which a spring 22a and a ball 23a are guided.
  • the sleeve 21a is arranged so that the ball 23a is pressed by the spring 22a against the piston rod 19a.
  • the piston rod 19a has recesses 24a, 25a into which the ball 23a can be pressed.
  • the locking device 20a and the recesses 24a, 25a are arranged so that the piston rod 19a and thus the main piston 12a in an inner, the inner lead 13 associated end position and in an outer, the outer lead 16a associated end position is fixed.
  • the inner end position of the main piston 12a in the drawing within the portion 11a of the cylinder 11 is moved to the right (shown position of the main piston 12b) and in the outer end position to the left.
  • the first piston portion 17a immersed in the first cylinder portion 14a, so that the supplied via the inner supply line 13 operating fluid can act only on an end face 26a with the diameter D1 of the first piston portion 17a, whereby a force on the Main piston 12a in the direction of the outer lead 16a (outward) acts.
  • the end face 26a may also be referred to as an effective inner end face of the main piston 12a.
  • Operating fluid supplied via the outer lead 16a may act on an effective outer end surface 27a of the main piston 12a and generate a force on the main piston 12a toward the inner lead 13 (inward).
  • the effective outer end surface 27a results in the cross section of the second cylinder portion 15a with the diameter D2 minus the cross-sectional area of the piston rod 19a, which has a diameter D5.
  • the diameters D1, D2 and D5 are chosen so that the effective inner end surface 26a is smaller than the effective outer end surface 27a.
  • Table 1 shows the various positions of the main pistons 12a and 12b with the necessary operating states of the inner supply line 13 and the outer supply lines 16a, 16b.
  • the supply line is identified by an "X" in Table 1, via which feed line operating fluid is supplied under pressure.
  • the term “inside” designates the inner end position of the main pistons 12a and 12b and the term “outside” the outer end position.
  • Cylinder 11 is arranged a seal, which is not shown in the drawing.
  • the seal is used to prevent excessive leakage.
  • a seal 28a is also arranged, which acts when the first piston portion 17a is immersed in the first cylinder portion 14a. It then acts between the first piston area 17a and the first cylinder area 14a. It acts in such a way that operating fluid or air, which is located in the space 29a resulting between the second piston area 18a and the first cylinder area 14a, can escape only in the direction of the inner supply line 13. This prevents a hard impact of the main piston 12a in the inner end position.
  • Such an arrangement is referred to as so-called cushioning.
  • FIGS. 3 and 4 a cross section of the seal 28a and a section of the first piston portion 17a is shown.
  • the gasket 28a has a V-shape with the tip of the V oriented toward the outer lead 16a. This ensures that operating fluid can pass from the direction of the outer supply line 16a via the seal 28a in the direction of the inner supply line 13, but the opposite direction is blocked by the seal 28a.
  • a piston-cylinder unit 110 is shown, which is constructed very similar to the piston-cylinder unit 10 of FIG. Components having a similar construction or a similar mode of operation are provided in FIGS. 3 and 4 with reference numerals, which are increased by 100 with respect to the reference symbols from FIG.
  • piston-cylinder unit 110 If a component of the piston-cylinder unit 110 is not explained in detail, its construction or mode of operation is equal to the corresponding component of the piston-cylinder unit 10.
  • FIG. 4 the piston-cylinder unit 110 is shown with a different position of a main piston 112a.
  • the reference numerals of the components of the piston-cylinder unit 110 are distributed to Figs. 3 and 4.
  • a cylinder 111 is constructed symmetrically with respect to an axis S ', which extends through an inner feed line 113.
  • the cylinder 111 has a first cylinder portion 114a adjacent to the inner lead 113.
  • the first cylinder region 114a is adjoined externally by a second cylinder region 115a.
  • the second cylinder region 115a is adjoined by a third cylinder region 130a.
  • an outer feed line 116a is arranged at the end of the third cylinder area 130a facing away from the first cylinder area 114a.
  • An inner diameter D1 'of the first cylinder portion 114a is smaller than an inner diameter D2' of the second cylinder portion 115a, which in turn is smaller than an inner diameter D3 'of the third cylinder portion 130a.
  • a main piston 112a is guided in the portion 111a of the cylinder 111.
  • the main piston 112a has a first piston region 117a and a second piston region 118a arranged in the direction of the outer supply line 116a. These are followed by a third piston region 131a.
  • the first piston region 117a has the diameter DV of the first cylinder region 114a and the second piston region 118a has the diameter D2 'of the second cylinder region 115a.
  • a cap piston 132 a is also arranged.
  • the throw-over piston 132 a is as a sleeve with a first Sleeve portion 133 a and a second sleeve portion 134 a executed.
  • the first sleeve region 133a has, as an outer diameter, the diameter D2 'of the second cylinder region 115a.
  • the second sleeve portion 134a has as outer diameter a diameter D3 'of the third cylinder portion 130a, so that the cap piston 132a is axially displaceable within the third cylinder portion 130a. It can be displaced so far in the direction of the inner feed line 113 until the second sleeve region 134a comes into abutment against the stop 135a resulting from the different diameters of the second and third cylinder regions 115a, 130.
  • the third piston portion 131a has an outer diameter D4 'corresponding to an inner diameter of the first sleeve portion 133a.
  • the third piston portion 131a can be inserted into the first sleeve portion 133a. Since the second piston region 118a has the diameter D2 'of the second cylinder region 115a, a radially oriented contact surface 137a results between the cap piston 132a and the main piston 112a, via which the cap piston 132a and the main piston 112a can exert an axial force on one another.
  • a piston rod 119a is arranged coaxially, which protrudes outwardly from the portion 111a of the cylinder 111.
  • a locking device 120a is arranged, which has the same operation as the locking device 19 in Fig. 1.
  • the locking device 120a is arranged so that the piston rod 119a and thus the main piston 112a in an inner end position, in an outer end position and is fixed in a stable intermediate position.
  • the stable intermediate position of the throw-over piston 132a is pressed from the outside against the stopper 135a and the main piston 112a from the inside against the cap piston 132a (shown in Fig. 3 position of the main piston 112a).
  • the main piston 112a and the cap piston 132a moved completely outward (shown in Fig. 4 position of the main piston 112a).
  • the axial effective surfaces of the main piston 112a and the cap piston 132a must be selected so that an outer effective surface 136a of the cap piston 132a is greater than the difference of the effective inner end face and the outer end face of the main piston 132a ,
  • the inner end surface of the main piston 112a results from the cross-sectional area of the second cylinder portion 115a with the diameter D2 '.
  • the outer end surface of the main piston 112a results from the cross-sectional area of the third piston portion 131a having the diameter D4 'minus the cross-sectional area of the piston rod 119a.
  • the two main pistons 112a, 112b can be moved independently of each other in the inner, the outer end position or the stable intermediate position.
  • Table 2 shows the various positions of the main pistons 112a and 112b with the necessary operating states of the inner supply line 113 and the outer supply lines 116a, 116b.
  • the supply line is marked with an "X" in Table 2, via which supply operating fluid is supplied under pressure.
  • the term “inside” indicates the inner end position of the main piston 112a and 112b, the term “outside” the outer end position and the term “intermediate” the stable intermediate position.
  • the states with the numbers 1, 3, 5 and 8 there is a peculiarity.
  • To set states 1 and 5 operating fluid must first be supplied via the supply lines marked with (*), and only then, when the first piston region of the main cylinder is immersed in the first cylinder region, can operating fluid be supplied via the further supply line.
  • To set states 3 and 8 the intermediate position of the corresponding master cylinder must first be set by supplying operating fluid via the supply lines marked with ( ** ).
  • the piston-cylinder unit 110 is shown again. In this illustration, only the main piston 112a is in the outer end position.

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Kolben-Zylindereinheit insbesondere für ein automatisiertes Getriebe eines Kraftfahrzeugs. In einem Zylinder (11) werden zwei Hauptkolben (12a, 12b) geführt. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Kolben- Zylindereinheit mit zwei unabhängig voneinander betätigbaren Hauptkolben vorzuschlagen, bei welcher zur Ansteuerung ein geringer Aufwand notwendig ist. Erfindungsgemäß weist die Kolben-Zylindereinheit (10) zwei äußere Zuleitungen (16a, 16b) auf, die so angeordnet sind, dass über sie zugeführtes Betriebsfluid nur jeweils auf eine äußere Stirnfläche (27a) der Hauptkolben (12a, 12b) wirken kann. Die Kolben-Zylindereinheit (10) weist außerdem eine innere Zuleitung (13) auf, welche so angeordnet ist, dass über sie zugeführtes Betriebsfluid auf innere Stirnflächen (26a) der beiden Hauptkolben (12a, 12b) wirken kann. Der Zylinder (11) und die Hauptkolben (12a, 12b) sind so ausgeführt, dass in einer inneren Endlage der Hauptkolben (12a, 12b) wirksame innere Stirnflächen (26a) der Hauptkolben (12a, 12b) kleiner sind als wirksame äußere Stirnflächen (27a). Damit können die beiden Hauptkolben über nur drei Zuleitungen in jeweils zwei stabile Stellungen, die innere und die äußere Endstellung, eingestellt werden. Damit sind auch nur drei Ventile notwendig, was gegenüber dem Stand der Technik eine Bauraum- und auch Kostenersparnis ermöglicht.

Description

Beschreibung
Kolben-Zylindereinheit, insbesondere für ein automatisiertes Getriebe eines
Kraftfahrzeugs
Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylindereinheit, insbesondere für ein automatisiertes Getriebe eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbergriffs des Anspruchs 1.
Stand der Technik
[0002] Die FR 2825438 A beschreibt eine Kolben-Zylindereinheit für ein automatisiertes Getriebe eines Kraftfahrzeugs mit einem Zylinder, in welchem zwei Hauptkolben geführt werden. Die Kolben sind unabhängig voneinander axial verschiebbar, so dass über an den Hauptkolben befestigte Kolbenstangen Schaltelemente des Getriebes, wie beispielsweise Schaltgabeln betätigt werden können. Der Zylinder ist durch eine Trennwand in zwei Teilzylinder geteilt, in welchen jeweils ein Hauptkolben angeordnet ist. An jedem Teilzylinder sind auf beiden Seiten der Hauptkolben Zuleitungen angeordnet, über welche Betriebsfluid zu- bzw. abgeführt werden kann. Der Zylinder verfügt damit über insgesamt vier Zuleitungen, womit die Hauptkolben in je zwei verschiedene Endlagen gebracht werden können. Jede Zuleitung muss, je nachdem welche Position der Hauptkolben einnehmen soll, mit einer Druckquelle oder einem Abfluss verbunden werden. Bei der Betätigung mit Druckluft ist für jede Zuleitung ein separates Ventil, beispielsweise ein Elektromagnetventil notwendig.
Aufgabenstellung
[0003] Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Kolben- Zylindereinheit mit zwei unabhängig voneinander betätigbaren Hauptkolben vorzuschlagen, bei welcher zur Ansteuerung ein geringer Aufwand notwendig ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Kolben-Zylindereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Darstellung der Erfindung [0004] Erfindungsgemäß weist die Kolben-Zylindereinheit zwei äußere
Zuleitungen auf, die so angeordnet sind, dass über sie zugeführtes Betriebsfluid nur jeweils auf eine äußere Stirnfläche der Hauptkolben wirken kann. Durch Zuführung von Betriebsfluid, beispielsweise in Form von Druckluft oder Öl, über die äußeren Zuleitungen können die Hauptkolben aufeinander zu bewegt werden. Die Kolben-Zylindereinheit weist außerdem eine innere Zuleitung auf, welche so angeordnet ist, dass über sie zugeführtes Betriebsfluid auf innere Stirnflächen der beiden Hauptkolben wirken kann. Der Zylinder verfügt also über keine Trennwand, welche den Zylinder in zwei Teilzylinder aufteilen würde. Bei Zuführung von Betriebsfluid über die innere Zuleitung ohne gleichzeitige Zuleitung bzw. mögliches Abströmen von Betriebsfluid über die äußeren Zuleitungen bewegen sich beide Hauptkolben nach außen in äußere Endstellungen, also voneinander weg.
[0005] Der Zylinder und die Hauptkolben sind so ausgeführt, dass in einer inneren, der inneren Zuleitung zugeordneten Endlage der Hauptkolben wirksame innere Stirnflächen der Hauptkolben kleiner sind als wirksame äußere Stirnflächen. Die Hauptkolben nehmen auf jeden Fall dann die inneren Endlagen ein, wenn Betriebsfluid nur über die äußeren Zuleitungen zugeführt wird und eventuell im Zylinder vorhandenes Betriebsfluid über die innere Zuleitung abströmen kann. Unter den wirksamen inneren Stirnflächen der Hauptkolben sind diejenigen Flächen zu verstehen, die mit über die innere Zuleitung zugeführtem Betriebsfluid beaufschlagt werden und unter den äußeren Stirnflächen, diejenigen Flächen, die mit über die äußeren Zuleitungen zugeführtem Betriebsfluid beaufschlagt werden. Sobald die innere Stirnfläche kleiner ist als die äußere Stirnfläche, kann über die innere Zuleitung Betriebsfluid zugeführt werden, ohne dass sich ein Hauptkolben nach außen verschiebt, wenn gleichzeitig auf die äußere Stirnfläche Betriebsfluid mit dem gleichen Druck wirkt. So kann ein erster Hauptkolben durch Druckbeaufschlagung der inneren Stirnfläche nach außen verschoben werden und gleichzeitig ein zweiter Hauptkolben in der inneren Endlage gehalten werden. Dazu ist die äußere Stirnfläche des ersten Kolben nicht mit Druck beaufschlagt, wohin gegen auf die äußere Stirnfläche des zweiten Hauptkolbens der gleiche Druck wie auf die innere Stirnfläche wirkt.
[0006] Damit können die beiden Hauptkolben über nur drei Zuleitungen in jeweils zwei stabile Stellungen, die innere und die äußere Endstellung, eingestellt werden. Damit sind auch nur drei Ventile notwendig, was gegenüber dem Stand der Technik eine Bauraum- und auch Kostenersparnis ermöglicht.
[0007] Die erfindungsgemäße Kolben-Zylindereinheit ist insbesondere für eine Betätigung mit Druckluft geeignet, da bei einer derartigen Anwendung die Hauptkolben entweder mit dem vollen Luftdruck beaufschlagt werden können (Belüften) oder ein Abströmen der Luft in die Atmosphäre ermöglicht wird (Entlüften). Ein Einstellen von verschiedenen Druckniveaus wie bei hydraulischen Steuerungen wird bei pneumatischen Steuerungen üblicherweise nicht durchgeführt.
[0008] Die Hauptkolben werden im Zylinder geführt, so dass der Hauptkolben eine mit der Zylinderkontur korrespondierende Kontur, welche insbesondere kreisrund ist, aufweist. Zwischen Hauptkolben und Zylinder sind insbesondere Dichtungen angeordnet, so dass eine Leckage möglichst gering ausfällt.
[0009] Es sind auch erfindungsgemäße Anordnungen denkbar, in denen die inneren Stirnflächen der beiden Hauptzylinder über jeweils separate Zuleitungen und die äußeren Stirnflächen über eine gemeinsame Zuleitung mit Betriebsfluid beaufschlagt werden können. Dazu könnten beispielsweise die äußeren Bereiche des Zylinders mit einer Druckleitung verbunden werden.
[0010] Die beiden Hauptzylinder sind insbesondere gleich aufgebaut, sie weisen also gleich große Stirnflächen auf. Es ist aber auch möglich, dass sie unterschiedlich aufgebaut sind und so unterschiedliche Betätigungskräfte für die betätigten Schaltelemente zu ermöglichen.
[0011] In Ausgestaltung der Erfindung weist der Zylinder jeweils einen ersten und einen zweiten Zylinderbereich mit unterschiedlichen Durchmessern auf, wobei der erste Zylinderbereich mit einem gegenüber einem Durchmesser des zweiten Zylinderbereichs kleineren Durchmesser in Richtung der inneren Zuleitung angeordnet ist. Die Hauptkolben verfügen über einen ersten und einen zweiten Kolbenbereich, wobei der erste Kolbenbereich den kleineren Durchmesser des ersten Zylinderbereichs und der zweite Kolbenbereich den größeren Durchmesser des zweiten Zylinderbereichs aufweist. Wenn sich die Hauptkolben in ihren inneren Endlagen befinden, ist der erste Kolbenbereich mit dem kleineren Durchmesser zumindest teilweise innerhalb des ersten Zylinderbereichs angeordnet. Damit ist gewährleistet, dass in der inneren Endlage die inneren Stirnflächen der Hauptkolben kleiner sind als die äußeren Stirnflächen. Durch die kreisrunde Ausführung der Zylinder- und Kolbenbereiche können die einzelnen Bauteile der Kolben-Zylindereinheit einfach und kostengünstig hergestellt werden.
[0012] Unter der Aussage, dass die Durchmesser der Zylinderbereiche und der Kolbenbereiche gleich sind, ist zu verstehen, dass sie so ausgeführt sind, dass der Hauptkolben im Zylinder geführt wird und er durch Druckbeaufschlagung verschoben werden kann. Der Durchmesser des Kolbenbereichs ist also immer ein wenig kleiner als der Durchmesser des entsprechenden Zylinderbereichs.
[0013] Die Hauptkolben sind insbesondere in einem gemeinsamen Zylinder angeordnet. Damit wird ein möglichst kleiner Bauraum der Kolben- Zylindereinheit erreicht. Es ist aber auch möglich, dass die Hauptkolben in separaten Zylindern angeordnet und die Zylinder beispielsweise mittels einer Leitung verbunden sind. Die innere Zuleitung kann dann beispielsweise mit der genannten Leitung verbunden sein.
[0014] In Ausgestaltung der Erfindung ist innerhalb des Zylinders ein
Überwurfkolben so angeordnet, dass er über eine Kontaktfläche eine axiale Kraft auf den Hauptkolben ausüben kann. Der Zylinder weist insbesondere einen dritten Zylinderbereich mit einem gegenüber den Durchmessern des ersten und zweiten Zylinderbereichs größeren Durchmesser auf, welcher in Richtung der äußeren Zuleitungen angeordnet ist. Der Überwurfkolben ist in diesem Fall innerhalb des dritten Zylinderbereichs der Überwurfkolben geführt.
[0015] Der Hauptkolben und der Überwurfkolben sind so im Zylinder angeordnet, dass bei nur auf die innere Stirnfläche des Hauptkolbens wirkendem Betriebsfluid der Hauptkolben und der Überwurfkolben eine äußere, der äußeren Zuleitung zugeordnete Endstellung einnehmen. Bei gleichzeitig auf die innere und äußere Stirnfläche mit gleichem Druck wirkendem Betriebsfluid nehmen der Hauptkolben und der Überwurfkolben eine stabile Zwischenstellung ein. Der Überwurfkolben ist gegenüber dem Hauptkolben verschieblich angeordnet. Der Überwurfkolben ist insbesondere so angeordnet, dass er nur über die äußere Zuleitung mit Betriebsfluid beaufschlagt werden kann.
[0016] In dem Fall, in dem der Überwurfkolben in einem dritten Zylinderbereich geführt ist, müssen zur Sicherstellung der beschriebenen Funktionalität die axialen Wirkflächen des Haupt- und Überwurfkolbens so gewählt sein, dass die äußere, also der äußeren Zuleitung zugeordnete Wirkfläche des Überwurfkolbens größer ist als die Differenz der wirksamen inneren und der äußeren Stirnfläche des Hauptkolbens. Damit ergibt sich die stabile Zwischenstellung, indem der Überwurfkolben von außen gegen den sich durch die unterschiedlichen Durchmesser des zweiten und dritten Zylinderbereichs ergebenden Anschlag und der Hauptkolben von innen gegen den Überwurfkolben gedrückt wird. Durch das beschriebene Flächenverhältnis ist sichergestellt, dass der Hauptkolben den Überwurfkolben nicht von dem Anschlag wegdrücken kann.
[0017] Bei der Kolben-Zylindereinheit sind alle möglichen Kombinationen aus Hauptkolben mit und ohne Überwurfkolben denkbar. So können beide Hauptkolben mit einem Überwurfkolben kombiniert werden, nur ein Hauptkolben oder keiner der beiden Hauptkolben.
[0018] In Ausgestaltung der Erfindung ist der Überwurfkolben als eine Hülse mit einem ersten und einem zweiten Hülsenbereich ausgeführt, wobei ein Außendurchmesser des ersten Hülsenbereichs dem Durchmesser des zweiten Zylinderbereichs und ein Außendurchmesser des zweiten Hülsenbereichs dem Durchmesser des dritten Zylinderbereichs entspricht. Der Hauptkolben weist einen dritten Kolbenbereich auf, dessen Durchmesser einem Innendurchmesser des ersten Hülsenbereichs entspricht. Der Hauptkolben und der Überwurfkolben sind so angeordnet, dass der dritte Kolbenbereich in den ersten Hülsenbereich eingeschoben werden kann und in der genannten Zwischenstellung an der genannten Kontaktfläche Kontakt zwischen dem Hauptkolben und dem Überwurfkolben besteht. Damit wird ein besonders einfacher Aufbau der Kolben-Zylindereinheit erreicht.
[0019] In Ausgestaltung der Erfindung sind beide Hauptkolben mit jeweils einer Kolbenstange verbunden, mittels welcher beispielsweise ein Schaltelement des automatisierten Getriebes betätigt werden kann. An jeder der beiden Kolbenstangen ist eine Rastiervorrichtung angeordnet, mittels welcher die beiden Endstellungen und soweit vorhanden die stabile Zwischenstellung fixiert werden können. Dazu weisen die Kolbenstangen beispielsweise Ausnehmungen auf, in die eine Kugel mittels einer Feder eingedrückt werden kann. Die Ausnehmungen und die Kugel-Feder- Vorrichtung sind so angeordnet, dass die Kugel nur dann eingedrückt werden kann, wenn die Position der Kolbenstangen einer Endposition oder der stabilen Zwischenstellung entspricht.
[0020] Damit kann nach Erreichen einer durch die Rastiervorrichtung gesicherten Position des Hauptkolbens die Druckbeaufschlagung abgebrochen werden. Somit ist eine Druckbeaufschlagung, für die Energie aufgewendet werden muss, nur für Positionsänderungen der Hauptkolben notwendig. Damit wird ein energetisch günstiger Betrieb der Kolben-Zylindereinheit und damit des Getriebes ermöglicht.
[0021] Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen [0022] In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Kolben-Zylindereinheit für ein automatisiertes Getriebe eines Kraftfahrzeugs, Fig. 2 ein Ausschnitt eines Hauptkolben der Kolben-Zylindereinheit mit einer Dichtung und Fig. 3, 4 eine Kolben-Zylindereinheit in einer zweiten Ausführungsform.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
[0023] Gemäß Fig. 1 weist eine Kolben-Zylindereinheit 10 einen kreisrund ausgeführten Zylinder 11 mit abschnittsweise konstanten Innendurchmessern auf, in welchem zwei Hauptkolben 12a, 12b geführt werden. Der Zylinder 11 ist bezüglich einer Achse S symmetrisch aufgebaut, so dass nur ein Abschnitt 11a des Zylinders 11 beschrieben wird. Der Zylinder 11 eine innere Zuleitung 13 auf, durch welche die Achse S verläuft. Über die innere Zuleitung 13 kann Betriebsfluid in Form von Druckluft in das Innere des Zylinders 11 zugeführt oder im Inneren des Zylinders 11 vorhandenes Betriebsfluid abgeführt werden. Der Zylinder 11 weist einen in Richtung der inneren Zuleitung 13 angeordneten ersten Zylinderbereich 14a auf, an welchen sich axial ein zweiter Zylinderbereich 15a anschließt. Am dem ersten Zylinderbereich 14a abgewandten Ende des zweiten Zylinderbereichs 15a ist eine äußere Zuleitung 16a angeordnet, über welche ebenfalls Betriebsfluid in das Innere des Zylinders 11 zugeführt oder im Inneren des Zylinders 11 vorhandenes Betriebsfluid abgeführt werden kann. Ein innerer Durchmesser D1 des ersten Zylinderbereichs 14a ist dabei kleiner als ein innerer Durchmesser D2 des zweiten Zylinderbereichs 15a.
[0024] Der Hauptkolben 12a wird im Abschnitt 11a des Zylinders 11 geführt. Der Hauptkolben 12a weist einen ersten Kolbenbereich 17a und einen in Richtung der äußeren Zuleitung 16a angeordneten zweiten Kolbenbereich 18a auf. Der erste Kolbenbereich 17a weist dabei den Durchmesser D1 des ersten Zylinderbereichs 14a und der zweite Kolbenbereich 18a den Durchmesser D2 des zweiten Zylinderbereichs 15a auf. Darunter ist zu verstehen, dass die Durchmesser der Kolbenbereiche 17a und 18a ein wenig kleiner sind als die entsprechenden Durchmesser der Zylinderbereiche 14a und 15a. Die Durchmesser sind so gewählt, dass der Hauptzylinder 12a im Abschnitt 11 a des Zylinders 11 geführt werden kann. Der erste Kolbenbereich 17a weist eine axiale Länge auf, die kleiner ist als eine axiale Länge des ersten Zylinderbereichs 14a (gemessen bis zur Achse S).
[0025] Am Hauptkolben 12a ist koaxial eine Kolbenstange 19a angeordnet, welche in der der inneren Zuleitung 13 entgegen gesetzten Richtung aus dem Abschnitt 11a des Zylinders 11 herausragt. Mittels der Kolbenstange 19a kann ein nicht dargestelltes Schaltelement, beispielsweise eine Schaltgabel eines automatisierten Getriebes eines Kraftfahrzeugs betätigt werden. An der Kolbenstange 19a ist eine Rastiervorrichtung 20a angeordnet. Die Rastiervorrichtung 20a weist eine Hülse 21a auf, in der eine Feder 22a und eine Kugel 23a geführt werden. Die Hülse 21a ist so angeordnet, dass die Kugel 23a von der Feder 22a gegen die Kolbenstange 19a gedrückt wird. Die Kolbenstange 19a weist Ausnehmungen 24a, 25a auf, in die die Kugel 23a eingedrückt werden kann. Bei entsprechender Stellung der Kolbenstange 19a wird die Kugel 23a in eine der Ausnehmungen 24a, 25a eingedrückt und so die Kolbenstange 19a axial fixiert. Sobald eine ausreichende Kraft in axialer Richtung aufgebracht wird, wird die Feder 22a so weit zusammengedrückt, dass ein Verschieben der Kolbenstange 19a wieder möglich ist.
[0026] Die Rastiervorrichtung 20a und die Ausnehmungen 24a, 25a sind so angeordnet, dass die Kolbenstange 19a und damit der Hauptkolben 12a in einer inneren, der inneren Zuleitung 13 zugeordneten Endlage und in einer äußeren, der äußeren Zuleitung 16a zugeordneten Endlage fixiert wird. In der inneren Endlage ist der Hauptkolben 12a in der Zeichnung innerhalb des Abschnitts 11a des Zylinders 11 ganz nach rechts (dargestellte Stellung des Hauptkolbens 12b) und in der äußeren Endlage ganz nach links verschoben. [0027] In der inneren Endlage taucht der erste Kolbenbereich 17a in den ersten Zylinderbereich 14a ein, so dass das über die innere Zuleitung 13 zugeführtes Betriebsfluid nur auf eine Stirnfläche 26a mit dem Durchmesser D1 des ersten Kolbenbereichs 17a wirken kann, womit eine Kraft auf den Hauptkolben 12a in Richtung der äußeren Zuleitung 16a (nach außen) wirkt. Die Stirnfläche 26a kann auch als eine wirksame innere Stirnfläche des Hauptkolbens 12a bezeichnet werden. Betriebsfluid, das über die äußere Zuleitung 16a zugeführt wird, kann auf eine wirksame äußere Stirnfläche 27a des Hauptkolbens 12a wirken und eine Kraft auf den Hauptkolben 12a in Richtung der inneren Zuleitung 13 (nach innen) erzeugen. Die wirksame äußere Stirnfläche 27a ergibt sich dem Querschnitt des zweiten Zylinderbereichs 15a mit dem Durchmesser D2 abzüglich der Querschnittsfläche der Kolbenstange 19a, welche einen Durchmesser D5 aufweist. Die Durchmesser D1 , D2 und D5 sind so gewählt, dass die wirksame innere Stirnfläche 26a kleiner ist als die wirksame äußere Stirnfläche 27a. Wenn sich der Hauptkolben 12a in seiner inneren Endlage befindet und über die innere Zuleitung 13 und die äußere Zuleitung 16a Betriebsfluid mit gleichem Druck zugeführt wird, ist die nach innen gerichtete Kraft größer als die nach außen gerichtete Kraft. Der Hauptkolben 12a bleibt also in der inneren Endlage stehen.
[0028] Damit ist es möglich, dass die beiden Hauptkolben 12a, 12b unabhängig voneinander in die innere oder äußere Endlage verschoben werden können. In der Tabelle 1 sind die verschiedenen Stellungen der Hauptkolben 12a und 12b mit den notwendigen Betriebszuständen der inneren Zuleitung 13 und den äußeren Zuleitungen 16a, 16b dargestellt.
Tabelle 1
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[0029] In der Tabelle 1 ist mit einem „X" die Zuleitung gekennzeichnet, über welche Zuleitung Betriebsfluid unter Druck zugeführt wird. Die Bezeichnung „Innen" kennzeichnet die innere Endlage der Hauptkolben 12a und 12b und die Bezeichnung „Außen" die äußere Endlage. In den Zuständen mit den Nr. 1 und Nr. 4 gibt es eine Besonderheit. Für die Einstellung dieser Zustände muss über die mit (*) gekennzeichneten Zuleitungen zuerst Betriebsfluid zugeführt werden und erst anschließend, wenn der erste Kolbenbereich des damit beaufschlagten Hauptzylinders in den ersten Zylinderbereich eintaucht und damit nur noch die innere Stirnfläche wirksam ist, kann über die weitere Zuleitung Betriebsfluid zugeführt werden.
[0030] Zwischen dem zweiten Kolbenbereich 18a und dem Abschnitt 11a des
Zylinders 11 ist eine Dichtung angeordnet, welche nicht in der Zeichnung dargestellt ist. Die Dichtung dient dazu, übermäßige Leckage zu vermeiden. Am ersten Kolbenbereich 17a ist ebenfalls eine Dichtung 28a angeordnet, die dann wirkt, wenn der erste Kolbenbereich 17a in den ersten Zylinderbereich 14a eintaucht. Sie wirkt dann zwischen dem ersten Kolbenbereich 17a und dem ersten Zylinderbereich 14a. Sie wirkt derart, dass Betriebsfluid oder Luft, welche sich in dem zwischen dem zweiten Kolbenbereich 18a und dem ersten Zylinderbereich 14a sich ergebenden Raum 29a befindet, nur in Richtung innerer Zuleitung 13 entweichen kann. Damit wird ein hartes Aufschlagen des Hauptkolbens 12a in die innere Endlage verhindert. Eine derartige Anordnung wird als so genannte Endlagendämpfung bezeichnet.
[0031] In der Fig. 2 ist ein Querschnitt der Dichtung 28a und ein Ausschnitt des ersten Kolbenbereichs 17a dargestellt. Die Dichtung 28a weist eine V- Form auf, wobei die Spitze des V in Richtung äußerer Zuleitung 16a ausgerichtet ist. Damit ist gewährleistet, dass aus Richtung der äußeren Zuleitung 16a Betriebsfluid über die Dichtung 28a in Richtung innerer Zuleitung 13 passieren kann, die umgekehrte Richtung aber durch die Dichtung 28a gesperrt ist. [0032] In Fig. 3 und 4 ist eine Kolben-Zylindereinheit 110 dargestellt, welche sehr ähnlich zur Kolben-Zylindereinheit 10 aus Fig. 1 aufgebaut ist. Bauteile mit ähnlichem Aufbau oder ähnlicher Wirkungsweise sind in Fig. 3 und 4 mit Bezugszeichen versehen, welche um 100 gegenüber den Bezugszeichen aus Fig. 1 erhöht sind. Sofern ein Bauteil der Kolben-Zylindereinheit 110 nicht näher erläutert wird, ist dessen Aufbau oder Wirkungsweise gleich dem entsprechenden Bauteil der Kolben-Zylindereinheit 10. In Fig. 4 ist die Kolben-Zylindereinheit 110 mit einer anderen Stellung eines Hauptkolbens 112a dargestellt. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind die Bezugszeichen der Bauteile der Kolben-Zylindereinheit 110 auf die Fig. 3 und 4 verteilt.
[0033] Ein Zylinder 111 ist bezüglich einer Achse S' symmetrisch aufgebaut, welche durch eine innere Zuleitung 113 verläuft. Der Zylinder 111 weist einen ersten Zylinderbereich 114a auf, welcher an die innere Zuleitung 113 angrenzt. An den ersten Zylinderbereich 114a schließt sich nach außen ein zweiter Zylinderbereich 115a an. An den zweiten Zylinderbereich115a schließt sich ein dritter Zylinderbereich 130a an. Am dem, dem ersten Zylinderbereich 114a abgewandten Ende des dritten Zylinderbereichs 130a ist eine äußere Zuleitung 116a angeordnet. Ein innerer Durchmesser D1 ' des ersten Zylinderbereichs 114a ist dabei kleiner als ein innerer Durchmesser D2' des zweiten Zylinderbereichs 115a, welcher wiederum kleiner ist als ein innerer Durchmesser D3' des dritten Zylinderbereichs 130a.
[0034] Ein Hauptkolben 112a wird im Abschnitt 111a des Zylinders 111 geführt. Der Hauptkolben 112a weist einen ersten Kolbenbereich 117a und einen in Richtung der äußeren Zuleitung 116a angeordneten zweiten Kolbenbereich 118a auf. An diesen schließt sich ein dritter Kolbenbereich 131a an. Der erste Kolbenbereich 117a weist dabei den Durchmesser DV des ersten Zylinderbereichs 114a und der zweite Kolbenbereich 118a den Durchmesser D2' des zweiten Zylinderbereichs 115a auf. Im Abschnitt 111a des Zylinders 111 ist außerdem ein Überwurfkolben 132a angeordnet. Der Überwurfkolben 132a ist als eine Hülse mit einem ersten Hülsenbereich 133a und einem zweiten Hülsenbereich 134a ausgeführt. Der erste Hülsenbereich 133a weist als Außendurchmesser den Durchmesser D2' des zweiten Zylinderbereichs 115a auf. Der zweite Hülsenbereich 134a weist als Außendurchmesser einen Durchmesser D3' des dritten Zylinderbereichs 130a auf, so dass der Überwurfkolben 132a innerhalb des dritten Zylinderbereichs 130a axial verschieblich ist. Er kann so weit in Richtung innerer Zuleitung 113 verschoben werden, bis der zweite Hülsenbereich 134a an den sich durch die unterschiedlichen Durchmessern des zweiten und dritten Zylinderbereichs 115a, 130 ergebenen Anschlag 135a zur Anlage kommt.
[0035] Der dritte Kolbenbereich 131a weist einen Außendurchmesser D4' auf, weicher einem Innendurchmesser des ersten Hülsenbereichs 133a entspricht. Damit kann der dritte Kolbenbereich 131a in den ersten Hülsenbereich 133a eingeschoben werden. Da der zweite Kolbenbereich 118a den Durchmesser D2' des zweiten Zylinderbereichs 115a aufweist, ergibt sich zwischen dem Überwurfkolben 132a und dem Hauptkolben 112a eine radial orientierte Kontaktfläche 137a, über die der Überwurfkolben 132a und der Hauptkolben 112a eine axiale Kraft aufeinander ausüben können.
[0036] Am Hauptkolben 112a ist koaxial eine Kolbenstange 119a angeordnet, welche nach außen aus dem Abschnitt 111a des Zylinders 111 herausragt. An der Kolbenstange 119a ist eine Rastiervorrichtung 120a angeordnet, welche dieselbe Funktionsweise aufweist, wie die Rastiervorrichtung 19 in Fig. 1. Die Rastiervorrichtung 120a ist so angeordnet, dass die Kolbenstange 119a und damit der Hauptkolben 112a in einer inneren Endlage, in einer äußeren Endlage und in einer stabilen Zwischenstellung fixiert wird. In der stabilen Zwischenstellung ist der Überwurfkolben 132a von außen gegen den Anschlag 135a und der Hauptkolben 112a von innen gegen den Überwurfkolben 132a gedrückt (in Fig. 3 dargestellte Stellung des Hauptkolbens 112a). Für die innere Endlage gilt dasselbe wie für die Kolben-Zylindereinheit 10 in Fig. 1. In der äußeren Endlage sind der Hauptkolben 112a und der Überwurfkolben 132a ganz nach außen verschoben (in Fig. 4 dargestellte Stellung des Hauptkolbens 112a).
[0037] Damit sich die beschriebene stabile Zwischenstellung ergibt, müssen die axialen Wirkflächen des Hauptkolbens 112a und des Überwurfkolbens 132a so gewählt sein, dass eine äußere Wirkfläche 136a des Überwurfkolbens 132a größer ist als die Differenz der wirksamen inneren Stirnfläche und der äußeren Stirnfläche des Hauptkolbens 132a. Die innere Stirnfläche des Hauptkolbens 112a ergibt sich aus der Querschnittsfläche des zweiten Zylinderbereichs 115a mit dem Durchmesser D2'. Die äußere Stirnfläche des Hauptkolbens 112a ergibt sich aus der Querschnittsfläche des dritten Kolbenbereichs 131a mit dem Durchmesser D4' abzüglich der Querschnittsfläche der Kolbenstange 119a. Damit ist gewährleistet, dass in dem Fall, in dem über die innere Zuleitung 113 und die äußere Zuleitung 116a Betriebsfluid mit dem selben Druck zugeführt wird, der Überwurfkolben 132a nicht vom Hauptkolben 112a vom Anschlag 135a nach außen weggedrückt wird.
[0038] Damit ist es möglich, dass die beiden Hauptkolben 112a, 112b unabhängig voneinander in die innere, die äußere Endlage oder die stabile Zwischenstellung verschoben werden können. In der Tabelle 2 sind die verschiedenen Stellungen der Hauptkolben 112a und 112b mit den notwendigen Betriebszuständen der inneren Zuleitung 113 und den äußeren Zuleitungen 116a, 116b dargestellt.
Tabelle 2
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[0039] In der Tabelle 2 ist mit einem „X" die Zuleitung gekennzeichnet, über welche Zuleitung Betriebsfluid unter Druck zugeführt wird. Die Bezeichnung „Innen" kennzeichnet die innere Endlage der Hauptkolben 112a und 112b, die Bezeichnung „Außen" die äußere Endlage und die Bezeichnung „Zwischen" die stabile Zwischenstellung. In den Zuständen mit den Nr. 1 , 3, 5 und 8 gibt es eine Besonderheit. Für die Einstellung der Zustände 1 und 5 muss über die mit (*) gekennzeichneten Zuleitungen zuerst Betriebsfluid zugeführt werden und erst anschließend, wenn der erste Kolbenbereich des damit beaufschlagten Hauptzylinders in den ersten Zylinderbereich eintaucht, kann über die weitere Zuleitung Betriebsfluid zugeführt werden. Für die Einstellung der Zustände 3 und 8 muss über Zuführung von Betriebsfluid über die mit (**) gekennzeichneten Zuleitungen zuerst die Zwischenstellung des entsprechenden Hauptzylinders eingestellt werden. Erst nachdem dies geschehen ist und die Druckbeaufschlagung beendet wird, bewirkt die Zuführung von Betriebsfluid über eine äußere Zuleitung die Einstellung der inneren Endposition des entsprechenden Hauptkolbens. Es ist allerdings möglich, zuerst über alle Zuleitungen Betriebsfluid zuzuführen. Dann werden zuerst beide Hauptzylinder in die Zwischenstellung verschoben, bevor nach dem Entlüften der mittleren und einer äußeren Zuleitung ein Hauptkolben in die innere Endlage verschoben wird.
[0040] In Fig. 4 ist die Kolben-Zylindereinheit 110 noch einmal dargestellt. In dieser Darstellung befindet sich lediglich der Hauptkolben 112a in der äußeren Endlage.

Claims

Ansprüche
1. Kolben-Zylindereinheit, insbesondere für ein automatisiertes Getriebe eines Kraftfahrzeugs mit
- einem Zylinder (10, 110),
- zwei innerhalb des Zylinders (10, 110) geführten, unabhängig voneinander axial verschieblich angeordneten Hauptkolben (12a, 12b, 112a, 112b),
- zwei äußeren Zuleitungen (16a, 16b, 116a, 116b), welche so angeordnet sind, dass über sie zugeführtes Betriebsfluid nur jeweils auf eine äußere Stirnfläche (27a) der Hauptkolben (12a, 12b, 112a, 112b) wirken kann, gekennzeichnet durch eine innere Zuleitung (13, 113), welche so angeordnet ist, dass über sie zugeführtes Betriebsfluid auf innere Stirnflächen (26a) der beiden Hauptkolben (12a, 12b, 112a, 112b) wirken kann, wobei der Zylinder (10, 110) und die Hauptkolben (12a, 12b, 112a, 112b) so ausgeführt sind, dass in einer der inneren Zuleitung (13, 113) zugeordneten Endlage der Hauptkolben (12a, 12b, 112a, 112b) die wirksamen inneren Stirnflächen (26a) der Hauptkolben (12a, 12b, 112a, 112b) kleiner sind als die wirksamen äußeren Stirnflächen (27a).
2. Kolben-Zylindereinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (10, 110) jeweils einen ersten und einen zweiten Zylinderbereich (14a, 15a, 114a, 115a) mit unterschiedlichen Durchmessern (D1 , D1 ', D2, D2') aufweist, wobei der erste Zylinderbereich (14a, 114a) mit einem gegenüber einem Durchmesser (D2, D2') des zweiten Zylinderbereichs (15, 115a) kleineren Durchmesser (D1 , D1 ') in Richtung der inneren Zuleitung (13, 113) angeordnet ist, und die Hauptkolben (12a, 12b, 112a, 112b) einen ersten und einen zweiten Kolbenbereich (17a, 18a, 117a, 118a) aufweisen, wobei der erste Kolbenbereich (17a, 117a) den Durchmesser (D1 , D1') des ersten Zylinderbereichs (14a, 114a) und der zweite Kolbenbereich (18a, 118a) den Durchmesser (D2, D2') des zweiten Zylinderbereichs (15a, 115a) aufweist und in der der inneren Zuleitung (13, 113) zugeordneten Endlage des Hauptkolbens (12a, 12b, 112a, 112b) der erste Kolbenbereich (17a, 117a) zumindest teilweise innerhalb des ersten Zylinderbereichs (14a, 114a) angeordnet ist.
3. Kolben-Zylindereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Hauptkolben (12a, 12b, 112a, 112b) in einem gemeinsamen Zylinder (11 , 111) angeordnet sind.
4. Kolben-Zylindereinheit nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Zylinders (111) ein Überwurfkolben (132a) so angeordnet ist, dass er über eine Kontaktfläche (137a) eine axiale Kraft auf den Hauptkolben (112a, 112b) ausüben kann, und der Hauptkolben (112a, 112b) und der Überwurfkolben (132a) so im Zylinder (111) angeordnet sind, dass bei nur auf die innere Stirnfläche des Hauptkolbens (112a, 112b) wirkendem Betriebsfluid der Hauptkolben (112a, 112b) und der Überwurfkolben (132a) eine der äußeren Zuleitung (116a, 116b) zugeordnete Endstellung einnehmen und bei gleichzeitig auf die innere und äußere Stirnfläche wirkendem Betriebsfluid der Hauptkolben (112a, 112b) und der Überwurfkolben (132a) eine stabile Zwischenstellung einnehmen.
5. Kolben-Zylindereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (111) einen dritten Zylinderbereich (130a) mit einem gegenüber den Durchmessern (DV, D2') des ersten und zweiten Zylinderbereichs (114a, 115a) größeren Durchmesser (D3') aufweist, welcher in Richtung der äußeren Zuleitungen (116a, 116b) angeordnet ist und innerhalb des dritten Zylinderbereichs (130a) der Überwurfkolben (132a) geführt ist.
6. Kolben-Zylindereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwurfkolben (132a) als eine Hülse mit einem ersten und einem zweiten Hülsenbereich (133a, 134a) ausgeführt ist, wobei ein Außendurchmesser des ersten Hülsenbereichs (133a) dem Durchmesser (D21) des zweiten Zylinderbereichs (115a) und ein Außendurchmesser des zweiten Hülsenbereichs (134a) dem Durchmesser (D31) des dritten Zylinderbereichs (130a) entsprechen und der Hauptkolben (112a, 112b) einen dritten Kolbenbereich (131a) aufweist, dessen Durchmesser (D41) einem Innendurchmesser des ersten Hülsenbereichs (133a) entspricht und der Hauptkolben (112a, 112b) und der Überwurfkolben (132a) so angeordnet sind, dass der dritte Kolbenbereich (131a) in den ersten Hülsenbereich (133a) eingeschoben werden kann und in der genannten Zwischenstellung an der genannten Kontaktfläche (137a) Kontakt zwischen dem Hauptkolben (112a, 112b) und dem Überwurfkolben (132a) besteht.
7. Kolben-Zylindereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkolben (12a, 12b, 112a, 112b) mit einer Kolbenstange (19a, 119a) verbunden ist und an der Kolbenstange (19a, 119a) eine Rastiervorrichtung (20a, 120a) angeordnet ist.
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