DE102016124267A1 - Fluidanordnung - Google Patents

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Markus Baehr
Marco Grethel
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fluidanordnung (10) zum fluidischen Betätigen von Fluidaktoren (1-5) mit einem Fluidstrom (8) über ein Drehschieberventil (9).Um das fluidische Betätigen der Fluidaktoren (1-5) zu vereinfachen, ist das Drehschieberventil (9) steuerungsmäßig mit einem Fluidantrieb (12) verbunden, der fluidisch mit dem Fluidstrom (8) angetrieben wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Fluidanordnung und ein Verfahren zum fluidischen Betätigen von Fluidaktoren mit einem Fluidstrom über ein Drehschieberventil.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2008 009 653 A1 ist eine Hydraulikanordnung zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes eines Kraftfahrzeugs bekannt mit: einer hydraulischen Energiequelle zur Versorgung der Hydraulikanordnung mittels eines Hydraulikmediums mit hydraulischer Energie; einem Druckspeicher zur Speicherung der hydraulischen Energie; einer Kupplungskühlung zur Kühlung von Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes mittels des Hydraulikmediums, wobei eine Getriebeschmierung und/oder Getriebekühlung zur Kühlung und/oder Schmierung eines Getriebes des Doppelkupplungsgetriebes mittels des Hydraulikmediums und eine Priorisierung beziehungsweise eine Priorisierungseinrichtung zur priorisierten Versorgung des Druckspeichers vor der Kupplungskühlung und der Kupplungskühlung vor der Getriebeschmierung und/oder Getriebekühlung mit dem Hydraulikmedium vorgesehen sind/ist. Aus der internationalen Offenlegungsschrift WO 2015/090 317 A1 ist eine Fluidanordnung zum fluidischen Betätigen mindestens einer Kupplung und mindestens einer Getriebekomponente bekannt, mit einer fluidischen Energiequelle, die eine Fluidpumpe mit einer ersten Förderrichtung, in welcher die Fluidpumpe auf einer Getriebeseite zur Betätigung der Getriebekomponente dient, und mit einer der ersten Förderrichtung entgegengesetzten zweiten Förderrichtung umfasst, in welcher die Fluidpumpe auf einer Kupplungsseite zur Betätigung der Kupplung dient.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, das fluidische Betätigen von Fluidaktoren mit einem Fluidstrom über ein Drehschieberventil zu vereinfachen.
  • Die Aufgabe ist bei einer Fluidanordnung zum fluidischen Betätigen von Fluidaktoren mit einem Fluidstrom über ein Drehschieberventil dadurch gelöst, dass das Drehschieberventil steuerungsmäßig mit einem Fluidantrieb verbunden ist, der fluidisch mit dem Fluidstrom angetrieben wird. Die Verwendung des Fluidantriebs zum Ansteuern des Drehschieberventils liefert unter anderem den Vorteil, dass ein elektromotorischer Antrieb für das Drehschieberventil entfallen kann. Dadurch wird der für die Fluidanordnung benötigte Bauraum reduziert. Darüber hinaus verringern sich die Herstellkosten für die Fluidanordnung. Der Fluidstrom wird von einer geeigneten Fluidstromquelle bereitgestellt. Die Fluidstromquelle umfasst zum Beispiel mindestens eine Fluidpumpe, die Fluid aus einem Fluidreservoir fördert. Bei den Fluidaktoren handelt es sich vorzugsweise um Gangsteller in einem Getriebe. Die Gangsteller umfassen zum Beispiel Gangstellerkolben, die in vorzugsweise doppelt wirkenden Zylindern hin und her bewegbar angeordnet sind, um Schaltschienen in dem Getriebe zu betätigen. Wenn die Fluidanordnung mit einem Hydraulikmedium, wie Hydraulikflüssigkeit oder Hydrauliköl, betrieben wird, dann bezeichnet man die Fluidanordnung auch als Hydraulikanordnung.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fluidanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidantrieb einen Fluidmotor umfasst, der mechanisch mit dem Drehschieberventil gekoppelt ist. Bei dem Fluidmotor handelt es sich zum Beispiel um einen hydraulischen Rotationsmotor. Eine Drehbewegung, zum Beispiel einer angetriebenen Welle, des Fluidmotors wird vorteilhaft genutzt, um das Drehschieberventil, zum Beispiel einen Drehkolben in dem Drehschieberventil, zu verstellen. Die mechanische Kopplung kann eine Übersetzungseinrichtung umfassen.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fluidanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschaltventil zwischen den Fluidstrom auf einer ersten Seite und das Drehschieberventil sowie den Fluidantrieb für das Drehschieberventil auf einer zweiten Seite geschaltet ist. Über das Umschaltventil wird der Fluidstrom entweder zu dem Drehschieberventil oder zu dem Fluidantrieb für das Drehschieberventil geleitet beziehungsweise geführt. Das liefert den Vorteil, dass der Fluidstrom entweder zum Betätigen der Fluidaktoren oder zum Verstellen des Drehschieberventils genutzt werden kann.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fluidanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil als 3/2-Wegeventil ausgeführt ist. In einer Drehschieberbetätigungsstellung kann das Drehschieberventil mit Hilfe des Fluidantriebs durch den Fluidstrom verstellt werden. In einer Fluidaktorbetätigungsstellung können die Fluidaktoren über das Drehschieberventil fluidisch mit dem Fluidstrom betätigt werden. Das Umschaltventil ist vorzugsweise in seine Drehschieberbetätigungsstellung vorgespannt. Durch eine zum Beispiel elektromagnetische Betätigung kann das Umschaltventil aus seiner Drehschieberbetätigungsstellung in seine Fluidaktorbetätigungsstellung umgeschaltet werden.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fluidanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltrichtungsventil zwischen das Umschaltventil und das Drehschieberventil geschaltet ist. Mit Hilfe des Schaltrichtungsventils kann eine Betätigungsrichtung oder Schaltrichtung, in welcher die Fluidaktoren betätigt werden, umgeschaltet werden. Zu diesem Zweck weist das Schaltrichtungsventil auf einer ersten Seite vorteilhaft einen Tankanschluss, also einen Anschluss, der mit einem Fluidreservoir verbunden ist, und einen Anschluss für das Umschaltventil auf. Auf einer zweiten Seite weist das Schaltrichtungsventil vorteilhaft einen Anschluss für das Drehschieberventil und einen gemeinsamen Anschluss für die Fluidaktoren auf.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fluidanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltrichtungsventil als 4/2-Wegeventil ausgeführt ist. Über das Schaltrichtungsventil können die Fluidaktoren, insbesondere Gangstellkolben der Fluidaktoren, in entgegengesetzten Richtungen bewegt werden.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fluidanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Drehschieberventil für jeden Fluidaktor mindestens einen separaten Anschluss aufweist. Bei dem Ausführungsbeispiel mit dem Schaltrichtungsventil reicht ein separater Anschluss für jeden Fluidaktor an dem Drehschieberventil. Wenn das Drehschieberventil für jeden Fluidaktor zwei separate Anschlüsse aufweist, dann kann das Schaltrichtungsventil gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel entfallen.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fluidanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Drehschieberventil mit einer Rastierung und/oder mit einer Sensorik, insbesondere einer Winkelsensorik, ausgestattet ist. Mit Hilfe der Rastierung können auf einfache Art und Weise präzise Schaltstellungen des Drehschieberventils reproduzierbar dargestellt werden. Mit Hilfe der Sensorik, insbesondere der Winkelsensorik, können die realen Schaltstellungen des Drehschieberventils erfasst werden. Dadurch können unerwünschte Fehlbetätigungen der Fluidaktoren vermieden werden.
  • Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem Verfahren zum fluidischen Betätigen von Fluidaktoren mit einem Fluidstrom über ein Drehschieberventil mit einer vorab beschriebenen Fluidanordnung alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass das Drehschieberventil über den mit dem Fluidstrom betriebenen Fluidantrieb fluidisch angesteuert wird. Somit wird der vorhandene Fluidstrom vorteilhaft nicht nur zum Betätigen der Fluidaktoren, sondern auch zum Ansteuern des Drehschieberventils genutzt.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Drehschieberventil mit einem Fluidantrieb, insbesondere mit einem Fluidmotor, für eine vorab beschriebene Fluidanordnung. Das Drehschieberventil mit dem Fluidantrieb, insbesondere mit dem Fluidmotor, ist separat handelbar.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
    • 1 eine Fluidanordnung mit einem relativ kleinen Drehschieberventil und einem zusätzlichen Schaltrichtungsventil und
    • 2 eine ähnliche Fluidanordnung wie in 1 mit einem relativ großen Drehschieberventil ohne zusätzliches Schaltrichtungsventil.
  • In den 1 und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele einer Fluidanordnung 10; 20 zum fluidischen Betätigen von Fluidaktoren 1 bis 5; 21 bis 25 dargestellt. Durch einen Pfeil 8; 28 ist ein Fluidstrom angedeutet, der von einer geeigneten Fluidstromquelle bereitgestellt wird.
  • Bei der Fluidstromquelle handelt es sich zum Beispiel um eine Hydraulikpumpe, die einen Hydraulikmediumvolumenstrom liefert. Die Fluidstromquelle kann auch mehr als eine Hydraulikpumpe umfassen. Wenn die Fluidanordnung mit einem Hydraulikmedium betrieben wird, dann wird die Fluidanordnung auch als Hydraulikanordnung bezeichnet.
  • Bei den Fluidaktoren 1 bis 5; 21 bis 25 handelt es sich zum Beispiel um Gangstellerkolben, die in entsprechenden Gangstellerzylindern hin und her bewegbar geführt sind. Die Gangstellerkolben können als Gleichflächen-Kolben oder als Differenzflächen-Kolben ausgeführt sein. In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Gangstellerkolben als Gleichflächen-Kolben ausgeführt.
  • Die Fluidaktoren 1 bis 5; 21 bis 25 sind steuerungsmäßig mit einem Drehschieberventil 9; 29 verbunden. Über das Drehschieberventil 9; 29 können die Fluidaktoren 1 bis 5; 21 bis 25 gezielt zur Betätigung von ausgewählten Schaltschienen angesteuert werden.
  • Das Drehschieberventil 9; 29 umfasst zum Beispiel einen drehbar angeordneten Drehkolben, über den die einzelnen Fluidaktoren 1 bis 5; 21 bis 25 gezielt durch den Fluidstrom 8; 28 mit einem Fluiddruck beaufschlagt werden können. Dabei erfolgt der Antrieb des Drehschieberventils 9; 29 nicht, wie bei herkömmlichen Fluidanordnungen, durch einen Elektromotor, sondern durch einen Fluidantrieb 12; 32.
  • Der Fluidantrieb 12; 32 umfasst einen Fluidmotor 14; 34, der mit dem Fluidstrom 8; 28 angetrieben werden kann. Der Fluidstrom 8; 28 wird also zum einen dazu verwendet, die einzelnen Fluidaktoren 1 bis 5; 21 bis 25 über das Drehschieberventile 9; 29 anzusteuern. Darüber hinaus wird der Fluidstrom 8; 28 zum Ansteuern und/oder Verstellen des Drehschieberventils 9; 29 verwendet. Zu diesem Zweck ist der Fluidantrieb 12; 32, insbesondere der Fluidmotor 14; 34, mechanisch mit dem Drehschieberventil 9; 29 gekoppelt.
  • Zum Ansteuern und/oder Verstellen des Drehschieberventils 9; 29 wird ein drehbar angeordneter Ventilkörper, zum Beispiel ein Drehkolben, des Drehschieberventils 9; 29 über die mechanische Kopplung durch den Fluidmotor 14; 34 des Fluidantriebs 12; 32 gezielt in Drehung versetzt. Der Antrieb des Fluidmotors 14; 34 erfolgt dabei über den bereits vorhandenen Fluidstrom 8; 28.
  • Dem Fluidmotor 14; 34 ist ein symbolisch angedeutetes Fluidreservoir 15; 35 zugeordnet, in welches der zum Ansteuern des Drehschieberventils 9; 29 verwendete Fluidstrom 8; 28 gefördert wird. Der Fluidstrom 8; 28 gelangt über ein Umschaltventil 16; 36 entweder zum Fluidmotor 14; 34 des Fluidantriebs 12; 32 oder zum Drehschieberventil 9; 29.
  • Das Umschaltventil 16; 36 ist als 3/2-Wegeventil ausgeführt. Auf seiner in den 1 und 2 rechten Seite weist das Umschaltventil 16; 36 einen Anschluss für den Fluidstrom 8; 28 auf. Auf seiner in den 1 und 2 linken Seite weist das Umschaltventil 16; 36 einen Anschluss für den Fluidmotor 14; 34 des Fluidantriebs 12; 32 und einen Anschluss für das Drehschieberventil 9; 29 auf.
  • Das Umschaltventil 16; 36 ist durch eine symbolisch angedeutete Feder in seine in den 1 und 2 dargestellte Schaltstellung vorgespannt. Bei einer elektromagnetischen Betätigung wird das Umschaltventil 16; 36 in seine zweite Schaltstellung umgeschaltet.
  • In 1 ist das Umschaltventil 16 in seine Fluidaktorbetätigungsstellung vorgespannt, in welcher der Fluidstrom 8 über ein Schaltrichtungsventil 17 zu einem Eingang des Drehschieberventils 9 gelangt. Das Schaltrichtungsventil 17 ist als 4/2-Wegeventil ausgeführt.
  • Auf seiner in 1 rechten Seite weist das Schaltrichtungsventil 17 einen Tankanschluss und einen Anschluss für das Umschaltventil 16 auf. Auf seiner in 1 linken Seite weist das Schaltrichtungsventil 17 einen Anschluss für den Eingang des Drehschieberventils 9 und einen weiteren Anschluss für das Drehschieberventil 9 auf, der wiederum mit den in 1 linken Seiten der Fluidaktoren 1 bis 5 fluidisch verbunden ist. Auf ihren in 1 rechten Seiten sind die Fluidaktoren 1 bis 5 jeweils mit einem eigenen Anschluss des Drehschieberventils 9 verbunden.
  • Die Fluidaktoren 1 bis 5 dienen in einem Getriebe zum Betätigen, insbesondere Schieben, von Schaltschienen. Der Fluidstrom 8 wird vorteilhaft nicht nur zum Schieben der Schaltschienen, sondern auch zum Auswählen der zu schiebenden Schaltschiene verwendet.
  • Über das Schaltventil 16 kann der Fluidstrom 8 auf den Fluidmotor 14 geleitet werden, der zum Beispiel einen Drehkolben dreht, über den die zu bewegende Schaltschiene ausgewählt wird. In der anderen Stellung des Umschaltventils 16 wird der Fluidstrom 8 über das Schaltrichtungsventil 17 durch den Drehkolben des Drehschieberventils 9 auf den ausgewählten Fluidaktor, insbesondere den ausgewählten Gangstellerkolben, geleitet.
  • Durch ein Rechteck 18 ist in 1 eine Rastierung für den Drehkolben des Drehschieberventils 9 angedeutet. Durch ein Rechteck 19 ist eine Sensorik angedeutet, mit welcher zum Beispiel eine Winkellage des Drehkolbens des Drehschieberventils 9 erfasst werden kann.
  • Mit der Sensorik 19, insbesondere mit einer geeigneten Winkelsensorik, kann ein Wählwinkel des Drehschieberventils 9, insbesondere des Drehkolbens, absolut erfasst werden. Die Signale der Sensorik 19 werden vorteilhaft zur Ansteuerung des Drehschieberventils 9 verwendet.
  • Die Rastierung 18 umfasst zum Beispiel eine geeignete Rastiervorrichtung, mit deren Hilfe eine gewählte Zielposition ermittelt und/oder gehalten werden kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Drehschieberventil 9 sowohl mit der Sensorik 19 als auch mit der Rastierung 18 ausgestattet ist.
  • Das in 2 verwendete Drehschieberventil 29 hat zehn Schaltstellungen, also doppelt so viele Schaltstellungen wie das in 1 verwendete Drehschieberventil 9. Das relativ große Drehschieberventil 29 liefert gegenüber dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel den Vorteil, dass das Schaltrichtungsventil (17 in 1) entfallen kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fluidaktor
    2
    Fluidaktor
    3
    Fluidaktor
    4
    Fluidaktor
    5
    Fluidaktor
    8
    Fluidstrom
    9
    Drehschieberventil
    10
    Fluidanordnung
    12
    Fluidantrieb
    14
    Fluidmotor
    15
    Fluidreservoir
    16
    Umschaltventil
    17
    Schaltrichtungsventil
    18
    Rastierung
    19
    Sensorik
    20
    Fluidanordnung
    21
    Fluidaktor
    22
    Fluidaktor
    23
    Fluidaktor
    24
    Fluidaktor
    25
    Fluidaktor
    28
    Fluidstrom
    29
    Drehschieberventil
    32
    Fluidantrieb
    34
    Fluidmotor
    35
    Fluidreservoir
    36
    Umschaltventil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008009653 A1 [0002]
    • WO 2015/090317 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Fluidanordnung (10;20) zum fluidischen Betätigen von Fluidaktoren (1-5;21-25) mit einem Fluidstrom (8;28) über ein Drehschieberventil (9;29), dadurch gekennzeichnet, dass das Drehschieberventil (9;29) steuerungsmäßig mit einem Fluidantrieb (12;32) verbunden ist, der fluidisch mit dem Fluidstrom (8;28) angetrieben wird.
  2. Fluidanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidantrieb (12;32) einen Fluidmotor (14;34) umfasst, der mechanisch mit dem Drehschieberventil gekoppelt ist.
  3. Fluidanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschaltventil (16;36) zwischen den Fluidstrom (8;28) auf einer ersten Seite und das Drehschieberventil (9;29) sowie den Fluidantrieb (12;32) für das Drehschieberventil (9;29) auf einer zweiten Seite geschaltet ist.
  4. Fluidanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (16;36) als 3/2-Wegeventil ausgeführt ist.
  5. Fluidanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltrichtungsventil (17) zwischen das Umschaltventil (16;36) und das Drehschieberventil (9;29) geschaltet ist.
  6. Fluidanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltrichtungsventil (17) als 4/2-Wegeventil ausgeführt ist.
  7. Fluidanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehschieberventil (9;:29) für jeden Fluidaktor (1-5;21-25) mindestens einen separaten Anschluss aufweist.
  8. Fluidanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehschieberventil (9;29) mit einer Rastierung (18) und/oder mit einer Sensorik (19), insbesondere einer Winkelsensorik, ausgestattet ist.
  9. Verfahren zum fluidischen Betätigen von Fluidaktoren (1-5;21-25) mit einem Fluidstrom (8;28) über ein Drehschieberventil (9;29), mit einer Fluidanordnung (10;20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehschieberventil (9;29) über den mit dem Fluidstrom (8;28) betriebenen Fluidantrieb (12;32) fluidisch angesteuert wird.
  10. Drehschieberventil (9;29) mit einem Fluidantrieb (12;32), insbesondere mit einem Fluidmotor (14;34), für eine Fluidanordnung (10;20) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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