DE102006009609A1 - Druckregelungsvorrichtung für ein Betätigungsmittel - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckregelungsvorrichtung (1) für ein Betätigungsmittel (6), beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, die über einen Druckmittelvorrat, eine Hauptdruckleitung (11) und Steuerdruckleitungen (12, 13) sowie über Schaltventile (4, 5) zum Verbinden der Steuerdruckleitungen (12, 13) mit Zuleitungen (14, 15) zu Druckräumen (9, 10) des Betätigungsmittels (6) verfügt. Diese Druckregelungsvorrichtung (1) verfügt über ein Druckregulierungsmittel zur Anpassung des Druckniveaus der Hauptdruckleitung (11) an ein gewünschtes Steuerdruckniveau für das Betätigungsmittel (6), wobei das Druckregulierungsmittel als Proportionalventil (3) ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Druckregefungsvorrichtung für ein Betätigungsmittel, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
  • Automatisierte Schaltgetriebe bestehen hinsichtlich ihrer Hauptkomponenten aus konventionellen, gegebenenfalls auch manuell betätigbaren Schaltgetrieben, bei denen das Betätigen der Schalt- und/oder Anfahrkupplung zwischen Antriebsmotor und Getriebe sowie das Wählen und Schalten von Getriebegängen über entsprechende Betätigungsmittel automatisiert erfolgt. Diese Betätigungsmittel sind üblicherweise als hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Kolben-Zylinder-Anordnungen oder als elektrische Aktuatoren ausgebildet, welche auf Stellmittel für die genannten Getriebefunktionen einwirken. Die Stellmittel können am oder im Getriebe angeordnet sein.
  • Zur Ansteuerung von hydraulischen bzw. pneumatischen Betätigungsmitteln sind Druckerzeugungs- und Steuerungsvorrichtungen notwendig, die gemäß dem Stand der Technik eine Hydraulik- bzw. Pneumatikpumpe als Druckerzeugungsvorrichtung, einen Druckspeicher, eine hydraulische bzw. pneumatische Steuerungseinheit mit Steuerungsventilen und Sensoren umfassen, welche 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 ein einstellbares Druckminderventil einzusetzen, welches zusammen mit einem Hauptabschaltventil eine Reduzierung des von der Druckerzeugungsvorrichtung erzeugten Hauptdruckes auf den für die Betätigungsmittel benötigten Steuerdruck ermöglicht. Der Einsatz eines Druckminderventils hat den Vorteil, dass die Schaltkräfte und somit die Getriebebelastung auf den Auslegungsstand des Getriebes begrenzt werden können. Ein Nachteil solcher Druckminderventile ist, dass unterschiedliche, bedarfsorientierte Schaltdrücke und darauf basierende Schaltgeschwindigkeiten nicht realisierbar sind.
  • Die in der DE 102 49 341 A1 beschriebene Druckregelungsvorrichtung für ein Betätigungsmittei eines Kraftfahrzeuges verfügt über eine Druckerzeugungsvorrichtung, einen Druckspeicher, eine Hauptdruckleitung sowie Steuerdruckleitungen, wobei in einer dieser Steuerdruckleitungen ein Sensor zur Ermittlung des dort vorherrschenden Steuerdruckes angeordnet ist. Zudem ist mindestens ein Schaltventil zum hydraulischen oder pneumatischen Verbinden der Steuerdruckleitungen mit Zuleitungen zu Druckräumen des Betätigungsmittels vorhanden. Die Druckregelungsvorrichtung weist ein Druckregulierungsmittel auf zur Anpassung des Druckniveaus der Hauptdruckleitung an das Steuerdruckniveau für das Betätigungsmittel. Dieses Druckregulierungsmittel ist als getaktetes elektromagnetisches Schaltventil ausgebildet, das in Abhängigkeit des Steuerdrucksensors arbeitet. Durch diesen Aufbau kann auf das mechanische Druckminderventil verzichtet werden.
    •
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckregelungsvorrichtung für ein Betätigungsmittel darzustellen, bei welcher ohne Verwendung eines Drucksensors ein variables Druckniveau für das Betätigungsmittel einstellbar ist.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisende, gattungsgemäße Druckregelungsvorrichtung gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Druckregelungsvorrichtung für ein Betätigungsmittel, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, verfügt über eine Steuerungs- und Regelungsvorrichtung, einen Druckmittelvorrat, eine Hauptdruckleitung und Steuerdruckleitungen. Des Weiteren ist mindestens ein Schaltventil vorhanden zum hydraulischen oder pneumatischen Verbinden der Steuerdruckleitungen mit Zuleitungen zu Druckräumen des Betätigungsmittels. Wird nur ein Schaltventil verwendet, dann wird der Kolben des Betätigungsmittels durch ein weiteres Mittel, beispielsweise eine Federeinrichtung, wieder in die entsprechende Position zurück gedrückt, wenn der Betätigungsdruck im Druckraum des Betätigungsmittels verringert wird. Zur Anpassung des Druckniveaus der Hauptdruckleitung an das Steuerdruckniveau für das Betätigungsmittel weist die Druckregelungsvorrichtung ein Druckregulierungsmittel auf. Hinsichtlich des Druckregulierungsmittels ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass dieses als Proportionalventil ausgebildet ist.
  • Durch den Einsatz eines Proportionalventils anstelle eines Druckminderventils und eines Hauptabschaltventils ist es möglich, den Druck nach dem Proportionalventil, bzw. vor den Schaltventilen, ohne Drucksensor bedarfsgerecht zu regeln. Durch die Steuerungs- und Regelungsvorrichtung, welche beispielsweise als separater Mikrocomputer oder als Getriebesteuergerät ausgebildet sein kann, wird das Proportionalventil mit einer entsprechenden Stromstärke angesteuert. Im Proportionalventil wird diese mittels eines Steilmagneten in einen zur Stromstärke proportionalen hydraulischen oder pneumatischen Wert, beispielsweise die Durchflussmenge oder den Druck, umgewandelt. Dies geschieht über einen Steuerkolben des Proportionalventils, der in beliebige Zwischenstellungen seiner Schaltstellungen gebracht werden kann. Dabei verhält sich die Ausgangsgröße, beispielsweise der Durchflussstrom bzw. der Druck und somit die Schaltkraft, proportional zum elektrischen Steuerstrom des Proportionalventils. Ein größer werdender Steuerstrom am Proportionalventil bewirkt also einen größer werdenden Druck in den Steuerleitungen nach dem Proportionalventil und somit eine größer werdende Schaltkraft im Druckraum des Betätigungsmittels. Durch den Einsatz des Proportionalventils kann also ohne Verwendung eines Drucksensors ein variables Druckniveau für das Betätigungsmittel eingestellt werden.
  • Die Betätigungsmittel sind dabei vorzugsweise als Kolben-Zylinder-Anordnungen ausgebildet, welche als Stellglied an einem oder in einem Kraftfahrzeuggetriebe angeordnet sein können. Derartige Kolben-Zylinder-Anordnungen sind beispielsweise als Stellvorrichtungen für eine Schalt- und/oder Anfahrkupplung zwischen Antriebsmotor und Getriebe, für eine Getriebebremse oder für eine Getriebeschaltvorrichtung eines Kraftfahrzeuggetriebes ausgebildet. Eine solche Stellvorrichtung kann sowohl in einem automatisierten Schaltgetriebe als auch in konventionellen Automatikgetrieben, beispielsweise einem automatischen Stufenwechselgetriebe, angeordnet sein. Die Stellvorrichtung kann beispielsweise mit Getriebeschaltwellen mechanisch in Verbindung stehen, so dass diese beispielsweise zur Durchführung einer Gangwahl axial verschiebbar sind. Hinsichtlich des gesamten Druckregelungssystems wird es als vorteilhaft angesehen, dass dieses sowohl mittels eines pneumatisch als auch eines hydraulisch wirkenden Druckmediums betätigbar ist.
  • Das Proportionafventil und die Schaltventile sind mit einer Steuerungs- und Regelungsvorrichtung vorzugsweise über Sensor- und/oder Steuerungsleitungen verbunden. In der Steuerungs- und Regelungsvorrichtung sind Steuerungs- und/oder Regelungsfunktionen abgespeichert, mit denen die Steuerungs- und Regelungsvorrichtung unter anderem in Abhängigkeit von Getriebeparametern über Steuerleitungen das Proportionalventil und die Schaltventile bedarfsgerecht ansteuert. Somit wird in den Steuerdruckleitungen und den Zuleitungen zu den Druckräumen des Betätigungsmittels situationsabhängig ein bestimmter Druckwert und somit eine bestimmte Schaltkraft erzeugt, welche für die Ansteuerung des Betätigungsmittels benötigt wird.
  • Durch eine entsprechende Ansteuerung des Proportionalventils können unterschiedliche, bedarfsorientierte Schaltgeschwindigkeiten realisiert werden. Bei hohem Fahrwiderstand, beispielsweise bei Bergfahrten, können kürzere Schaltzeiten und bei geringerem Fahrwiderstand, beispielsweise auf ebener Fahrbahn, längere Schaltzeiten verwirklicht werden. Die Schaltkräfte, welche vom Steuerstrom des Proportionalventils abhängig sind, können in Abhängigkeit des entsprechenden Steuerstroms als Kollektivdaten in der Steuerungs- und Regelungsvorrichtung gespeichert werden. Durch eine Auswertung dieser Kollektivdaten kann die zu erwartende Lebensdauer des Getriebes ermittelt werden. Ebenso kann die Getriebebelastung entsprechend der Auslegungskriterien des Getriebes gezielt beeinflusst werden.
  • Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Druckregelungsvorrichtung kann auf ein Druckminderventil und auf einen Drucksensor verzichtet werden. Auf diese Weise lassen sich Bauteilkosten einsparen und der Bauraum der Druckregelungsvorrichtung verringert sich.
  • Im Folgenden wird das Grundprinzip der Erfindung an Hand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert.
  • Die einzige Figur dieser Zeichnung zeigt in schematischer Darstellungsweise ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Druckregelungsvorrichtung.
    •
  • Die erfindungsgemäße Druckregelungsvorrichtung 1 dient zur Ansteuerung und Regelung eines Betätigungsmittels 6, beispielsweise einer Kolben-Zylinder-Anordnung. Zur Druckmittelversorgung der Kolben-Zylinder-Anordnung 6 ist eine Druckerzeugungsvorrichtung 2 vorgesehen, beispielsweise eine Pumpe, welche ein Druckmedium auf einen so genannten Hauptdruck bringt. Dieser Hauptdruck liegt somit in einer Hauptdruckleitung 11 an, welche mit einem Druckmittelspeicher 18 verbunden ist. In diesem Druckmittelspeicher 18 wird ein vergleichsweise großes Volumen des von der Druckerzeugungsvorrichtung 2 auf Hauptdruck gebrachten Druckmediums zwischengespeichert, da die Druckerzeugungsvorrichtung 2 vorzugsweise diskontinuierlich arbeitet. An der Hauptdruckleitung 11 ist zudem ein Proportionalventil 3 angeordnet. Mit diesem Proportionalventil 3 wird eine Verbindung zwischen der Hauptdruckleitung 11 und den Steuerdruckleitungen 12, 13 bedarfsgerecht eingestellt. Über Schaltventile 4, 5, beispielsweise elektromagnetische 3/2 Wegeventile, wird eine Verbindung von den Steuerdruckleitungen 12, 13 zu den Zuleitungen 14, 15 der Kolben-Zylinder-Anordnung 6 hergestellt oder unterbrochen. Die Zuleitungen 14, 15 sind mit den Druckräumen 9, 10 der Kolben-Zylinder-Anordnung 6 verbunden. Durch entsprechendes Ansteuern der Ventile 3, 4, 5 wird also ein entsprechender Steuerdruck in den Druckräumen 9, 10 der Kolben-Zylinder-Anordnung 6 angelegt zur Bewegung des Kolbens 7 im Zylinder 8 in die jeweils gewünschte Richtung.
  • Das Proportionalventil 3 und die Schaltventile 4, 5 sind über elektrische Signalleitungen 20 mit einer Steuerungs- und Regelungsvorrichtung 19 verbunden. Über die Steuerungs- und Regelungsvorrichtung 19 werden unter anderem in Abhängigkeit von Getriebeparametern entsprechende Signale an das Proportionalventil 3 sowie an die Steuerungsventile 4, 5 angelegt, wodurch ein situationsabhängiger Betätigungsdruck in den Leitungen 12, 13, 14, 15 und somit eine bestimmte Schaltkraft in den Druckräumen 9, 10 der Kolben-Zylinder-Anordnung 6 entsteht. Das durch die Betätigung der Kolben-Zylinder-Anordnung 6 verdrängte Druckmedium wird durch entsprechende Ansteuerung der Schaltventile 4, 5 über Rückflussleitungen 16, 17 in einen als Druckmittelsenke 21 dienenden Behälter befördert oder bei einer pneumatischen Betätigung an die Umgebung abgegeben.
    • 1
    Druckregelungsvorrichtung
    2
    Druckerzeugungsvorrichtung
    3
    Druckregulierungsmittel, Proportionalventil
    4
    Schaftventil
    5
    Schaltventil
    6
    Betätigungsmittel, Kolben-Zylinder-Anordnung
    7
    Kolben
    8
    Zylinder
    9
    Druckraum
    10
    Druckraum
    11
    Hauptdruckleitung
    12
    Steuerdruckleitung
    13
    Steuerdruckleitung
    14
    Zuleitung für Steuerdruck
    15
    Zuleitung für Steuerdruck
    16
    Rückflussleitung für Druckmedium
    17
    Rückflussleitung für Druckmedium
    18
    Druckmittelspeicher
    19
    Steuerungs- und Regelungsvorrichtung
    20
    Signalleitungen
    21
    Druckmittelsenke

Claims (10)

  1. Druckregelungsvorrichtung (1) für ein Betätigungsmittel (6), beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, mit einem Druckmittelvorrat, einer Hauptdruckleitung (11) und Steuerdruckleitungen (12, 13), mindestens einem Schaltventil (4, 5), zum Verbinden der Steuerdruckleitungen (12, 13) mit Zuleitungen (14, 15) zu Druckräumen (9, 10) des Betätigungsmittels (6) sowie mit einem Druckregulierungsmittel (3) zur Anpassung des Druckniveaus der Hauptdruckleitung (11) an das Steuerdruckniveau für das Betätigungsmittel (6), dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregulierungsmittel (3) als Proportionalventil ausgebildet ist.
  2. Druckregelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsmittel (6) als eine Kolben-Zylinder-Anordnung ausgebildet ist.
  3. Druckregelungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Anordnung (6) als Schaltglied eines Kraftfahrzeuggetriebes ausgebildet ist.
  4. Druckregelungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Anordnung (6) als Stellvorrichtung für eine Schalt- und/oder Anfahrkupplung zwischen Antriebsmotor und Getriebe, eine Getriebebremse oder eine Getriebeschaltwelle ausgebildet ist.
  5. Druckregelungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsmittel (6) durch ein pneumatisch oder hydraulisch wirkendes Druckmedium betätigbar ist.
  6. Druckregelungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (3) und die Schaltventile (4, 5) mit einer Steuerungs- und Regelungsvorrichtung (19) über Signalleitungen (20) verbunden sind.
  7. Verfahren zur Ansteuerung einer Druckregelungsvorrichtung (1) für ein Betätigungsmittel (6), dadurch gekennzeichnet, dass sich der Steuerdruck und somit die Schaltkraft für das Betätigungsmittel (6) aus einem an ein Proportionalventil (3) angelegten elektrischen Steuerstrom ergibt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (3) von einer Steuerungs- und Regelungsvorrichtung (19) angesteuert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkräfte in der Steuerungs- und Regelungsvorrichtung (19) als Kollektivdaten erfasst und dort gespeichert und ausgewertet werden.
  10. Verwendung eines Proportionalventils (3), um Schaltkräfte für ein Betätigungsmittel (6) bedarfsgerecht zu regeln.
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