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Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem zum Betätigen eines Parksperrenzylinders einer Parksperre gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Aus der
EP 2 469 129 A1 ist eine Vorrichtung zum Betätigen einer Parksperre eines automatischen Getriebes von Kraftfahrzeugen bekannt. Die Parksperre umfasst eine mit einem Parksperrenrad zusammenwirkende Sperrklinke, die zum Einlegen der Parksperre durch einen Federspeicher beaufschlagt ist und die zum Auslegen der Parksperre durch eine hydraulische Getriebesteuerung mit entsprechenden Steuerventilen hydraulisch entgegen der Vorspannkraft des Federspeichers beaufschlagbar ist. Die Steuerventile sind nach Maßgabe von Betriebsparametern des Kraftfahrzeuges und einer Wähleinrichtung elektrisch ansteuerbar. Ein elektromagnetisch betätigbares Verriegelungselement hält im angesteuerten Zustand die Sperrklinke in definierten Betriebszuständen des Kraftfahrzeuges zusätzlich in der ausgelegten Position. In die hydraulische Getriebesteuerung ist ein rein hydraulisch wirkendes Selbsthalteventil integriert, das bei Druckbeaufschlagung der Parksperrenbetätigung bzw. bei ausgelegter Parksperre den eingesteuerten Systemdruck aufrechterhält.
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Nachteilhafterweise sind im Bereich der hydraulischen Getriebesteuerung zwei Aktuatoren vorgesehen, die ausschließlich für das Parksperrensystem und insbesondere zur Ansteuerung eines Nachfolgeschiebers benötigt werden. Dabei ist das den Nachfolgeschieber darstellende Selbsthalteventil vorgesehen, das über ein Absteuerventil und ein Drucksteuerventil für ein Ein- und Auslegen der Parksperre angesteuert wird, weshalb die Vorrichtung durch einen hohen und kostenintensiven konstruktiven Aufwand gekennzeichnet ist.
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Des Weiteren ist eine hydraulische Schaltvorrichtung für ein Automatikgetriebe aus der
DE 10 2012 200 202 A1 bekannt, bei der zur Aktivierung eines Selbsthalts einer Parksperre bei einem Einfall in einen Notlaufbetrieb ein Betätigungsdruck eines zur Darstellung eines Notganges zugeschalteten Schaltelementes des Automatikgetriebes im Bereich von Parksperrenventilen anzulegen ist.
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Die vorgeschlagenen Ausführungsformen der hydraulischen Schaltvorrichtung sind jedoch für einen Einsatz im Bereich von Automatikgetrieben, bei welchen während eines Notlaufbetriebes keines der vorhandenen Schaltelemente mit einem Betätigungsdruck beaufschlagt wird, nicht geeignet, eine Betätigung einer Parksperre im vorgeschlagenen Umfang umzusetzen.
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Um die bekannte hydraulische Schaltvorrichtung dennoch im Bereich von Automatikgetrieben ohne während eines Notlaufbetriebes zugeschaltetes Schaltelement verwenden zu können, ist die hydraulische Schaltvorrichtung um zwei separate zusätzliche Aktuatoren zu erweitern, um einerseits ein unerwünschtes Auslegen der Parksperre sowie gleichzeitig ein unerwünschtes Einfallen der Parksperre zu vermeiden. Die letztgenannte Erweiterung der hydraulischen Schaltvorrichtung um zwei weitere Aktuatoren erhöht jedoch wiederum die Herstellkosten sowie einen Bauraumbedarf der Schaltvorrichtung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bauraum- und kostengünstiges Hydrauliksystem zum Betätigen eines Parksperrenzylinders einer Parksperre zur Verfügung zu stellen, mittels welchem ungewollte Betätigungen einer Parksperre selbst während eines Notlaufbetriebes eines Automatikgetriebes mit geringem konstruktivem Aufwand vermieden sind.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Hydrauliksystem mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Hydrauliksystem zum Betätigen eines Parksperrenzylinders einer Parksperre eines Automatikgetriebes umfasst zwei Ventileinrichtungen, an welchen ein Arbeitsdruck anlegbar ist. Der Arbeitsdruck ist in Abhängigkeit eines im Bereich eines elektrohydraulischen Aktuators einstellbaren Vorsteuerdruckes über die Ventileinrichtungen in Richtung des Parksperrenzylinders führbar. An Ventilschiebern der Ventileinrichtungen greift jeweils eine Federkraft einer Federeinrichtung an, die die Ventileinrichtungen jeweils in Richtung erster Betriebszustände betätigen.
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Erfindungsgemäß ist eine Anbindung des Parksperrenzylinders an einen den Arbeitsdruck führenden Bereich in den ersten Betriebszuständen der Ventileinrichtungen im Bereich der Ventileinrichtung getrennt, womit beide Ventileinrichtungen im Ausgangszustand die Druckversorgung des Parksperrenzylinders verhindern und sich somit beide Ventileinrichtungen im umgeschobenen Zustand befinden müssen, um eine Betätigung des Parksperrenzylinders über den Hauptdruck zu ermöglichen.
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Der Vorsteuerdruck ist im Bereich einer ersten Steuerfläche des Ventilschiebers der ersten Ventileinrichtung der Federkraft entgegenwirkend anlegbar, während der Vorsteuerdruck im Bereich einer ersten Steuerfläche des Ventilschiebers der zweiten Ventileinrichtung gleichwirkend zu der Federkraft der Federeinrichtung und einem im Bereich einer zweiten Steuerfläche anlegbaren Drucksignal entgegenwirkend aufschaltbar ist. Eine zwischen der ersten Ventileinrichtung und dem Parksperrenzylinder vorgesehene Verbindung ist im ersten Betriebszustand der ersten Ventileinrichtung im Bereich der ersten Ventileinrichtung vom Arbeitsdruck führenden Bereich getrennt. Zusätzlich ist der Parksperrenzylinder im ersten Betriebszustand der zweiten Ventileinrichtung im Bereich der zweiten Ventileinrichtung mit einem drucklosen Bereich gekoppelt. In einem zweiten Betriebszustand der ersten Ventileinrichtung ist der Arbeitsdruck über die erste Ventileinrichtung an der zweiten Ventileinrichtung anlegbar und der Parksperrenzylinder ist in einem zweiten Betriebszustand der zweiten Ventileinrichtung vom drucklosen Bereich getrennt. Darüber hinaus ist der Arbeitsdruck bei gleichzeitigem Vorliegen der ersten Ventileinrichtung im zweiten Betriebszustand in Richtung des Parksperrenzylinders führbar.
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Damit umfasst das erfindungsgemäße Hydrauliksystem ein Ventilsystem, mittels welchem sowohl ein ungewolltes Auslegen der Parksperre verhindert ist als auch bei bestehendem Arbeitsdruck und einem Auftreten eines Einfachfehlers eine Parksperre in ihren ausgelegten Betriebszustand überführbar ist.
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Zudem ist der Arbeitsdruck bei dem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem im zweiten Betriebszustand der ersten Ventileinrichtung an deren Ventilschieber im Bereich einer dritten Steuerfläche der Federkraft der Federeinrichtung entgegenwirkend und bei gleichzeitig im zweiten Betriebszustand vorliegender zweiter Ventileinrichtung an deren Ventilschieber im Bereich einer dritten Steuerfläche der Federkraft der Federeinrichtung entgegenwirkend anlegbar, womit auf konstruktiv einfache Art und Weise hydrauliksystemseitig eine Selbsthaltung der Parksperre zur Verfügung steht, die bei einem Einfall in einen Notlaufbetrieb die Parksperre im ausgelegten Betriebszustand hält, ohne dass hierzu Druckkanäle zu verwenden sind, die zur Kupplungs- bzw. Klauenansteuerung im Bereich des Automatikgetriebes benötigt werden.
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Die beiden Ventileinrichtungen des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems werden durch den elektrohydraulischen Aktuator angesteuert, wobei die erste Ventileinrichtung, an welcher der Arbeitsdruck anliegt, bei anliegendem Vorsteuerdruck in ihren zweiten Betriebszustand überführt wird, während die zweite Ventileinrichtung durch den Vorsteuerdruck zwanghaft in ihrem ersten Betriebszustand haltbar ist.
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Im Anschluss an das Anlegen des Vorsteuerdruckes an der ersten Ventileinrichtung wird die erste Ventileinrichtung vom Arbeitsdruck in ihren zweiten Betriebszustand überführt und gehalten, womit der Vorsteuerdruck im Bereich des Aktuators wieder abschaltbar ist.
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Dann ist die zweite Ventileinrichtung über ein separates Ansteuersignal bzw. das Drucksignal in ihren zweiten Betriebszustand überführbar, womit der Arbeitsdruck in Richtung des Parksperrenzylinders führbar ist und die Parksperre in ihren ausgelegten Betriebszustand überführbar und hydraulisch haltbar ist.
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Bei Vorliegen einer Anforderung zum Einlegen der Parksperre ist die zweite Ventileinrichtung über eine erneute Betätigung des elektrohydraulischen Aktuators und einem damit verbundenen Anlegen des Vorsteuerdruckes an der zweiten Ventileinrichtung in ihre Ausgangslage bzw. in ihren ersten Betriebszustand überführbar, wodurch der Parksperrenzylinder über die zweite Ventileinrichtung mit dem drucklosen Bereich gekoppelt und entlüftet wird.
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Dabei verbleibt die erste Ventileinrichtung bis zum Abschalten der Druckversorgung bzw. bis zum Absinken des Arbeitsdruckes unterhalb eines vordefinierten Druckniveaus in ihrem zweiten Betriebszustand, da dieses erst dann von der am Ventilschieber angreifenden Federkraft der Federeinrichtung in diesen überführbar ist.
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Damit führt eine Betätigung des elektrohydraulischen Aktuators nicht automatisch zum Auslegen der Parksperre, sondern es muss zum Auslegen der Parksperre der elektrohydraulische Aktuator zunächst betätigt und anschließend wieder abgeschaltet werden.
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Ein unerwünschtes Auslegen der Parksperre ist bei einer konstruktiv einfachen und mit geringem Aufwand betätigbaren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems dadurch vermieden, dass der an den dritten Steuerflächen in den ersten Betriebszuständen der Ventileinrichtungen jeweils anliegende Druck einem in einem im Wesentlichen drucklosen Bereich vorliegenden Druck entspricht.
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Entspricht das Drucksignal einem zur Betätigung eines Schaltelementes eines Getriebes vorgesehenen Druck, ist das erfindungsgemäße Hydrauliksystem mit geringem Aufwand betreibbar und eine jeweils angeforderte Betätigung der Parksperre in Richtung des ausgelegten oder in Richtung des eingelegten Betriebszustandes auf konstruktiv einfache Art und Weise umsetzbar.
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Bei einer hierzu alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems ist das Drucksignal im Bereich eines Aktuators einstellbar, womit eine Parksperrenbetätigung mit hohem Freiheitgrad realisierbar ist.
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Entsprechen die dritten Steuerflächen jeweils einer Flächendifferenz zwischen einander zugewandten Stirnflächen von Durchmesserbereichen der Ventilschieber der Ventileinrichtungen, sind die Ventileinrichtungen jeweils mit einem in axialer Richtung geringen Bauraumbedarf ausführbar.
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Sind die Steuerflächen des Ventilschiebers der zweiten Ventileinrichtung und die Federkraft der Federeinrichtung so aufeinander abgestimmt, dass die zweite Ventileinrichtung unabhängig vom Drucksignal und vom Arbeitsdruck durch den Vorsteuerdruck in seinen ersten Betriebszustand überführbar ist, ist selbst bei einer Fehlfunktion im Bereich des elektrohydraulischen Aktuators gewährleistet, dass die Parksperre nicht ungewollt in ihren ausgelegten Betriebszustand übergeht.
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Im Unterschied hierzu ist ein unerwünschtes Einlegen der Parksperre dadurch vermeidbar, dass wenn die Steuerflächen des Ventilschiebers und die Federkraft der Federeinrichtung der zweiten Ventileinrichtung so aufeinander abgestimmt sind, dass die zweite Ventileinrichtung unabhängig vom Vorsteuerdruck über den Arbeitsdruck in seinem zweiten Betriebszustand haltbar ist, da dann trotz einer fehlerhaften Bedruckung der zweiten Ventileinrichtung durch den elektrohydraulischen Aktuator die zweite Ventileinrichtung in ihrem zweiten Betriebszustand verbleibt und die Parksperre mit geringem Aufwand in ausgelegtem Betriebszustand gehalten wird.
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Steht der Verbindungsbereich zwischen dem elektrohydraulischen Aktuator und den Ventileinrichtungen mit einem hydraulischen Verzögerungsglied in Wirkverbindung, wird eine Fehlbetätigung der Parksperre bei einer fehlerhaften Ansteuerung der Ventileinrichtungen durch den elektrohydraulischen Aktuator auf konstruktiv einfache Art und Weise für einen definierten Zeitraum hinausgezögert, innerhalb welchem eine fehlerhafte Betätigung der Parksperre vermeidende Gegenmaßnahmen einleit- und durchführbar sind. Damit ist bei einer fehlerhaften Betätigung im Fahrgang ein sogenanntes Ratschen der Parksperre vermeidbar.
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Ist stromab des elektrohydraulischen Aktuators und stromauf der zweiten Ventileinrichtung sowie des Verzögerungsglieds eine Drosseleinrichtung vorgesehen, wird bei einer entsprechenden Ansteuerung des Aktuators der Durchfluss zwischen dem Aktuator und zumindest der zweiten Ventileinrichtung sowie des Verzögerungsglieds begrenzt, womit der Druck stromab der Drosseleinrichtung sowie stromauf der zweiten Ventileinrichtung und des Verzögerungsglieds derart limitierbar ist, dass der Zeitraum, innerhalb dem eine aktuatorseitige Fehlansteuerung der Parksperre durch Einleiten entsprechender Gegenmaßnahmen in gewünschtem Umfang vermieden werden kann, auf konstruktiv einfache Art und Weise in definiertem Umfang umsetzbar ist und in gewünschtem Umfang eine definierte Fehlerlatenzzeit zur Verfügung stellbar ist.
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Bei einer konstruktiv einfachen und kostengünstigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems umfasst das Verzögerungsglied ein durch den Vorsteuerdruck gegen eine Federkraft einer Federeinrichtung in einem Zylinder zwischen zwei Endstellungen verschiebbares Kolbenelement.
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Ist der elektrohydraulische Aktuator als Magnetventil ausgebildet, das in unbestromtem Betriebszustand von einer Federeinrichtung in einem Betriebszustand gehalten ist, in dem der Vorsteuerdruck im Wesentlichen gleich null ist, während der Vorsteuerdruck in bestromtem Betriebszustand des Magnetventils gleich dem am Magnetventil anliegenden Arbeitsdruck ist, ist das erfindungsgemäße Hydrauliksystem durch geringe Herstellkosten gekennzeichnet und zusätzlich mit geringem Betätigungsaufwand betreibbar.
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Unter einem entlüfteten Raum ist nachfolgend ein Raum des Hydrauliksystems bzw. eines Automatikgetriebes zu verstehen, in welchem Umgebungsdruck herrscht. Ein mit einer Entlüftung verbundener und Umgebungsdruck aufweisender Raum wird auch als entlüftet bezeichnet. Ebenso findet sich hierfür die Bezeichnung drucklos, was physikalisch nicht korrekt ist, jedoch zum Ausdruck bringt, dass in dem vorliegenden System aus dem Umgebungsdruck keine Kraftwirkung entstehen kann, da dieser auf alle Flächen in allen Raumrichtungen wirkt.
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Des Weiteren wird unter dem Begriff Arbeitsdruck nachfolgend ein Druck verstanden, mit welchem ein Verbraucher, beispielsweise ein Hydraulikmotor oder ein Hydraulikzylinder, beaufschlagt wird, welcher der Verbraucher eines Hydrauliksystems ist, in dem der Druck in eine Kraft oder ein Drehmoment umgewandelt wird. Im Gegensatz zum Arbeitsdruck wird bei einem Steuerdruck bzw. Vorsteuerdruck kein Verbraucher mit einer hydraulischen Energie versorgt, sondern ein hydraulisches Ventil bewegt bzw. betätigt oder geschaltet.
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Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems ergeben sich aus den Patentansprüchen und den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
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Es zeigt:
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1 ein Hydraulikschema einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems bei eingelegter Parksperre;
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2 das Hydrauliksystem gemäß 1 bei ausgelegter Parksperre;
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3 eine 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems bei eingelegter Parksperre;
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4 das Hydrauliksystem gemäß 3 bei ausgelegter Parksperre;
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5 eine 1 entsprechende Darstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems bei eingelegter Parksperre; und
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6 das Hydrauliksystem gemäß 5 bei ausgelegter Parksperre.
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In 1 ist ein Hydraulikschema eines Teils eines Hydrauliksystems 1 zum Betätigen eines Parksperrenzylinders 2 einer Parksperre 3 mit zwei Ventileinrichtungen PSV1, PSV2 dargestellt. An den beiden Ventileinrichtungen PSV1 und PSV2 ist ein Arbeitsdruck p_sys anlegbar, der in Abhängigkeit eines im Bereich eines elektrohydraulischen Aktuators 3, der vorliegend als Magnetventil ausgebildet ist, einstellbaren Vorsteuerdruckes p_VS3 über die Ventileinrichtungen PSV1 und PSV2 in Richtung des Parksperrenzylinders 2 führbar ist. An Ventilschiebern 4, 5 der Ventileinrichtungen PSV1 und PSV2 greift jeweils eine Federkraft einer Federeinrichtung 6, 7 an, die die Ventileinrichtungen PSV1 und PSV2 jeweils in Richtung erster Betriebszustände betätigen.
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In den ersten Betriebszuständen der Ventileinrichtungen PSV1 und PSV2 ist eine Anbindung des Parksperrenzylinders 2 an einen den Arbeitsdruck p_sys führenden Bereich 8 des Hydrauliksystems 1 im Bereich der Ventileinrichtungen PSV1 und PSV2 getrennt. Der Vorsteuerdruck p_sys ist im Bereich einer ersten Steuerfläche 9 des Ventilschiebers 4 der ersten Ventileinrichtung PSV1 der Federkraft der Federeinrichtung 6 entgegenwirkend anlegbar, während der Vorsteuerdruck p_VS3 im Bereich einer ersten Steuerfläche 10 des Ventilschiebers 5 der zweiten Ventileinrichtung gleichwirkend zu der Federkraft der Federeinrichtung 7 und einem im Bereich einer zweiten Steuerfläche 11 anlegbaren Drucksignal p_DS entgegenwirkend aufschaltbar ist.
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Eine zwischen der ersten Ventileinrichtung PSV1 und dem Parksperrenzylinder 2 vorgesehene Verbindung ist im ersten Betriebszustand der ersten Ventileinrichtung PSV1 im Bereich der ersten Ventileinrichtung PSV1 vom Arbeitsdruck p_sys führenden Bereich 8 getrennt. Des Weiteren ist der Parksperrenzylinder 2 im ersten Betriebszustand der zweiten Ventileinrichtung PSV2 im Bereich der zweiten Ventileinrichtung PSV2 mit einem drucklosen Bereich 12 bzw. einem entlüfteten Raum gekoppelt. In einem zweiten Betriebszustand der ersten Ventileinrichtung PSV1 liegt der Arbeitsdruck p_sys über die erste Ventileinrichtung PSV1 an der zweiten Ventileinrichtung PSV2 an. Dabei ist der Parksperrenzylinder 2 in einem zweiten Betriebszustand der zweiten Ventileinrichtung PSV2 vom drucklosen Bereich 12 getrennt sowie der Arbeitsdruck p_sys bei gleichzeitigem Vorliegen der ersten Ventileinrichtung PSV1 im zweiten Betriebszustand in Richtung des Parksperrenzylinders 2 führbar.
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Zusätzlich ist der Arbeitsdruck p_sys im zweiten Betriebszustand der ersten Ventileinrichtung PSV1 an deren Ventilschieber 4 im Bereich einer dritten Steuerfläche 13 der Federkraft der Federeinrichtung 6 entgegenwirkend und bei gleichzeitig im zweiten Betriebszustand vorliegender zweiter Ventileinrichtung PSV2 an deren Ventilschieber 5 im Bereich einer dritten Steuerfläche 14 des Ventilschiebers 5 der Federkraft der Federeinrichtung 7 entgegenwirkend anlegbar. Dabei entspricht der an den dritten Steuerflächen 13 und 14 in den ersten Betriebszuständen der Ventileinrichtungen PSV1 und PSV2 jeweils anliegende Druck einem in dem drucklosen Bereich 12 vorliegenden Druck. Das Drucksignal p_DS ist entweder im Bereich eines Aktuators einstellbar oder entspricht einem zur Betätigung eines Schaltelementes eines Getriebes vorgesehenen Druck.
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Die dritten Steuerflächen 13 und 14 der Ventilschieber 4 und 5 der Ventileinrichtungen PSV1 und PSV2 entsprechen jeweils einer Flächendifferenz zwischen einander zugewandten Stirnflächen 15, 16 bzw. 17, 18 von Durchmesserbereichen 41, 42 bzw. 51, 52 der Ventilschieber 4, 5.
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Die Steuerflächen 10, 11 und 14 des Ventilschiebers 5 der zweiten Ventileinrichtung PSV2 und die Federkraft der Federeinrichtung 7 sind so aufeinander abgestimmt, dass die zweite Ventileinrichtung PSV2 unabhängig vom Drucksignal p_DS und unabhängig vom Arbeitsdruck p_sys durch den Vorsteuerdruck p_VS3 in seinen ersten Betriebszustand überführbar ist.
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Bei der in 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform des Hydrauliksystems 1 liegt der Arbeitsdruck p_sys in dem in 2 gezeigten zweiten Betriebszustand der ersten Ventileinrichtung PSV1, in dem die erste Ventileinrichtung PSV1 durch den Arbeitsdruck p_sys im zweiten Betriebszustand gehalten wird, an einer vierten Steuerzunge PSV24 der zweiten Ventileinrichtung PSV2 an und wird in dem ebenfalls in 2 dargestellten zweiten Betriebszustand der zweiten Ventileinrichtung PSV2, in der die vierte Steuerzunge PSV24 mit einer dritten Steuerzunge PSV23 verbunden ist, im Bereich der zweiten Ventileinrichtung PSV2 in Richtung des Parksperrenzylinders 2 weitergeleitet. Ein Parksperrenkolben 19 wird dann vom Arbeitsdruck p_sys ausgehend von seiner in 1 dargestellten und mit dem eingelegten Betriebszustand der Parksperre korrespondierenden ersten Endlage in seine in 2 dargestellte zweite Endlage verstellt und in dieser gehalten, die mit dem ausgelegten Betriebszustand der Parksperre korrespondiert. Zusätzlich ist die Parksperre mit einer Verriegelungseinrichtung 20 ausgebildet, über die der Parksperrenkolben 19 in an sich bekannter Art und Weise in seiner mit dem ausgelegten Betriebszustand der Parksperre korrespondierenden zweiten Endstellung mechanisch verriegelbar und haltbar ist.
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Bei Vorliegen einer Anforderung zum Einlegen der Parksperre wird zunächst der Aktuator 3 entsprechend bestromt und der Arbeitsdruck p_sys an der ersten Steuerfläche 10 des Ventilschiebers 5 der zweiten Ventileinrichtung PSV2 angelegt und der Ventilschieber 5 aus seiner in 2 dargestellten Endlage in seine in 1 dargestellte erste Endlage überführt, in der der Parksperrenzylinder 2 vom Arbeitsdruck p_sys im Bereich der zweiten Ventileinrichtung PSV2 getrennt ist und mit dem drucklosen Bereich 12 verbunden ist. Des Weiteren wird die Verriegelungseinrichtung 20 deaktiviert, womit diese den Parksperrenkolben 19 freigibt. Aufgrund einer am Parksperrenkolben in Richtung des eingelegten Betriebszustandes der Parksperre angreifenden Federeinrichtung wird der Parksperrenkolben 19 von dieser in die in 1 dargestellte Endstellung verfahren und die Parksperre eingelegt. Dabei verbleibt die erste Ventileinrichtung PSV1 in dem in 2 dargestellten zweiten Betriebszustand, da am Ventilschieber 4 nach wie vor im Bereich der dritten Steuerfläche 13 der Arbeitsdruck p_sys anliegt.
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Im Unterschied hierzu ist der Parksperrenzylinder 2 bei der zweiten Ausführungsform des Hydrauliksystems 1 gemäß 3 und 4 direkt mit der ersten Ventileinrichtung PSV1 verbunden und zusätzlich stromab der ersten Ventileinrichtung PSV1 auch mit der zweiten Ventileinrichtung PSV2 gekoppelt. In dem in 3 dargestellten ersten Betriebszustand der zweiten Ventileinrichtung PSV2 sind jedoch die erste Ventileinrichtung PSV1 und der Parksperrenzylinder 2 über die zweite Ventileinrichtung PSV2 mit dem drucklosen Bereich 12 verbunden, womit eine Betätigung des Parksperrenkolbens 19 in Richtung des ausgelegten Betriebszustandes der Parksperre unterbleibt.
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Wird die zweite Ventileinrichtung PSV2 durch entsprechendes Anlegen des Drucksignals p_DS aus dem in 3 dargestellten ersten Betriebszustand in den in 4 gezeigten zweiten Betriebszustand überführt, ist die Verbindung zwischen der ersten Ventileinrichtung PSV1 und dem Parksperrenzylinder 2 und dem drucklosen Bereich 12 im Bereich der zweiten Ventileinrichtung PSV2 getrennt und der Parksperrenzylinder 2 in einem zum Auslegen der Parksperre erforderlichen Umfang mit dem Arbeitsdruck p_sys beaufschlagbar.
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Das in 5 und 6 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems 1 stellt eine Erweiterung der ersten Ausführungsform des Hydrauliksystems 1 gemäß 1 und 2 dar. Das dritte Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems 1 weist zusätzlich ein Verzögerungsglied 21 auf, mit dem der Verbindungsbereich zwischen dem elektrohydraulischen Aktuator 3 und den Ventileinrichtungen PSV1 und PSV2 in Wirkverbindung steht. Das Verzögerungsglied 21 umfasst ein durch den Vorsteuerdruck p_VS3 gegen eine Federkraft einer Federeinrichtung 22 in einem Zylinder 23 verschiebbares Kolbenelement 24, das im Bereich einer Stirnfläche 25 mit dem Vorsteuerdruck p_VS3 beaufschlagbar ist. Das Verzögerungsglied 21 stellt einen Dämpfer dar, der eventuelle Fehlansteuerungen des Aktuators 3 im Betrieb absichert.
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Im normalen Fahrbetrieb, während welchem die Parksperre ausgelegt ist, liegt der Aktuator 3 in unbestromtem Betriebszustand vor und der Vorsteuerdruck p_VS3 ist im Wesentlichen gleich null bzw. entspricht dem Umgebungsdruck und übt somit keine Kraftwirkung auf die Ventileinrichtungen PSV1 und PSV2 aus. Liegt eine entsprechende Anforderung zum Einlegen der Parksperre vor, wird der Aktuator 3 bestromt, was zu einem unmittelbaren Umfallen der zweiten Ventileinrichtung PSV2 in seinen ersten Betriebszustand bzw. in seine Ausgangslage bewirkt.
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Sollte der Aktuator 3 im Betrieb aufgrund einer fehlerhaften Ansteuerung, beispielsweise aufgrund eines Kurzschlusses oder eines fehlerhaften Controllers, betätigt bzw. bestromt werden, wird eine definierte Fehlerlatenzzeit benötigt, innerhalb der die fehlerhafte Betätigung zurückgesetzt werden kann bzw. während eines aktivierten Notprogrammes unterbrochen werden kann.
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Durch den Einsatz des Verzögerungsgliedes 21 ist die Fehlerlatenzzeit, nach deren Ablauf die zweite Ventileinrichtung PSV2 durch den Vorsteuerdruck p_VS3 in seinen ersten Betriebszustand überführt wird, gegenüber der ersten Ausführungsform des Hydrauliksystems 1 gemäß 1 verlängert. Dies resultiert aus der Tatsache, dass der Vorsteuerdruck p_VS3 in bestromtem Betriebszustand des Aktuators 3 zunächst das eine geringere Ansprechgrenze als die zweite Ventileinrichtung PSV2 aufweisende Verzögerungsglied 21 betätigt und dabei das Kolbenelement 24 aus der in 5 dargestellten Endstellung gegen die Federkraft der Federeinrichtung 22 umschiebt. Der Druckwert des Vorsteuerdruckes p_VS3 verbleibt solange unterhalb der Ansprechgrenze der zweiten Ventileinrichtung PSV2, bis das Kolbenelement 24 seinen zweiten Endanschlag 26 erreicht. Erst wenn das Kolbenelement 24 am zweiten Endanschlag 26 anliegt, steigt der Druck des Vorsteuerdruckes p_VS3 an und schiebt die zweite Ventileinrichtung PSV2 um. Damit sind Gegenmaßnahmen, mittels welchen Auswirkungen einer Fehlansteuerung des Aktuators 3 auf den Betriebszustand der Parksperre vermeidbar sind, rechtzeitig einleitbar und ist beispielsweise ein einen Fahrkomfort beeinträchtigendes Ratschen im Bereich der Parksperre in gewünschtem Umfang verhinderbar.
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Zusätzlich umfasst die dritte Ausführungsform des Hydrauliksystems 1 gemäß 5 und 6 stromab des Aktuators 3 eine Drosseleinrichtung 27, mittels der der im Bereich des Aktuators 3 vorliegende Durchfluss während der aktuatorseitigen Ansteuerung der beiden Ventileinrichtungen PSV1 und PSV2 in gewünschtem Umfang begrenzbar ist. Über die Drosseleinrichtung 29 ist gewährleistet, dass das Kolbenelement 24 erst nach Ablauf einer gewünschten Fehlerlatenzzeit ausgehend von seiner in 5 dargestellten ersten Endstellung am zweiten Endanschlag 26 zum Anliegen kommt und die vorbeschriebenen Gegenmaßnahmen zur Vermeidung einer Fehlbetätigung der Parksperre einleit- und durchführbar sind.
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Alternativ hierzu ist die Drosseleinrichtung 27 auch stromab eines Verzweigungspunktes 28, jedoch stromauf eines weiteren Verzweigungspunktes 29 anordenbar, wobei dann die erste Ventileinrichtung PSV1 mit dem vollen Durchfluss des Aktuators 3 beaufschlagt wird und lediglich die zweite Ventileinrichtung PSV2 und das Verzögerungsglied 21 mit dem im Bereich der Drosseleinrichtung 27 begrenzten Durchfluss versorgt werden.
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Allen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen des Hydrauliksystems 1 liegt die nachfolgend näher beschriebene grundsätzliche Funktionsweise zugrunde.
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Im abgeschalteten Betriebszustand eines Fahrzeuges ist der Arbeitsdruck p_sys üblicherweise gleich null bzw. entspricht dem Umgebungsdruck. Bei einem Systemstart liefert beispielsweise eine Getriebehauptpumpe einen Hydraulikfluidvolumenstrom und es wird im Bereich einer Ventileinrichtung der Arbeitsdruck p_sys betriebszustandsabhängig eingestellt. Ohne entsprechende Bestromung des Aktuators 3 liegen die beiden Ventileinrichtungen PSV1 und PSV2 nach einem solchen Systemstart in ihren ersten Betriebszuständen vor.
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Ausgehend von einem eingelegten Betriebszustand der Parksperre führt eine fahrerseitige Anforderung für einen Anfahrvorgang eines mit der Parksperre ausgeführten Fahrzeuges, die üblicherweise eine Verstellung eines Wählhebels aus der Wählhebelposition P für einen Parkbetriebszustand in Richtung einer Wählhebelposition D oder R für eine Vorwärts- oder für eine Rückwärtsfahrt des Fahrzeuges erfordert, dazu, dass eine Anforderung zum Auslegen der Parksperre generiert wird. Hierfür ist der Parksperrenzylinder 2 über die beiden Ventileinrichtungen PSV1 und PSV2 mit Hydraulikdruck bzw. mit dem Arbeitsdruck p_sys zu beaufschlagen. Dies wird dadurch realisiert, dass der Aktuator 3 bestromt wird und die beiden Ventileinrichtungen PSV1 und PSV2 mit dem Vorsteuerdruck p_VS3 beaufschlagt werden.
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Die erste Ventileinrichtung PSV1 wird dadurch vom Vorsteuerdruck p_VS3 gegen die Federkraft der Federeinrichtung 6 aus ihrem ersten Betriebszustand in ihren zweiten Betriebszustand überführt. Sobald eine zweite Steuerzunge PSV12 der ersten Ventileinrichtung PSV1 vom Ventilschieber 4 versperrt ist, greift neben dem Vorsteuerdruck p_VS3 der Arbeitsdruck p_sys im Bereich der dritten Steuerfläche 13 des Ventilschiebers 4 an und überführt die erste Ventileinrichtung PSV1 in seinen zweiten Betriebszustand und hält die erste Ventileinrichtung PSV1 in dem zweiten Betriebszustand, womit die Selbsthaltung im Bereich der ersten Ventileinrichtung PSV1 aktiviert ist.
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Des Weiteren wird die Bestromung des Aktuators 3 abgeschaltet und die zweite Ventileinrichtung PSV2 mit dem Drucksignal p_DS beaufschlagt, um die zweite Ventileinrichtung PSV2 aus ihrem ersten Betriebszustand in ihren zweiten Betriebszustand zu überführen und den Parksperrenzylinder 2 in gewünschtem Umfang mit dem Arbeitsdruck p_sys zu beaufschlagen. Im zweiten Betriebszustand der zweiten Ventileinrichtung PSV2 wird diese ebenfalls durch den im Bereich der Steuerfläche 14 anliegenden Arbeitsdruck p_sys gegen die Federkraft der Federeinrichtung 7 in ihrem zweiten Betriebszustand aufgrund der dann aktivierten Selbsthaltung der zweiten Ventileinrichtung PSV2 gehalten.
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Liegt aufgrund einer entsprechenden Fahrerwunschvorgabe eine Anforderung zum Einlegen der Parksperre vor, wird wiederum der Aktuator 3 bestromt und die zweite Ventileinrichtung PSV2 im Bereich ihrer ersten Steuerfläche 10 mit dem Vorsteuerdruck p_VS3 beaufschlagt und die zweite Ventileinrichtung PSV2 vom Vorsteuerdruck p_VS3 aus dem zweiten Betriebszustand in Richtung des ersten Betriebszustandes überführt, womit der Parksperrenzylinder 2 drucklos geschaltet wird und die Parksperre bei entsprechend deaktivierter Verriegelungseinrichtung 20 in gewünschtem Umfang eingelegt wird.
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Alle Ausführungsformen des Hydrauliksystems 1 umfassen ein Ventilsystem zur Ansteuerung der Parksperre bestehend aus den zwei Ventileinrichtungen PSV1 und PSV2, die beide im Ausgangszustand die Druckversorgung des Parksperrenventils 2 verhindern. Um eine Betätigung des Parksperrenventils 2 hydraulisch zu ermöglichen, sind beide Ventileinrichtungen PSV1 und PSV2 in ihren umgeschobenen Betriebszustand zu überführen.
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Da beide Ventileinrichtungen PSV1 und PSV2 durch den Aktuator 3 angesteuert werden und die erste Ventileinrichtung PSV1, an der der Arbeitsdruck p_sys anliegt, bei anliegendem Vorsteuerdruck p_VS3 in seinem umgeschobenen Betriebszustand übergeht, wird die zweite Ventileinrichtung PSV2 durch den Vorsteuerdruck p_VS3 des Aktuators 3 zwanghaft in seinem ersten Betriebszustand gehalten. Durch die Betätigung des Aktuators 3 wird die arbeitsdruckseitige Selbsthaltung der ersten Ventileinrichtung PSV1 aktiviert, womit die Bestromung des Aktuators 3 wieder abgeschaltet werden kann. Anschließend wird die zweite Ventileinrichtung PSV2 über das separate Ansteuersignal bzw. das Drucksignal p_DS in seinen zweiten Betriebszustand überführt, wodurch der Systemdruck p_sys im Bereich des Parksperrenzylinders 2 anliegt und diesen zum Auslegen der Parksperre verschiebt und in dem mit dem ausgelegten Betriebszustand der Parksperre äquivalenten Betriebszustand hält.
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Zum Einlegen der Parksperre wird durch eine erneute Betätigung bzw. Bestromung des Aktuators 3 die zweite Ventileinrichtung PSV2 in ihre Ausgangslage zurückgeschoben, wodurch die Arbeitsdruckleitung des Parksperrenzylinders 2 mit dem drucklosen Bereich 12 bzw. der Tankleitung verbunden wird. Bis zum Abschalten der Druckversorgung bzw. des Arbeitsdruckes p_sys verbleibt die erste Ventileinrichtung PSV1 in ihrem zweiten Betriebszustand bzw. in ihrer umgeschobenen Stellung.
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Eine fehlerhafte Betätigung des Aktuators 8 führt damit nicht automatisch zum Auslegen der Parksperre, sondern der Aktuator 3 ist zum Auslegen der Parksperre zunächst zu betätigen und anschließend wieder abzuschalten.
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Damit stellt das Ventilsystem der Hydrauliksysteme 1 gemäß 1 bis 6 jeweils eine hohe Absicherung gegen Fehlansteuerungen der Parksperre zur Verfügung, die ein ungewolltes Auslegen der Parksperre verursachen könnte. Des Weiteren bietet das Ventilsystem der Hydrauliksysteme 1 jeweils die Möglichkeit, die Parksperre bei bestehendem Arbeitsdruck und trotz Auftreten eines Einfachfehlers in gewünschtem Umfang auszulegen.
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Zusätzlich ist über die Selbsthaltung im Bereich der Ventileinrichtungen PSV1 und PSV2 auch eine Selbsthaltung der Parksperre selbst realisiert, die bei einem Einfall in einen Notlauf eines Automatikgetriebes die Parksperre im ausgelegten Zustand hält, ohne dass hierzu Druckkanäle verwendet werden müssen, die zur Kupplungs- bzw. Klauenansteuerung benötigt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydrauliksystem
- 2
- Parksperrenzylinder
- 3
- Aktuator
- 4, 5
- Ventilschieber
- 6, 7
- Federeinrichtung
- 8
- Arbeitsdruck führender Bereich
- 9, 10
- erste Steuerfläche
- 11
- zweite Steuerfläche
- 12
- druckloser Bereich
- 13, 14
- dritte Steuerfläche
- 15 bis 18
- Stirnfläche
- 19
- Parksperrenkolben
- 20
- Verriegelungseinrichtung
- 21
- Verzögerungsglied
- 22
- Federeinrichtung
- 23
- Zylinder
- 24
- Kolbenelement
- 25
- Stirnfläche des Kolbenelementes
- 26
- Endanschlag
- 27
- Drosseleinrichtung
- 28
- Verzweigungspunkt
- 29
- weiterer Verzweigungspunkt
- 41, 42
- Durchmesserbereich
- 51, 52
- Durchmesserbereich
- p_DS
- Drucksignal
- PSV1
- erste Ventileinrichtung
- PSV2
- zweite Ventileinrichtung
- PSV12
- Steuerzunge
- PSV23, PSV24
- Steuerzunge
- p_sys
- Arbeitsdruck
- p_VS3
- Vorsteuerdruck
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2469129 A1 [0002]
- DE 102012200202 A1 [0004]