EP2625433A1 - Vorrichtung zur steuerung eines hydraulischen speichers eines hydrauliksystems - Google Patents
Vorrichtung zur steuerung eines hydraulischen speichers eines hydrauliksystemsInfo
- Publication number
- EP2625433A1 EP2625433A1 EP11754660.6A EP11754660A EP2625433A1 EP 2625433 A1 EP2625433 A1 EP 2625433A1 EP 11754660 A EP11754660 A EP 11754660A EP 2625433 A1 EP2625433 A1 EP 2625433A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- valve
- hydraulic
- main stage
- control
- throttle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- 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
- F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
- F15B1/02—Installations or systems with accumulators
- F15B1/027—Installations or systems with accumulators having accumulator charging devices
-
- 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
- F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
- F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
- F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
- F15B13/042—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure
- F15B13/043—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves
- F15B13/0431—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves the electrical control resulting in an on-off function
-
- 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
- F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
- F15B1/02—Installations or systems with accumulators
- F15B1/027—Installations or systems with accumulators having accumulator charging devices
- F15B1/033—Installations or systems with accumulators having accumulator charging devices with electrical control means
-
- 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
- F16H61/0003—Arrangement or mounting of elements of the control apparatus, e.g. valve assemblies or snapfittings of valves; Arrangements of the control unit on or in the transmission gearbox
- F16H61/0009—Hydraulic control units for transmission control, e.g. assembly of valve plates or valve units
-
- 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
- F16H61/0021—Generation or control of line pressure
- F16H61/0025—Supply of control fluid; Pumps therefore
-
- 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
- F15B2201/00—Accumulators
- F15B2201/40—Constructional details of accumulators not otherwise provided for
- F15B2201/41—Liquid ports
- F15B2201/411—Liquid ports having valve means
-
- 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
- F16H61/0021—Generation or control of line pressure
- F16H2061/0034—Accumulators for fluid pressure supply; Control thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/8593—Systems
- Y10T137/86485—Line condition change responsive release of valve
Definitions
- the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
- Automatic transmissions such as a stepped automatic transmission, a
- Dual-clutch transmissions or continuously variable transmissions are generally hydraulically controlled and require a hydraulic pressure and a hydraulic volume flow for operation. This is from a
- a system pressure regulator adjusts a constant hydraulic pressure in the automatic transmission, and an excess amount of fluid is returned to a tank or reservoir. Solutions are known in which the pump is made mechanically variable (eg by means of an adjustment of the eccentricity of a vane pump), which can lead to fuel savings. When the internal combustion engine is stationary during the stop phase and the hydraulic pump is stationary, the transmission may no longer be supplied with sufficient pressure or flow. Since the hydraulic circuit has certain leaks, the clutches and brakes are brought by return springs in a non-pressurized (that is usually open) position.
- an electrically demand driven oil pump can be used, which constantly or just before the start of the engine, the oil or hydraulic fluid in the gearbox complements.
- An alternative solution is the use of a memory component. This has the task shortly before and / or at the start of the internal combustion engine to deliver a missing amount of oil in the transmission to fill the lines and the gearbox or the clutches.
- a solenoid of a valve controlling the fluid exchange is energized.
- the detent is released by the electromagnet is de-energized, whereby a hydraulic pressure and a suitable amount of fluid for the Gearbox be provided.
- the empty cavities of the hydraulic circuit are filled, so that the pressure build-up by the mechanical pump can be done quickly and the motor vehicle can start without a noticeable delay.
- Hydraulic accumulator for example, gas piston accumulator, spring-piston accumulator, gas-membrane accumulator with barrier layer
- electro-hydraulic valve such as a 2/2 way valve
- Pollution of the fluid may be required to achieve a flow rate of 30 liters per minute for a time of 200 ms (milliseconds).
- the volume flow is limited, for example to about 3 liters per minute, so that the pressure in the transmission system does not break through the "missing" volume flow or the mechanical transmission oil pump would have to be dimensioned larger, if necessary.
- the invention has the advantage that a hydraulic accumulator of a hydraulic system, in particular in automatic transmissions, for carrying out a start-stop function of an internal combustion engine can be controlled filled and emptied, the space occupied, the wear and the susceptibility to contamination are low and an electric one
- the device may be designed so that during a stop phase of the internal combustion engine, no electrical energy for holding the hydraulic accumulator pressure is required.
- the device according to the invention operates reliably and inexpensively and can be manufactured comparatively easily.
- the invention is based on the consideration that a hydraulic accumulator of a hydraulic system, such as for industrial hydraulic applications or in automotive technology - such as for the engine oil circuit or the
- Vehicle gearbox - should be filled and emptied in a controlled manner.
- This can also be referred to as a direction-dependent "volume flow control”.
- a valve device according to the invention is used with an electromagnetically actuated control valve and a valve main stage which can be controlled thereby (for example in the form of a switching valve).
- an existing in the hydraulic system pressure or volume flow source for example in the form of a switching valve.
- the device comprises a memory-side connection and a
- valve main stage is arranged hydraulically between the memory-side connection and the system-side connection, and is preferably prevailing through the memory-side connection
- the hydraulic cross-section of the control valve can advantageously be significantly smaller compared to the large cross section of the main valve stage.
- the control valve can connect the system-side connection with a control connection of the valve main stage acting in the closing direction of the valve main stage and also with the memory-side connection. It is between the Control valve and the control terminal of the valve main stage on the one hand and the memory-side terminal on the other hand arranged at least a first throttle, which ensures a certain hydraulic separation between voted doctorem and memory-side connection and thus a safe opening of the valve main stage with open control valve, and with the control valve open Gradual filling of the memory allows, when closed
- control valve and filled accumulator pass the pressure prevailing at the accumulator-side port to the control port of the main valve stage, thus ensuring a safe closing of the main valve stage.
- Valve device formed which is also known as a "servo valve".
- a comparatively small control valve By means of a comparatively small control valve, a comparatively large hydraulic volume flow can be controlled, wherein advantageously the pressure present in the hydraulic accumulator is utilized.
- the first throttle may also be designed as a diaphragm or as another hydraulic element which is suitable for throttling a hydraulic flow.
- a throttle has the advantage over a diaphragm that the volume flow
- the device may have at least three operating states depending on the direction of the pressure difference and the electrical drive signal of the
- a first operating state allows the delivery of fluid from the system-side port to the storage-side port, that is, a hydraulic one connected to the storage-side port
- Storage can be filled with fluid or "charged". A prerequisite for this is that the hydraulic pressure during this condition on the
- system-side connection is greater than at the memory-side connection.
- the main valve stage in this case is in most configurations
- Hydraulic path from the system-side connection to the memory-side connection the charging volume flow which is generally desirable.
- a second operating state relates to the "holding" of the hydraulic pressure to the storage-side connection or in the hydraulic Memory (after filling).
- the hydraulic pressure at the memory-side connection is approximately the same or higher than at the system-side connection. This will be an at least temporary
- the hydraulic pressure at the control connection of the valve main stage corresponds approximately to the hydraulic pressure at the storage-side connection. This is achieved by the action of the first throttle. This results in both sides of a arranged in the valve main stage valve body in about the same hydraulic pressures.
- a - described below - spring which acts in the closing direction of the main valve stage, cause a defined locking of the main valve stage.
- the control valve is designed so that, for example, an electromagnet is de-energized while holding the hydraulic pressure and thus consumes no energy.
- the emptying of the hydraulic accumulator is carried out in a controlled manner by an actuation of the control valve, wherein the control valve is temporarily opened, and a pressure in a control region or at the control connection of the main valve stage is changed, preferably reduced.
- the main valve stage can subsequently open, as a result of which the accumulator-side connection and the system-side connection are hydraulically connected to a comparatively large flow cross-section.
- the delivery of fluid from the system-side connection to the storage-side connection can also be effected by a
- valve main stage remains locked, so closed the large hydraulic cross section, so that the flowing through the control valve in the hydraulic accumulator Fluid flow can be limited, and thus no inadmissible pressure drop occurs in the hydraulic system.
- valve main stage comprises a spring acting in the closing direction. This allows a valve in the valve
- Main stage sliding valve body and / or a displaceable piston are brought at any time in a defined position even at a low or no hydraulic pressure.
- the operating behavior of the valve main stage can be adapted to the respective requirements and hydraulic pressures.
- check valve which is arranged parallel to the first throttle and blocks to the control valve.
- Basic form of the device can in the first operating state the
- Open check valve when filling the hydraulic accumulator, so that in addition to the first throttle fluid with relatively little resistance can flow into the hydraulic accumulator.
- the flow area of the throttle can thus be made smaller. This has an advantageous effect in the third operating state when driving the main valve stage, in which then the fluid pressure at the control connection of the main valve stage can drop comparatively quickly and severely. As a result, a desired valve lift and / or a switching behavior of the main valve stage can be increased or improved.
- the control valve can build smaller.
- a further embodiment of the invention - again based on the described basic form of the device - provides that it comprises a second throttle and a check valve, which are arranged to each other in series and generally parallel to the valve main stage, wherein the check valve to the system-side port locks. Accordingly, that can
- a further embodiment of the device provides that it comprises a second throttle and a check valve which are arranged parallel to each other and in total between on the one hand the control valve and the valve main stage and on the other hand the system-side connection.
- the check valve is arranged so that it locks in the direction of the memory-side terminal.
- a further embodiment of the device provides that between the
- a filter is arranged.
- any dirt particles in the fluid can be filtered before they can reach the control valve.
- the reliability and the life of the device according to the invention can be further increased.
- the filter may for example be designed as a so-called "ring filter” and arranged to save space in the region of the control valve. Furthermore, it is provided that an opening cross section of the control valve is greater than a flow cross section of the first throttle. This ensures that the control of the valve main stage can be defined by the open control valve to empty the hydraulic accumulator.
- valve main stage can open when a pressure applied by the hydraulic pressure at the control port to the valve body of the valve body.
- Main stage acting force plus the force of the spring is smaller than one in the Opposite direction by the hydraulic pressure on the memory side
- connection caused force The pressure at the control port depends on the ratio of the open control valve in the direction of
- the device builds easier when the first throttle is a channel in the
- Valve body of the valve main stage wherein the channel remains open when seating the valve body on a sealing seat.
- the channel is preferably designed as an axial bore in the valve body or in the piston forming the valve body.
- valve main stage has a valve body with a conical sealing portion.
- a surface pressure on the sealing portion can be reduced and the fatigue strength of the valve main stage can thus be increased.
- the valve main stage has a valve body with a spherical sealing portion.
- the tightness of the valve main stage can be advantageously improved in the closed position.
- the associated valve seat is made conical, so that the valve main stage is executed overall according to a ball-and-cone principle.
- the sealing effect of the valve main stage can be improved, and leaks can be reduced.
- the valve main stage is easier to build when the valve body is integrally formed with a guide portion with which it is guided in a valve housing. As a result, the number of individual elements of the main valve stage can be reduced and costs reduced.
- valve body and a guide portion, with which it is guided in a valve housing are separate parts.
- the tasks "lead” and “densities” are advantageously divided into different parts of the valve main stage. These can thus be optimized separately, so that the function of the main valve stage can be improved.
- a spring is braced between the guide section and the valve body.
- the moving elements of the valve main stage can be brought into a defined position at any time.
- the spring is a compression spring.
- the valve main stage is further improved when a damping spring or an element with corresponding damping material properties (damping piece) is arranged between the guide section and the valve body.
- This can be provided in a simple manner an axially acting damping, whereby the function of the main valve stage improved, the operating noise can be lowered, and the fatigue strength can be increased.
- An embodiment of the invention provides that the main valve stage is designed as a pressure compensated slide valve. As a result, hydraulic forces acting on the piston or on the valve body in the axial direction can be substantially avoided, and the function of the main valve stage thereby improved.
- a stop element is arranged.
- a defined minimum distance between the guide portion and the valve body can be adjusted.
- Damping element is arranged, which can also limit an axial distance between the guide portion and the valve body. This can advantageously be set at the same time a minimum distance between the guide portion and the valve body, and also a hard stop of the valve body can be avoided on the guide portion.
- Opening cross-section of the control valve is smaller than an opening cross-section of Valve main stage.
- a fluid flow at a - controlled by the control valve - filled filling of the hydraulic accumulator can be set smaller than a fluid flow when emptying the hydraulic accumulator.
- a still further embodiment of the invention provides that a material of a sliding bearing, in which the guide portion can slide, in about a same thermal expansion coefficient as a material of the
- Figure 1 is a hydraulic system of an automatic transmission with a hydraulic accumulator
- Figure 2 shows a first embodiment of a device for controlling the
- FIG. 3A shows a second embodiment of the device
- FIG. 3B shows a further embodiment based on FIG. 3A
- FIG. 4 shows a third embodiment of the device
- Figure 5 shows a fourth embodiment of the device
- Figure 6 is a first schematic of the device in a sectional view
- Figure 7 is a second schematic of the device in a sectional view
- Figure 8 is a simplified schematic of a main valve stage in one
- Figure 9 shows an embodiment of the device and the hydraulic accumulator in a sectional view
- Figure 10 is a first schematic of a piston and a valve ball
- Figure 1 1 shows a second scheme of a piston and a valve ball
- Figure 12 is a third schematic of a piston and a valve ball
- Figure 13 is a fourth schematic of a piston and a valve ball
- Figure 14 is a functional diagram of the piston and the valve ball in a first state
- FIG. 15 shows the functional diagram of FIG. 14 in a second state
- FIG. 16 shows the functional diagram of FIG. 14 in a third state
- Figure 17 is an alternative to Figure 9 embodiment of the device in a sectional view
- Figure 18 is a first timing diagram for operating the device
- Figure 19 is a second timing diagram for operating the device
- Figure 20 is a third timing diagram for operating the device.
- Figure 21 is a schematic of a combined arrangement of a check valve and a throttle in a sectional view.
- FIG. 1 shows a simplified diagram of an arrangement of a hydraulic accumulator 10 in a hydraulic system 12 of an automatic transmission 14 of a Not explained in detail motor vehicle.
- the hydraulic accumulator 10, which in the present case is an accumulator 10, is by means of a device 20, which will be explained in more detail below, and via a hydraulic
- Connection 18 connected to the rest of the hydraulic system 16.
- Device 20 comprises a valve device 26 and can be actuated electromagnetically by a control and / or regulating device 21 of the motor vehicle by means of an output stage 22. This is shown symbolically by an arrow 24.
- the device 20 has a system-side connection A and a memory-side connection B for the exchange of fluid.
- the control and / or regulating device 21 may, for example, an engine control unit, a
- a hydraulic pump 28 a hydraulic filter 30 and a controller 32 for controlling the system pressure are arranged.
- the hydraulic pump 28 is fed from a reservoir 34, which is connected to an output of the regulator 32.
- a port 36 connects the described arrangement to the automatic transmission 14, which in the drawing of FIG. 1 is represented by a hydraulic control 38 and valves 40, clutches 42 and brakes 44 comprised thereof.
- the hydraulic system 12 is a closed system. Accordingly, it may be necessary to keep a quantity and a pressure of the fluid therein within certain limits. In particular, in the case of an automatic transmission of a motor vehicle which can be operated in a start-stop mode, the amount and the pressure of the fluid can change particularly strongly and rapidly.
- the pressure accumulator 10 serves primarily to store and provide hydraulic pressure and a certain amount of fluid when the hydraulic pump 28 was switched off.
- the device 20 and the hydraulic accumulator 10 are designed to allow an exchange of fluid between the hydraulic accumulator 10 and the rest of the hydraulic system 16, depending on an operating mode of the motor vehicle. In a normal driving operation of the motor vehicle works the
- Hydraulic pump 28 and allows the hydraulic accumulator 10 with fluid to fill. In a stop operation of the motor vehicle, however, the hydraulic pump 28 does not work. Therefore, for example as a result of leaks, pressure losses in the hydraulic system 12 may occur. Shortly before and / or during a start phase of the internal combustion engine of the motor vehicle following the stop mode, fluid can be introduced into the remaining hydraulic system 16 from the hydraulic accumulator 10 by means of the device 20. This can be done comparatively quickly and with low energy consumption. If subsequently by the action of the
- Hydraulic pump 28 a required operating pressure in the hydraulic system 12 has been reached, conversely, the hydraulic accumulator 10 can be refilled from the rest of the hydraulic system 16. This can be done comparatively slowly.
- the hydraulic accumulator 10 of FIG. 1 can be designed as a spring-piston accumulator, as a gas piston accumulator, or as a gas membrane accumulator with a barrier layer.
- FIG. 2 shows the device 20 for controlling the hydraulic accumulator 10 of the hydraulic system 12 in a first basic embodiment.
- the device 20 comprises a 2/2-control valve 52 ("pilot valve"), which is actuated by means of an electromagnet 54, and a valve
- Main stage 56 having a first hydraulic control port X which is hydraulically connected to a port of the control valve 52.
- the control valve 52 and the valve main stage 56 together form the valve device 26.
- the memory-side terminal B of the device 20 is on the one hand with the
- Opening direction acts, connected, and the system-side terminal A of the device 20 is on the one hand with the rest of the hydraulic system 16 and
- control valve 52 hydraulically connected to the control valve 52 and the valve main stage 56. Furthermore, between the control valve 52 and dem
- Control terminal X of the valve main stage 56 and the memory-side terminal B a first throttle 60 is arranged.
- a hydraulic pressure at the system-side port A is greater than a hydraulic pressure at memory-side connection B.
- the solenoid 54 is not energized, the control valve 52 is thus closed.
- the same relatively low pressure prevails. This may, for example, correspond to a normal initial driving operation of the motor vehicle as long as the hydraulic accumulator 10 is not or only partially filled with fluid.
- Valve main stage 56 is locked by the action of a valve spring 58.
- control valve 52 can open so that the fluid can flow from the system-side connection A via the open control valve 52 and the first throttle 60 to the storage-side connection B.
- the hydraulic pressure at the system-side port A may be greater than, equal to or less than the hydraulic pressure at the accumulator-side port B. This can
- the electromagnet 54 is de-energized, the
- Control valve 52 is closed.
- the valve main stage 56 is at the second control terminal Y by the pressure at the memory-side terminal B in
- valve spring 58 acts on the valve main stage 56 in the direction of rotation, which therefore remains locked. The amount of fluid stored in the hydraulic accumulator 10 is thus kept ready for any subsequent emptying operation.
- the hydraulic accumulator 10 is at least partially filled, and the hydraulic pressure at the accumulator side port B is greater than the hydraulic pressure at the system-side port A. This may correspond for example to the stop phase of the motor vehicle, in which the hydraulic pump 28 does not work and as a result of leaks the
- Pressure in the rest of the hydraulic system 16 may be comparatively low. If a starting phase of the internal combustion engine takes place in this state, the electromagnet 54 is energized shortly before and / or during the start, so that the control valve 52 opens. As a result of the connection of the system-side connection A to the first control connection X, the pressure drops at the latter, so that the main valve stage 56 is opened by the higher pressure prevailing at the second control connection Y (corresponding to the pressure prevailing at the control-side connection B).
- the opening cross section of the control valve 52 is sized larger than the flow area of the first throttle 60, so with respect to the
- Control port X flow more fluid than can flow, and thus the pressure at the first control port X remains low.
- the valve main stage 56 opens so that fluid can flow from the memory-side terminal B to the system-side terminal A via the valve main stage 56.
- the hydraulic accumulator 10 is relatively quickly and at least partially emptied, whereupon the pressure in the rest of the hydraulic system 16 increases accordingly. This ensures that after the start of the internal combustion engine, the required hydraulic pressure for the operation of the rest of the hydraulic system 16 is present.
- the emptying of the hydraulic accumulator 10 ends when a pressure equalization has taken place between the accumulator-side connection B and the system-side connection A, or when the electromagnet 54 is switched off.
- Valve main stage 56 where "p" are the respective hydraulic pressures and “A” are the respective hydraulically effective areas. The signs of the magnitudes are chosen so that when the sum shown in the formula is less than zero, the main valve stage 56 opens.
- FIG. 2 is exemplary in a motor vehicle, and the device 20 is also used in other - stationary or mobile - hydraulic systems 12 in which an exchange of fluid in a hydraulic accumulator 10 is to be controlled can be.
- FIG. 3A shows, based on the representation of FIG. 2, a further one
- Control valve 52 locks out.
- a filter 64 is arranged in the hydraulic connection between the system-side port A and the control valve 52.
- the check valve 62 can open, so that in addition to the first throttle 60 fluid flows into the hydraulic accumulator 10 with low flow resistance. This makes it possible to perform the first throttle 60, in comparison to the device 20 according to the figure 2, with a smaller flow cross-section.
- the filling can be done thanks to the
- Control valve 52 is sized larger than the flow cross-section of the first throttle 60, so that with respect to the control port X flow more fluid than can flow. As a result, the pressure in the control area remains so low that the main valve stage 56 can open.
- the throttle 60 may be made comparatively small. This results in additional advantageous for the device 20 of Figure 3A
- Control terminal X or in the control area of the valve main stage 56 may be comparatively low. As a result, a desired valve lift and / or a switching behavior of the main valve stage 56 can be increased or improved. Likewise, the control valve 52 can build smaller, and the
- Dimensioning of the main valve stage 56 can be designed to meet production requirements.
- check valve 62 and the throttle 60 may be designed as a common element, for example by means of an axial bore or groove in a valve body or in a valve seat of the
- FIG. 3B shows an embodiment of the invention based on FIG. 3A
- Device 20 In addition to Figure 3A, the device 20 of Figure 3B in the hydraulic connection between the control valve 52 and the
- Filter 64 an additional check valve 63 and a to the additional check valve 63 in parallel throttle 65.
- the check valve 63 may lock to the system-side port A. This results in further possibilities to the between the system-side terminal A and the control terminal X of the valve main stage 56 in a respective Operating state resulting volume flows or pressure differences to influence or adjust.
- FIG. 4 again based on the representation of FIG. 2, shows a further embodiment of the device 20, in which a hydraulic connection parallel to the valve main stage 56 is arranged between the system-side connection A and the memory-side connection B, which second throttle 66 and a check valve 68 arranged in series therewith, which blocks to the system-side port A, comprises.
- the check valve 68 can open. In this way - with a corresponding pressure difference - the hydraulic accumulator 10 via the second throttle 66 continuously and regardless of the position of
- Control valve 54 are filled, wherein the strength of the fluid flow through the flow area of the second throttle 66 is limited. Actuation of the control valve 52 is therefore not required.
- FIG. 5 again based on the representation of FIG. 2, shows a further embodiment of the device 20 in which, in series with the system-side connection A, a parallel connection of the second throttle 66 and the second
- Check valve 68 is arranged, wherein the check valve 68 blocks to the memory-side terminal B out.
- the system-side port A is further defined at the hydraulic connection of the control valve 52 and the valve main stage 56, and it is in the drawing of Figure 5 in addition an interface A1 below the second throttle 66 and of the check valve 68 defined in the direction of the rest of the hydraulic system 16.
- the device 20 thus also includes the interface A1.
- the filling of the hydraulic accumulator 10 is similar to the representation of Figure 2, with the difference that the fluid flow is additionally throttled via the second throttle 66.
- the emptying of the hydraulic accumulator 10 takes place again in a similar way to FIG. 2, wherein the check valve 68 opens and the fluid flow to the system-side port A can flow unhindered.
- FIG. 6 shows an embodiment of the device 20 together with the hydraulic accumulator 10 in a simplified sectional representation. At the top
- the hydraulic accumulator 10 is partially shown, which can exchange fluid with the rest of the hydraulic system 16 via the system-side port A in the right area of the drawing.
- the hydraulic reservoir 10 is closed on all sides and has only the memory-side terminal B.
- a housing 70 is shown, the
- a valve body 72 which is rigidly coupled to a piston 74 via a piston rod 76, is vertically displaceable in FIG. 6 in a fluid-tight guide 78.
- the control valve 52 which can be actuated by the electromagnet 54 is arranged, which can block or open a hydraulic connection 80 between the system-side connection A and a control region 82 of the valve main stage 56 belonging to the control connection X.
- the control valve 52 In the de-energized state, the control valve 52 is locked by the force of a coil spring (not numbered).
- the first throttle 60 is arranged in the left region of the drawing of FIG. 6 in a further hydraulic connection 84 between the hydraulic accumulator 10 and the control region 82.
- valve body 72 has an upper end position in which it forms an opening of the hydraulic accumulator forming the accumulator-side port B.
- valve 10 closes by means of an annular sealing element 86.
- the valve spring 58 is disposed between the piston 74 and a lower portion of the housing 70 in the drawing so as to urge the piston 74 in the drawing upward in the closing direction of the valve main stage 56.
- a fluid channel 88 connects an upper pressure chamber 90 of the piston 74 in the drawing with the system-side connection A and allows a corresponding
- a hydraulic pressure at the system-side port A is greater than a hydraulic pressure at
- hydraulic storage 10 can flow.
- the hydraulic accumulator 10 is filled as long as the electromagnet 54 is energized.
- the control valve 52 After the end of the energization blocks the control valve 52, whereupon the pressure in the control region 82 can assume approximately the pressure of the located in the hydraulic accumulator 10 fluid.
- the electromagnet 54 is not energized.
- the hydraulic accumulator 10 is at least partially filled, and the hydraulic pressure at the accumulator side port B is greater than the hydraulic pressure at the system-side port A. Wrd the electromagnet 54 is energized, so from the control region 82 fluid over the hydraulic connection 80 to the system-side port A flow. Subsequently, the pressure in the control portion 82 decreases, so that the upward in the drawing hydraulic force in the control portion 82 is smaller than the downward in the drawing hydraulic force on the valve body 72 at the memory-side terminal B. Then opens the valve main stage 56, whereupon fluid can flow from the hydraulic accumulator 10 to the system-side port A, so that the hydraulic pressure in the rest of the hydraulic system 16 can rise.
- FIG. 7 shows a further embodiment of the device 20 as
- valve main stage 56 is a hydraulic connection between the system-side terminal A and the
- annular groove 94 is sealed on both sides by means of annular grooves (without reference numeral) in the outer circumferential surface of the piston 74 arranged annular sealing elements 86.
- Drawing is the piston 74 - supported by the valve spring 58 - struck on a front-side annular stop 96.
- the stop 96 encloses a second control terminal Y forming fluid space 98 which is connected via a hydraulic connection 100 to the memory-side terminal B.
- control valve 52 opens so that fluid, similar to FIG. 6, is removed from the system-side connection A via the hydraulic connection 80, the control region 82
- Throttle 60, the hydraulic connection 84, the fluid space 98 and the hydraulic connection 100 can flow to the storage-side port B, so that the memory is filled.
- the electromagnet 54 is again energized. Thereupon, the pressure in the control region 82 may decrease, so that the piston 74, because of the memory-side terminal B (or the second control port Y) of higher pressure with respect to the system-side port A (or the first control port X), against the force of
- Valve spring 58 can be moved in the drawing to the left. In this case, through the annular groove 94, a hydraulic connection between the
- the valve main stage 56 is thus opened with a comparatively large cross section until a pressure equalization between the hydraulic accumulator 10 (not shown) and the rest of the hydraulic system 16 (also not shown), or until the solenoid 54 is turned off.
- FIG. 8 shows a further embodiment of the main valve stage 56 in a greatly simplified sectional view.
- the main valve stage 56 is designed essentially rotationally symmetrical with respect to a longitudinal axis 101.
- the piston 74 is vertically displaceable in the drawing of Figure 8.
- An upper end section of the piston 74 in FIG. 8 forms the valve body 72, which is conical in FIG.
- the piston 74 is in an uppermost position in the drawing, so that the valve body 72 is pressed against a valve seat 102.
- the system-side connection A is hydraulically separated from the storage-side connection B, and thus the main valve stage 56 is blocked.
- control region 82 which can exchange fluid via the control connection X.
- the main valve stage 56 remains initially locked, as by means of the throttle 60, which is designed here as an axial channel 93 in the piston 74, a pressure equalization on both sides of the piston 74 can take place as long as there is no exchange of fluid via the control port X, and the piston 74 is pushed by the force of the valve spring 58 in the direction of the closed position to the top.
- Figure 9 shows one of the control and / or regulating device 21 of
- Motor vehicle electrically operated device 20 which controls the access to the hydraulic accumulator 10, in a sectional view.
- the not shown in the drawing upper part of the hydraulic accumulator 10 is closed pressure resistant.
- the hydraulic arrangement of the elements arranged therein as well as the mode of operation essentially correspond to the device 20 shown in FIG.
- the device 20 comprises the housing 70, in which a number of elements are arranged.
- the device 20 includes, inter alia, the following elements: a plug 104, an electrical contact 106, and the solenoid 54, which can operate the control valve 52.
- the control valve 52 comprises a valve ball 108 arranged in an armature 107 and a sealing disk 110.
- the main valve stage 56 is arranged.
- the piston 74 by means of a sliding bearing 1 13 13 slidably disposed in the direction of the longitudinal axis.
- the system-side connection A is arranged on the left, which is structurally integrated with the plug 104 in a cover 1 14.
- a channel 1 16 connects the system-side port A, inter alia, with the valve main stage 56.
- the hydraulic connection 80 connects the channel 1 16 with the control valve 52.
- two in the housing 70 with respect to the longitudinal axis 101 transversely running bores are present are caulked fluid-tight by means of sealing balls 118 at outer portions of the housing 70.
- the first throttle 60 is designed as an axial passage 93 by means of a longitudinal bore in the piston 74.
- the valve spring 58 is disposed in a cylindrical cavity of the piston 74 and pushes the piston 74 in the drawing to the right against the conical valve seat 102.
- An associated sealing portion 103 on the piston 74 has an approximately hemispherical geometry.
- valve spring (without reference numeral) of the control valve 52 pushes the armature 107 together with the valve ball 108 without energizing the
- Electromagnet 54 in the direction of the sealing disc 110, so that the control valve
- the device 20 of Figure 9 has essentially three main leakage paths. First at the sealing seat of the control valve 52, secondly at the valve seat 102 of the valve main stage 56, and thirdly via the formed between the piston 74 and the sliding bearing 1 13 annular gap.
- the gap can be as a
- Gap seal be performed, with a radial clearance of, for example, +/- 20 ⁇ may be suitable.
- the apparatus 20 illustrated in FIG. 9 can assist the already mentioned start-stop function of the internal combustion engine of the motor vehicle by virtue of a fluid exchange between the hydraulic system 12 of the motor vehicle
- Automatic transmission 14 and the hydraulic accumulator 10 can be performed controlled.
- FIG. 10 shows a schematic sectional view in a partial sectional view
- Embodiment of the piston 74 of the valve main stage 56 The illustrated elements are substantially rotationally symmetrical to the longitudinal axis 101 executed.
- the piston 74 comprises a guide portion 120, which can slide in the sliding bearing 113.
- a Stop element 122 is arranged, which has a stop surface 124 to which a valve ball 126 can strike.
- the valve spring 58 is arranged radially around the stop element 122.
- the functions "guiding” and “sealing” are subdivided into separate elements, namely the guide section 120 and the valve ball 126.
- the stop element 122 can reduce the operating noise of the valve main stage 56 and limit the opening cross-section of the main valve stage 56 with appropriate design.
- the arrangement according to FIG. 10 has no longitudinal bore and thus no integrated first throttle 60.
- FIG. 11 shows a further embodiment of the piston 74 in a sectional view.
- the guide portion 120 which can slide in the sliding bearing 1 13 in the direction of arrow 128, is in the present case designed as a cylindrical sleeve 120.
- the sleeve 120 has an opening through which the valve spring 58 can exit and, for example, be supported on a section of the housing 70 or the sealing disk 110.
- the plain bearing 1 13 and other arranged in the vicinity of the piston 74 elements or housing sections are not shown in Figure 11.
- the sleeve 120 acts on the valve ball 126 only in the direction of the arrow 128, so that the valve ball 126 can have a clearance perpendicular to the arrow 128.
- the seating of the valve ball 126 on the valve seat 102 which is not shown in FIG. 11, can be improved.
- FIG. 12 shows a further embodiment of the piston 74 in one embodiment
- the guide portion 120 is in turn designed as a cylindrical sleeve 120 which opens in the drawing to the right to the valve ball 126 out, the valve spring 58 is supported on an inner region of the sleeve 120 and can press directly on the valve ball 126.
- the remaining characteristics of the piston 74 are comparable to FIG. FIG. 13 shows a further embodiment of the piston 74, based on FIG. 10.
- a damping spring 130 is arranged in the direction of the valve ball 126 in an end-side recess of the stop element 122. Thereby, the function of the piston 74 and the valve main stage 56 can be further improved.
- FIG. 14 shows the piston 74 of the main valve stage 56 in the embodiment according to FIG. 10 together with the elements surrounding the piston 74 in a partial sectional illustration.
- Shown in Figure 14 is a ground state in which the piston 74 is pressed in the drawing to the left against the sealing disc 1 10, and the
- Valve ball 126 is pressed to the right on the valve seat 102. This is indicated in the drawing by arrows.
- valve spring 58 it is achieved that the elements of the main valve stage 56 can assume a defined position in each operating state.
- FIG. 15 shows the main valve stage 56 of FIG. 14 during filling of the hydraulic accumulator 10, not shown in the drawing, and in the case of FIG
- valve main stage 56 corresponds to those of Figure 14, so that their reference numerals for the sake of simplicity are not repeated here.
- control valve 52 (not illustrated) is opened so that fluid can flow into the control region 82 of the piston 74 or the guide section 120 via the control connection X.
- the piston 74 presses by means of
- the control valve 52 (not shown) is closed.
- the elements retain the position shown in FIG. FIG. 16 shows the main valve stage 56 of FIG. 14 when emptying the hydraulic accumulator 10 to dispense fluid into the rest of the hydraulic system 16.
- the (not shown) control valve 52 is open, so that the valve ball 126 and also the piston 74 are pressed in the drawing to the left as a result of acting on the valve ball 126 from the memory side port B hydraulic pressure, so that the main valve stage 56th opens and fluid can flow in the direction of a line 132 from the memory-side terminal B to the system-side terminal A.
- Figure 17 shows a further embodiment of the device 20 - based on the illustrations of Figures 14 to 16 - in a sectional view. The one in the left
- Stop element 122, the valve spring 58 and the valve ball 126 correspond to the arrangement according to FIG. 10.
- the control region 82 of the valve main stage 56 is shown in FIG. 17 with the accumulator-side connection B via the hydraulic connection 83 and via a check valve 134 arranged therein to the control area 82 locks out, connected.
- the check valve 134 comprises a valve ball 136 and a valve spring 138.
- the connection of the control valve 52 facing away from the control port X is connected to the system side
- Port A is connected via a hydraulic connection 80 and an annular filter 64 for filtering the fluid.
- valve ball 126 is a standard component and is guided in the present case by extending in the direction of the longitudinal axis 101 webs in the housing 70.
- the webs are indicated in the drawing only.
- Housing 70 may be injection molded from plastic, such as a plastic of the type PA66GF30.
- the sliding bearing 1 13 is made for example of a material "BP25" or “PTFE” in an injection molding process, and can be pressed into a portion of the housing 70.
- the valve ball 126 can along in
- the guide portion 120 may be made of steel, for example, and ground on the surfaces subject to sliding friction, for example by means of a so-called “center-less” method. In this case, a fit accuracy of, for example, +/- 20 ⁇ can be achieved.
- the check valve 62 with integrated first throttle 60 can be pressed into the hydraulic connection 84 of FIG. 17.
- a disc of the check valve 62 which causes the blocking of the check valve 62 in place of a valve ball 136, are produced as a stamped-stamped part.
- sealing disc 110 made of plastic in a
- the annular filter 64 may be pressed or pressed into or on the sealing disc 110.
- a sealing weld can also be carried out by means of an ultrasonic method, a rubbing method or a laser welding method.
- the control valve 52 may be press fit into a portion of the housing 70 and / or a portion of the solenoid 54.
- the cover 1 14 may be made of a same material as the housing 70, and attached thereto by pressing or locking. Additionally or alternatively, the lid 1 14 also by means of a
- Ultrasonic method, a rubbing method or a laser welding method to be attached to the housing 70. This may be necessary, for example, if complete tightness is required.
- a standardized interface suitable for a present design of the hydraulic accumulator 10 can be used.
- the hydraulic reservoir 10 may be pressed or latched onto the device 20, for example.
- valve spring 58 the first throttle 60, the second throttle 66 and the stopper 122 depending on requirements of the
- Hydraulic system 12 and / or the automatic transmission 14 are dimensioned.
- the strength and / or duration of the driver 142 may depend on characteristics of the control valve 52 and / or requirements for
- Operation of the automatic transmission 14 can be selected.
- the fluid flows, the hydraulic pressures and / or the filling amount of the hydraulic accumulator can be flexibly taken into account, in particular with respect to a start-stop function of the internal combustion engine.
- FIGS. 18 to 20 show three timing diagrams for explaining the function of the device 20 according to FIG. 17, whereby also the ones shown there are shown
- time diagrams are plotted over a time axis t and have the same time scale to each other.
- Figure 18 shows a diagram with a delivery pressure 140 of the hydraulic pump 28, and a drive 142 of the control valve 52. At a time t1, the hydraulic pump 28 begins to promote, after which
- Delivery pressure 140 increases and then settles on an operating pressure 144.
- the solenoid 54 of the control valve 52 is energized, so that fluid from the system-side port A via the open control valve 52 in the control region 82 of the main valve stage 56 can flow.
- the check valve 134 opens, so that the fluid can continue to flow to the storage-side port B and thus fill the hydraulic accumulator 10.
- the control valve 52 blocks. Subsequently, the hydraulic pump 28 is turned off, for example in a stop phase of Internal combustion engine. At a time t4, the delivery pressure 140 is zero, and the hydraulic pressure in the hydraulic system 12 becomes smaller, for example because of leakages.
- control 142 of the control valve 52 is effected by energizing the electromagnet 54 for a comparatively short period of time in which fluid can flow from the hydraulic accumulator 10 back into the rest of the hydraulic system 16 at a comparatively high flow rate.
- FIG. 19 shows at the same time as FIG. 18 a deflection 146 of the valve ball 126 and a deflection 148 of the piston 74 or of the guide section 120 in the direction of the longitudinal axis 101.
- a reference line 150 means seating on the valve seat 102, and with respect to the valve ball 126 for the piston 74 sitting on the left in the drawing of Figure 17 stop on the
- FIG. 20 shows, at the same time as FIGS. 18 and 19, a reservoir pressure 152 in the hydraulic reservoir 10, which in the present case is designed as a piston-spring reservoir, and a volume flow 154 characterizing the flow velocity.
- the positive value range above a zero line 156 means for the hydraulic flow Memory 10 one according to the
- FIG. 21 shows an embodiment, suitable for FIG. 5, of a combined arrangement 158 of the second throttle 66 and of the check valve 68.
- a valve housing 159 comprises the system-side connection A and the
- Interface A1 in the direction of the rest of the hydraulic system 16.
- valve body 72 In the valve housing 159, the valve body 72 is arranged in the form of a conical disk, which in the direction of a longitudinal axis 162 by means of a valve spring 164 can be pressed onto a conical valve seat 166.
- the valve body 72 has an axial aperture 168, through which fluid can flow even in a locked valve. A flow cross section of the orifice 168 limits a possible fluid flow.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Control Of Transmission Device (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Abstract
Es wird eine Vorrichtung (20) zur Steuerung eines hydraulischen Speichers (10) eines Hydrauliksystems (12) beschrieben, beispielsweise eines Fahrzeuggetriebes (14), mit einer Ventileinrichtung (26), welche einen speicherseitigen Anschluss (B) der Vorrichtung (20) mit einem systemseitigen Anschluss (A) verbinden und von ihm trennen kann, wobei die Ventileinrichtung (26) mindestens eine Ventil-Hauptstufe (56), welche hydraulisch zwischen speicherseitigem Anschluss (B) und systemseitigem Anschluss (A) angeordnet ist und durch ein Beaufschlagungsmittel, vorzugsweise den hydraulisch am speicherseitigen Anschluss (B) herrschenden Druck, in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird, und ein elektrisch betätigtes Steuerventil (52) umfasst, welches den systemseitigen Anschluss (A) mit einem in Schließrichtung der Ventil-Hauptstufe (56) wirkenden Steueranschluss (X) der Ventil-Hauptstufe (56) und mit dem speicherseitigen Anschluss (B) verbinden kann, wobei zwischen dem Steuerventil (52) und dem speicherseitigen Anschluss (B) mindestens eine erste Drossel (60) angeordnet ist.
Description
Beschreibung Titel
Vorrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Speichers eines
Hvdrauliksvstems
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Vom Markt her bekannt sind so genannte Start-Stopp-Funkionen für
Kraftfahrzeuge, mittels welcher die Brennkraftmaschine bei Stillstand des Fahrzeugs durch ein Steuergerät automatisch abgeschaltet werden kann. Daraus kann sich eine Einsparung von Kraftstoff in einem Bereich von etwa 3% bis etwa 5% ergeben.
Automatische Getriebe wie beispielsweise ein Stufenautomat, ein
Doppelkupplungsgetriebe oder kontinuierlich variable Getriebe, werden in der Regel hydraulisch angesteuert und benötigen zum Betrieb einen hydraulischen Druck und einen hydraulischen Volumenstrom. Dieser wird von einer
mechanischen - das heißt von der Brennkraftmaschine angetriebenen - Pumpe bereit gestellt, wobei die Pumpe durch die lineare Abhängigkeit des
Volumenstroms von der Drehzahl und wegen vorgehaltener Reserven zur Berücksichtigung der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine und einer eventuell hohen Öltemperatur in der Regel überdimensioniert ausgeführt wird.
Ein Systemdruck-Regler stellt einen konstanten hydraulischen Druck in dem automatischen Getriebe ein, und eine überschüssige Menge an Fluid wird in einen Tank oder Speicher zurück geleitet. Es sind Lösungen bekannt, bei denen die Pumpe mechanisch variabel ausgeführt ist (z.B. mittels einer Verstellung der Exzentrizität einer Flügelzellenpumpe), was zu Kraftstoff-Einsparungen führen kann.
Bei stehender Brennkraftmaschine während der Stopp-Phase und stehender Hydraulikpumpe wird das Getriebe möglicherweise nicht mehr mit einem genügenden Druck beziehungsweise genügendem Volumenstrom versorgt. Da der Hydraulikkreis gewisse Leckagen aufweist, werden die Kupplungen und Bremsen durch Rückstellfedern in eine drucklose (das heißt in der Regel geöffnete) Position gebracht.
Bei Wiederstart der Brennkraftmaschine dauert es eine gewisse Zeit, bis die mechanische Pumpe wieder genügend Druck erzeugt. Dies führt zu einem entsprechenden Zeitversatz, bis ein Anfahrdrehmoment über die Kupplungen übertragen werden kann. Zum anderen können sich unerwünschte
Momentensprünge ergeben, wenn die Kupplungen unkontrolliert schließen oder durchrutschen. Desweiteren sind diese Kupplungen in der Regel nicht für die dabei auftretenden Belastungen ausgelegt.
Um dies zu beheben, kann eine elektrisch bedarfsgerecht angesteuerte Ölpumpe eingesetzt werden, die dauernd oder kurz vor dem Start der Brennkraftmaschine das Öl bzw. das Hydraulikfluid in dem Getriebe passend ergänzt. Eine alternative Lösung ist der Einsatz einer Speicherkomponente. Diese hat die Aufgabe, kurz vor und/oder bei dem Start der Brennkraftmaschine eine fehlende Menge Öl ins Getriebe abzugeben, um die Leitungen und das Getriebe bzw. die Kupplungen zu befüllen.
Es ist weiterhin eine Lösung bekannt, bei der ein Feder-Kolbenspeicher - beispielsweise mit einer Speichergröße von in etwa 100ml (Milliliter) mechanisch während der Stopp-Phase in gefülltem Zustand rastiert wird, und der während des normalem Fahrbetriebs durch die Hydraulikpumpe geladen wird. Dabei kann der Ladezeitpunkt nicht beeinflusst werden, da über eine Befülldrossel abhängig vom Druck der Pumpe bereits kurz nach dem Motorstart (das heißt, bei niedrigen Drehzahlen) Fluid vom Getriebe-Hydraulikkreis in den Speicher fließt.
Während der Stopp-Phase der Brennkraftmaschine wird ein Hubmagnet eines den Fluidaustausch kontrollierenden Ventils bestromt. Vor und während des Wiederstarts der Brennkraftmaschine, wenn die Drehzahl kontinuierlich steigt, wird die Rastierung gelöst, indem der Hubmagnet stromlos geschaltet wird, wodurch ein hydraulischer Druck und eine passende Menge an Fluid für das
Getriebe bereit gestellt werden. Dabei werden die leergelaufenen Kavitäten des Hydraulikkreises befüllt, so dass der Druckaufbau durch die mechanische Pumpe rasch erfolgen und das Kraftfahrzeug ohne eine merkliche Verzögerung losfahren kann.
Eine allgemeine Lösung stellt die Kombination z.B. eines beliebigen
Hydraulikspeichers (beispielsweise Gas-Kolben-Speicher, Feder-Kolben- Speicher, Gas-Membran-Speicher mit Sperrschicht ) in Verbindung mit einem elektro-hydraulischen Ventil (etwa ein 2/2 -Wegeventil) dar. Dabei wird der Speicher während des normalem Fahrbetriebs durch die Getriebeölpumpe mit Fluid geladen. Während der Stopp-Phase hält der Speicher das Fluid gespeichert und kann dieses kurz vor und/oder während der Start-Phase wieder an das Getriebe bzw. das hydraulische System abgeben.
Es sind hohe Anforderungen an das Ventil hinsichtlich Dichtigkeit,
Verschmutzung des Fluids (Mediums), und den erforderlichen Durchfluss zu erfüllen. Beispielsweise kann es gefordert sein, einen Durchfluss von 30 Litern je Minute für eine Zeit von 200 ms (Millisekunden) zu erreichen. Beim Laden des Speichers ist weiterhin zu beachten, dass der Volumenstrom begrenzt wird, beispielsweise auf etwa 3 Liter je Minute, damit der Druck im Getriebesystem durch den„fehlenden" Volumenstrom nicht einbricht oder die mechanische Getriebeölpumpe gegebenenfalls größer dimensioniert werden müsste.
Aus diesem Fachgebiet sind beispielsweise die folgenden Dokumente bekannt: DE 10 2006 041 899 A1 , DE 10 2006 014 756 A1 , DE 10 2006 014 758 A1 , JP 10250402 A, US 5 293 789 A1 , EP 1 265 009 B1 , US 20050096171 A1 , EP 1 353 075 A2 und JP 2007138993 A.
Offenbarung der Erfindung
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die
Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass ein hydraulischer Speicher eines Hydrauliksystems, insbesondere in automatischen Getrieben, zur Durchführung einer Start-Stopp-Funktion einer Brennkraftmaschine kontrolliert befüllt und entleert werden kann, wobei der beanspruchte Bauraum, der Verschleiß und die Anfälligkeit gegen Verschmutzungen gering sind und ein elektrischer
Energieverbrauch niedrig ist. Insbesondere kann die Vorrichtung so ausgeführt werden, dass während einer Stopp-Phase der Brennkraftmaschine keine elektrische Energie zum Halten des hydraulischen Speicherdrucks erforderlich ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet zuverlässig und kostengünstig und kann vergleichsweise einfach gefertigt werden. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass ein hydraulischer Speicher eines Hydrauliksystems, etwa für industrielle Hydraulikanwendungen oder in der Automobiltechnik - wie beispielsweise für den Motorölkreislauf oder das
Fahrzeuggetriebe - kontrolliert befüllt und entleert werden soll. Dies kann auch als eine richtungsabhängige "Volumenstromsteuerung" bezeichnet werden. Dazu wird erfindungsgemäß eine Ventileinrichtung mit einem elektromagnetisch betätigbaren Steuerventil und einer davon ansteuerbaren Ventil-Hauptstufe (beispielsweise in Form eines Schaltventils) verwendet. Dabei übernimmt eine in dem Hydrauliksystem vorhandene Druck- bzw. Volumenstromquelle
(beispielsweise eine mechanisch angetriebene Pumpe) das Befüllen des
Speichers.
Die Vorrichtung umfasst einen speicherseitigen Anschluss und einen
systemseitigen Anschluss. Die Ventil-Hauptstufe ist hydraulisch zwischen dem speicherseitigen Anschluss und dem systemseitigen Anschluss angeordnet, und wird vorzugsweise durch den am speicherseitigen Anschluss herrschenden
Druck in Öffnungsrichtung beaufschlagt. Kennzeichnend ist, dass der
hydraulische Querschnitt des Steuerventils in vorteilhafter Weise deutlich kleiner sein kann im Vergleich zum großen Querschnitt der Ventil-Hauptstufe. Das Steuerventil kann den systemseitigen Anschluss mit einem in Schließrichtung der Ventil-Hauptstufe wirkenden Steueranschluss der Ventil-Hauptstufe und ebenso mit dem speicherseitigen Anschluss verbinden. Dabei ist zwischen dem
Steuerventil und dem Steueranschluss der Ventil-Hauptstufe einerseits und dem speicherseitigen Anschluss andererseits mindestens eine erste Drossel angeordnet, welche bei geöffnetem Steuerventil für eine gewisse hydraulische Trennung zwischen steuerseitigem und speicherseitigem Anschluss und somit ein sicheres Öffnen der Ventil-Hauptstufe sorgt, und bei geöffnetem Steuerventil ein allmähliches Befüllen des Speichers ermöglicht, bei geschlossenem
Steuerventil und gefülltem Speicher dagegen den am speicherseitigen Anschluss herrschenden Druck zum Steueranschluss der Ventil-Hauptstufe hindurchlässt und so für ein sicheres Schließen der Ventil-Hauptstufe sorgt. Mit dieser
Anordnung wird eine Grundform für eine hydraulisch vorgesteuerte
Ventileinrichtung gebildet, die auch als "Servoventil" bekannt ist. Dadurch kann mittels eines vergleichsweise kleinen Steuerventils ein vergleichsweise großer hydraulischer Volumenstrom gesteuert werden, wobei vorteilhaft der in dem hydraulischen Speicher vorhandene Druck ausgenutzt wird. Die erste Drossel kann auch als Blende oder als ein sonstiges hydraulisches Element, welches geeignet ist, einen Hydraulikstrom zu drosseln, ausgeführt sein. Eine Drossel weist gegenüber einer Blende den Vorteil auf, dass der Volumenstrom
vergleichsweise unabhängig von der Temperatur des Fluids begrenzt werden kann.
Die Vorrichtung kann mindestens drei Betriebszustände abhängig von der Richtung der Druckdifferenz und des elektrischen Ansteuersignais des
Steuerventils aufweisen. Ein erster Betriebszustand ermöglicht das Fördern von Fluid von dem systemseitigen Anschluss zu dem speicherseitigen Anschluss, das heißt, ein an dem speicherseitigen Anschluss angeschlossener hydraulischer
Speicher kann mit Fluid befüllt oder "geladen" werden. Eine Voraussetzung dafür ist, dass der hydraulische Druck während dieses Zustands an dem
systemseitigen Anschluss größer ist als an dem speicherseitigen Anschluss. Die Ventil-Hauptstufe ist in diesem Fall bei den meisten Ausgestaltungen
geschlossen, das Steuerventil geöffnet. Dabei begrenzt der hydraulische
Querschnitt des Steuerventils und weiterer hydraulischer Elemente im
Hydraulikpfad vom systemseitigen Anschluss zu dem speicherseitigen Anschluss den Lade-Volumenstrom, was im Allgemeinen erwünscht ist.
Ein zweiter Betriebszustand betrifft das "Halten" des hydraulischen Drucks dem speicherseitigen Anschluss beziehungsweise in dem hydraulischen
Speicher (nach einem Befüllen). Vorzugsweise ist dabei der hydraulische Druck an dem speicherseitigen Anschluss in etwa gleich oder höher als an dem systemseitigen Anschluss. Damit wird eine zumindest vorübergehende
Speicherung von Fluid ermöglicht. Von Bedeutung ist, dass bei gesperrtem Steuerventil der hydraulische Druck am Steueranschluss der Ventil-Hauptstufe in etwa dem hydraulischen Druck an dem speicherseitigen Anschluss entspricht. Dies wird durch die Wirkung der ersten Drossel erreicht. Damit ergeben sich beiderseits eines in der Ventil-Hauptstufe angeordneten Ventilkörpers in etwa gleiche hydraulische Drücke. In diesem Zustand kann eine - weiter unten beschriebene - Feder, welche in Schließrichtung der Ventil-Hauptstufe wirkt, ein definiertes Sperren der Ventil-Hauptstufe bewirken. Vorzugsweise ist das Steuerventil so ausgeführt, dass beispielsweise ein Elektromagnet beim Halten des hydraulischen Drucks stromlos ist und somit keine Energie verbraucht. In einem dritten Betriebszustand ist der hydraulische Druck an dem
speicherseitigen Anschluss größer als an dem systemseitigen Anschluss. Damit kann bei geöffneter Ventil-Hauptstufe Fluid von dem speicherseitigen Anschluss beziehungsweise dem hydraulischen Speicher zurück zu dem systemseitigen Anschluss fließen. Der hydraulische Speicher wird dabei zumindest teilweise entleert. Dieser Betriebszustand liegt beispielsweise bei einem Wiederstart der
Brennkraftmaschine nach einem Stopp vor.
Erfindungsgemäß wird das Entleeren des hydraulischen Speichers durch eine Betätigung des Steuerventils kontrolliert durchgeführt, wobei das Steuerventil vorübergehend geöffnet wird, und ein Druck in einem Steuerbereich bzw. am Steueranschluss der Ventil-Hauptstufe verändert - vorzugsweise verkleinert - wird. Dadurch kann die Ventil-Hauptstufe nachfolgend öffnen, wodurch der speicherseitige Anschluss und der systemseitige Anschluss mit einem vergleichsweise großen Durchflussquerschnitt hydraulisch verbunden werden.
Ebenso kann - in einigen Ausgestaltungen der Vorrichtung - auch das Fördern von Fluid von dem systemseitigen Anschluss hin zu dem speicherseitigen Anschluss, also das Befüllen des hydraulischen Speichers, durch eine
Betätigung des Steuerventils kontrolliert werden. Dabei bleibt die Ventil- Hauptstufe gesperrt, deren großer hydraulischer Querschnitt also geschlossen, so dass der durch das Steuerventil in den hydraulischen Speicher fließende
Fluidstrom begrenzt werden kann, und somit kein unzulässiger Druckabfall in dem Hydrauliksystem erfolgt.
Eine Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass die Ventil-Hauptstufe eine in Schließrichtung wirkende Feder umfasst. Dadurch kann ein im der Ventil-
Hauptstufe verschiebbarer Ventilkörper und/oder ein verschiebbarer Kolben auch bei einem geringen oder fehlenden hydraulischen Druck jederzeit in eine definierte Position gebracht werden. Darüber hinaus kann durch eine geeignete Bemessung der Federeigenschaften das Betriebsverhalten der Ventil-Hauptstufe an jeweilige Erfordernisse und hydraulische Drücke angepasst werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass sie ein
Rückschlagventil umfasst, welches parallel zu der ersten Drossel angeordnet ist und zum Steuerventil hin sperrt. Aufbauend auf die oben beschriebene
Grundform der Vorrichtung kann in dem ersten Betriebszustand das
Rückschlagventil beim Befüllen des hydraulischen Speichers öffnen, so dass ergänzend zu der ersten Drossel Fluid mit vergleichsweise geringem Widerstand in den hydraulischen Speicher strömen kann. Damit kann das Befüllen schneller erfolgen. Der Durchflussquerschnitt der Drossel kann somit kleiner bemessen sein. Dies wirkt sich vorteilhaft in dem dritten Betriebszustand beim Ansteuern der Ventil-Hauptstufe aus, in dem dann der Fluiddruck an dem Steueranschluss der Ventil-Hauptstufe vergleichsweise schnell und stark absinken kann. Dadurch kann ein gewünschter Ventilhub und/oder ein Schaltverhalten der Ventil- Hauptstufe vergrößert bzw. verbessert werden. Ebenso kann das Steuerventil kleiner bauen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung - wiederum aufbauend auf die beschriebene Grundform der Vorrichtung - sieht vor, dass sie eine zweite Drossel und ein Rückschlagventil umfasst, welche zueinander in Serie und insgesamt parallel zu der Ventil-Hauptstufe angeordnet sind, wobei das Rückschlagventil zum systemseitigen Anschluss hin sperrt. Entsprechend kann das
Rückschlagventil öffnen, wenn der hydraulische Druck am systemseitigen Anschluss größer ist als der hydraulische Druck am speicherseitigen Anschluss. Auf diese Weise kann - bei einem entsprechenden Druckunterschied - der hydraulische Speicher über die zweite Drossel fortwährend befüllt werden, wobei die Stärke des Fluidstroms im Wesentlichen durch den Durchflussquerschnitt der
zweiten Drossel bestimmt wird. In dem zweiten und dritten Betriebszustand der Vorrichtung sperrt das Rückschlagventil zum systemseitigen Anschluss hin, und das Entleeren des hydraulischen Speichers kann, wie oben beschrieben, kontrolliert über die Ventil-Hauptstufe erfolgen. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass zum Befüllen des hydraulischen Speichers keine Ansteuerung erforderlich ist und keine elektrische Energie verbraucht wird.
Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass sie eine zweite Drossel und ein Rückschlagventil umfasst, welche zueinander parallel und insgesamt zwischen einerseits dem Steuerventil und der Ventil-Hauptstufe und andererseits dem systemseitigen Anschluss angeordnet sind. Dabei ist das Rückschlagventil so angeordnet, dass es in Richtung des speicherseitigen Anschlusses sperrt. Das Befüllen des hydraulischen Speichers erfolgt ähnlich zu der oben beschriebenen Grundform der Vorrichtung, mit dem Unterschied, dass der Fluidstrom zusätzlich über die zweite Drossel gedrosselt wird. Beim
Entleeren des hydraulischen Speichers öffnet das Rückschlagventil, und der Fluidstrom kann im Wesentlichen ungehindert über den systemseitigen
Anschluss zu dem übrigen Hydrauliksystem fließen. Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass zwischen dem
Steuerventil und dem systemseitigen Anschluss ein Filter angeordnet ist. Damit können eventuelle in dem Fluid befindliche Schmutzpartikel gefiltert werden, bevor sie das Steuerventil erreichen können. Dadurch können die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter gesteigert werden. Weiterhin wird durch diese Anordnung des Filters die Funktion der
Vorrichtung besonders wenig beeinträchtigt. Das Filter kann beispielsweise als so genanntes "Ringfilter" ausgebildet und im Bereich des Steuerventils platzsparend angeordnet sein. Weiterhin ist vorgesehen, dass ein Öffnungsquerschnitt des Steuerventils größer ist als ein Durchflussquerschnitt der ersten Drossel. Damit wird erreicht, dass zum Entleeren des hydraulischen Speichers die Ansteuerung der Ventil- Hauptstufe durch das geöffnete Steuerventil definiert erfolgen kann.
Beispielsweise kann die Ventil-Hauptstufe öffnen, wenn eine durch den hydraulischen Druck am Steueranschluss auf den Ventilkörper der Ventil-
Hauptstufe wirkende Kraft zuzüglich der Kraft der Feder kleiner ist, als eine in der
Gegenrichtung durch den hydraulischen Druck an dem speicherseitigen
Anschluss verursachte Kraft. Dabei hängt der Druck am Steueranschluss ab von dem Verhältnis der über das geöffnete Steuerventil in Richtung des
systemseitigen Anschlusses abfließenden Fluidmenge zu der von dem speicherseitigen Anschluss über die erste Drossel zufließenden Fluidmenge.
Die Vorrichtung baut einfacher, wenn die erste Drossel ein Kanal in dem
Ventilkörper der Ventil-Hauptstufe ist, wobei der Kanal beim Aufsitzen des Ventilkörpers auf einem Dichtsitz offen bleibt. Der Kanal ist vorzugsweise als axiale Bohrung in dem Ventilkörper beziehungsweise in dem den Ventilkörper bildenden Kolben ausgeführt. Dadurch können Bauraum gespart und Kosten gesenkt werden.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Ventil-Hauptstufe einen Ventilkörper mit einem konischen Dichtabschnitt aufweist. Dadurch kann eine Flächenpressung auf dem Dichtabschnitt vermindert und die Dauerfestigkeit der Ventil-Hauptstufe somit erhöht werden.
Alternativ ist vorgesehen, dass die Ventil-Hauptstufe einen Ventilkörper mit einem kugeligen Dichtabschnitt aufweist. Dadurch kann die Dichtheit der Ventil- Hauptstufe in Schließstellung vorteilhaft verbessert werden. Vorzugsweise ist der zugehörige Ventilsitz konisch ausgeführt, so dass die Ventil-Hauptstufe insgesamt nach einem Kugel-Kegel-Prinzip ausgeführt ist. Damit kann die Dichtwirkung der Ventil-Hauptstufe verbessert, und Leckagen können vermindert werden.
Die Ventil-Hauptstufe baut einfacher, wenn der Ventilkörper einstückig mit einem Führungsabschnitt, mit dem dieser in einem Ventilgehäuse geführt ist, ausgebildet ist. Dadurch können die Zahl der Einzelelemente der Ventil- Hauptstufe vermindert und Kosten gesenkt werden.
Alternativ ist vorgesehen, dass der Ventilkörper und ein Führungsabschnitt, mit dem dieser in einem Ventilgehäuse geführt ist, separate Teile sind. Dadurch werden die Aufgaben "Führen" und "Dichten" vorteilhaft auf verschiedene Teile der Ventil-Hauptstufe aufgeteilt. Diese können somit separat optimiert werden, so dass die Funktion der Ventil-Hauptstufe verbessert werden kann.
Ergänzend ist vorgesehen, dass zwischen Führungsabschnitt und Ventilkörper eine Feder verspannt ist. Dadurch können die beweglichen Elemente der Ventil- Hauptstufe jederzeit in eine definierte Position gebracht werden. Außerdem kann mittels der Feder ein Toleranzausgleich zwischen dem Führungsabschnitt und dem Ventilkörper auch in radialer Richtung erfolgen, ohne dass dafür zusätzliche Elemente benötigt werden. Vorzugsweise ist die Feder eine Druckfeder.
Die Ventil-Hauptstufe wird weiter verbessert, wenn zwischen Führungsabschnitt und Ventilkörper eine Dämpfungsfeder oder ein Element mit entsprechenden dämpfenden Werkstoffeigenschaften (Dämpfungsstück) angeordnet ist. Damit kann auf einfache Weise eine axial wirkende Dämpfung vorgesehen werden, wodurch die Funktion der Ventil-Hauptstufe verbessert, das Betriebsgeräusch gesenkt, und die Dauerfestigkeit erhöht werden kann.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Ventil-Hauptstufe als druckausgeglichenes Schieberventil ausgeführt ist. Dadurch können in axialer Richtung auf den Kolben beziehungsweise auf den Ventilkörper einwirkende hydraulische Kräfte im Wesentlichen vermieden werden, und die Funktion der Ventil-Hauptstufe dadurch verbessert werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zwischen dem
Führungsabschnitt und dem Ventilkörper ein Anschlagelement angeordnet ist. Damit kann ein definierter Mindestabstand zwischen dem Führungsabschnitt und dem Ventilkörper eingestellt werden.
Eine nochmals weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zwischen dem Führungsabschnitt und dem Ventilkörper ein axial wirkendes
Dämpfungselement angeordnet ist, welches außerdem einen axialen Abstand zwischen dem Führungsabschnitt und dem Ventilkörper begrenzen kann. Damit kann vorteilhaft zugleich ein Mindestabstand zwischen dem Führungsabschnitt und dem Ventilkörper eingestellt werden, und außerdem ein harter Anschlag des Ventilkörpers auf dem Führungsabschnitt vermieden werden.
Eine nochmals weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein
Öffnungsquerschnitt des Steuerventils kleiner ist als ein Öffnungsquerschnitt der
Ventil-Hauptstufe. Damit kann ein Fluidstrom bei einem - über das Steuerventil - kontrollierten Befüllen des hydraulischen Speichers kleiner eingestellt werden, als ein Fluidstrom beim Entleeren des hydraulischen Speichers. Eine nochmals weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Werkstoff eines Gleitlagers, in welchem der Führungsabschnitt gleiten kann, in etwa einen gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie ein Werkstoff des
Führungsabschnitts aufweist. Dadurch kann die Ventil-Hauptstufe besonders präzise schalten, und es werden zudem eventuelle Leckageverluste minimiert.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 ein Hydrauliksystem eines Automatikgetriebes mit einem hydraulischen Speicher;
Figur 2 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Steuerung des
hydraulischen Speichers;
Figur 3Aeine zweite Ausführungsform der Vorrichtung;
Figur 3Beine auf die Figur 3A aufbauende weitere Ausführungsform;
Figur 4 eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung;
Figur 5 eine vierte Ausführungsform der Vorrichtung;
Figur 6 ein erstes Schema der Vorrichtung in einer Schnittdarstellung;
Figur 7 ein zweites Schema der Vorrichtung in einer Schnittdarstellung;
Figur 8 ein vereinfachtes Schema einer Ventil-Hauptstufe in einer
Schnittdarstellung;
Figur 9 eine Ausführungsform der Vorrichtung und des hydraulischen Speichers in einer Schnittdarstellung;
Figur 10 ein erstes Schema eines Kolbens und einer Ventilkugel;
Figur 1 1 ein zweites Schema eines Kolbens und einer Ventilkugel;
Figur 12 ein drittes Schema eines Kolbens und einer Ventilkugel;
Figur 13 ein viertes Schema eines Kolbens und einer Ventilkugel;
Figur 14 ein Funktionsschema des Kolbens und der Ventilkugel in einem ersten Zustand;
Figur 15 das Funktionsschema der Figur 14 in einem zweiten Zustand;
Figur 16 das Funktionsschema der Figur 14 in einem dritten Zustand;
Figur 17 eine zu der Figur 9 alternative Ausführungsform der Vorrichtung in einer Schnittdarstellung;
Figur 18 ein erstes Zeitdiagramm zum Betrieb der Vorrichtung;
Figur 19 ein zweites Zeitdiagramm zum Betrieb der Vorrichtung;
Figur 20 ein drittes Zeitdiagramm zum Betrieb der Vorrichtung; und
Figur 21 ein Schema einer kombinierten Anordnung eines Rückschlagventils und einer Drossel in einer Schnittdarstellung.
Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet. Bei vielen der erläuterten abgewandelten Ausführungsformen wird bei der Beschreibung der Funktion als auch der Vorrichtung nur noch auf die wesentlichen Unterschiede zu der vorhergehenden Ausführungsform oder den vorhergehenden Ausführungsformen eingegangen.
Figur 1 zeigt ein vereinfachtes Schema einer Anordnung eines hydraulischen Speichers 10 in einem Hydrauliksystem 12 eines Automatikgetriebes 14 eines
hier nicht näher erläuterten Kraftfahrzeugs. Der hydraulische Speicher 10, der vorliegend ein Druckspeicher 10 ist, ist mittels einer Vorrichtung 20, die weiter unten noch genauer erläutert werden wird, und über eine hydraulische
Verbindung 18 an das übrige Hydrauliksystem 16 angeschlossen. Die
Vorrichtung 20 umfasst eine Ventileinrichtung 26 und kann von einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung 21 des Kraftfahrzeugs mittels einer Endstufe 22 elektromagnetisch betätigt werden. Dies ist durch einen Pfeil 24 symbolisch dargestellt. Die Vorrichtung 20 weist einen systemseitigen Anschluss A und einen speicherseitigen Anschluss B zum Austausch von Fluid auf. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 21 kann beispielsweise ein Motorsteuergerät, ein
Getriebesteuergerät oder ein sonstiges Steuergerät des Kraftfahrzeugs sein.
Ferner sind in dem hier beispielhaft angeführten Hydrauliksystem 12 eine Hydraulikpumpe 28, ein Hydraulikfilter 30 und ein Regler 32 zur Regelung des Systemdrucks angeordnet. Die Hydraulikpumpe 28 wird aus einem Reservoir 34 gespeist, welches mit einem Ausgang des Reglers 32 verbunden ist. Ein Anschluss 36 verbindet die beschriebene Anordnung mit dem Automatikgetriebe 14, welches in der Zeichnung der Figur 1 stellvertretend durch eine hydraulische Steuerung 38 und davon umfasste Ventile 40, Kupplungen 42 und Bremsen 44 dargestellt ist.
Man erkennt, dass das Hydrauliksystem 12 ein geschlossenes System ist. Entsprechend kann es erforderlich sein, eine Menge und einen Druck des darin befindlichen Fluids innerhalb bestimmter Grenzen zu halten. Insbesondere beim hier beispielhaft vorliegenden automatischen Getriebe eines Kraftfahrzeugs, welches in einem Start-Stopp-Betrieb betrieben werden kann, können die Menge und der Druck des Fluids sich besonders stark und schnell verändern. Der Druckspeicher 10 dient vor allem dazu, Hydraulikdruck und eine gewisse Fluidmenge zu speichern und bereitzustellen, wenn die Hydraulikpumpe 28 ausgeschaltet war.
Die Vorrichtung 20 und der hydraulische Speicher 10 sind dazu ausgebildet, abhängig von einer Betriebsart des Kraftfahrzeugs einen Austausch von Fluid zwischen dem hydraulischen Speicher 10 und dem übrigen Hydrauliksystem 16 zu ermöglichen. In einem normalen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs arbeitet die
Hydraulikpumpe 28 und ermöglicht es, den hydraulischen Speicher 10 mit Fluid
zu füllen. In einem Stopp-Betrieb des Kraftfahrzeugs arbeitet die Hydraulikpumpe 28 jedoch nicht. Daher kann es - beispielsweise als Folge von Leckagen - zu Druckverlusten in dem Hydrauliksystem 12 kommen. Kurz vor und/oder während einer auf den Stopp-Betrieb folgenden Startphase der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs kann aus dem hydraulischen Speicher 10 mittels der Vorrichtung 20 Fluid in das übrige Hydrauliksystem 16 eingebracht werden. Dies kann vergleichsweise schnell und mit geringem Energieaufwand erfolgen. Wenn anschließend durch die Wirkung der
Hydraulikpumpe 28 ein erforderlicher Betriebsdruck im Hydrauliksystem 12 erreicht wurde, kann umgekehrt der hydraulische Speicher 10 aus dem übrigen Hydrauliksystem 16 wieder befüllt werden. Dies kann vergleichsweise langsam erfolgen. Der hydraulische Speicher 10 der Figur 1 kann als Feder-Kolben- Speicher, als Gas-Kolben-Speicher, oder als Gas-Membran-Speicher mit Sperrschicht ausgeführt sein.
Die Figur 2 zeigt die Vorrichtung 20 zur Steuerung des hydraulischen Speichers 10 des Hydrauliksystems 12 in einer ersten grundlegenden Ausführungsform. Vorliegend umfasst die Vorrichtung 20 ein 2/2-Steuerventil 52 ("Vorsteuerventil"), welches mittels eines Elektromagneten 54 betätigbar ist, sowie eine Ventil-
Hauptstufe 56 mit einem ersten hydraulischen Steueranschluss X, der mit einem Anschluss des Steuerventils 52 hydraulisch verbunden ist. Das Steuerventil 52 und die Ventil-Hauptstufe 56 ergeben zusammen die Ventileinrichtung 26. Der speicherseitige Anschluss B der Vorrichtung 20 ist einerseits mit dem
hydraulischen Speicher 10 und andererseits mit dem ersten Steueranschluss X, der in Schließrichtung der Ventil-Hauptstufe 56 wirkt, und einem zweiten hydraulischen Steueranschluss Y der Ventil-Hauptstufe 56, der in
Öffnungsrichtung wirkt, verbunden, und der systemseitige Anschluss A der Vorrichtung 20 ist einerseits mit dem übrigen Hydrauliksystem 16 und
andererseits mit dem Steuerventil 52 und der Ventil-Hauptstufe 56 hydraulisch verbunden. Weiterhin ist zwischen dem Steuerventil 52 bzw. dem
Steueranschluss X der Ventil-Hauptstufe 56 und dem speicherseitigen Anschluss B eine erste Drossel 60 angeordnet. In einem ersten Betriebszustand der Vorrichtung 20 ist ein hydraulischer Druck am systemseitigen Anschluss A größer als ein hydraulischer Druck am
speicherseitigen Anschluss B. Der Elektromagnet 54 ist nicht bestromt, das Steuerventil 52 ist also geschlossen. An den Steueranschlüssen X und Y herrscht der gleiche relativ niedrige Druck. Dies kann beispielsweise einem normalen Anfangs-Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs entsprechen, solange der hydraulische Speicher 10 noch nicht oder nur teilweise mit Fluid befüllt ist. Die
Ventil-Hauptstufe 56 ist durch die Wirkung einer Ventilfeder 58 gesperrt.
Wird nun der Elektromagnet 54 bestromt, so kann das Steuerventil 52 öffnen, so das Fluid von dem systemseitigen Anschluss A über das geöffnete Steuerventil 52 und die erste Drossel 60 zu dem speicherseitigen Anschluss B strömen kann.
Dadurch wird der hydraulische Speicher 10 solange befüllt, bis der Druck am systemseitigen Anschluss A ungefähr gleich dem Druck am speicherseitigen Anschluss B ist, oder bis der Elektromagnet 54 abgeschaltet und damit das Steuerventil 52 geschlossen wird. Das Befüllen wird also durch das Steuerventil 52 kontrolliert, wobei die Ventil-Hauptstufe 56 weiterhin gesperrt bleibt.
In einem zweiten Betriebszustand der Vorrichtung 20 kann der hydraulische Druck am systemseitigen Anschluss A größer, gleich oder kleiner als der hydraulische Druck am speicherseitigen Anschluss B sein. Dies kann
beispielsweise einem normalen Fahrbetrieb oder einer Stopp-Phase des
Kraftfahrzeugs entsprechen. Der Elektromagnet 54 ist unbestromt, das
Steuerventil 52 also geschlossen. Die Ventil-Hauptstufe 56 wird am zweiten Steueranschluss Y durch den Druck am speicherseitigen Anschluss B in
Öffnungsrichtung beaufschlagt, und durch den gleichen Druck über die erste Drossel 60 an dem Steueranschluss X in Schließrichtung beaufschlagt.
Zusätzlich wirkt die Kraft der Ventilfeder 58 auf die Ventil-Hauptstufe 56 in Schhließrichtung ein, welches daher weiterhin gesperrt bleibt. Die in dem hydraulischen Speicher 10 gespeicherte Fluidmenge wird also für einen eventuell nachfolgenden Entleervorgang bereit gehalten.
In einem dritten Betriebszustand der Vorrichtung 20 ist der hydraulische Speicher 10 zumindest teilweise befüllt, und der hydraulische Druck am speicherseitigen Anschluss B ist größer als der hydraulische Druck am systemseitigen Anschluss A. Dies kann beispielsweise der Stopp-Phase des Kraftfahrzeugs entsprechen, in welcher die Hydraulikpumpe 28 nicht arbeitet und als Folge von Leckagen der
Druck in dem übrigen Hydrauliksystem 16 vergleichsweise niedrig sein kann.
Soll in diesem Zustand eine Start-Phase der Brennkraftmaschine erfolgen, so wird kurz vor und/oder während des Starts der Elektromagnet 54 bestromt, so dass das Steuerventil 52 öffnet. Durch die Verbindung des systemseitigen Anschlusses A mit dem ersten Steueranschluss X sinkt an Letzterem der Druck, so dass die Ventil-Hauptstufe 56 durch den am zweiten Steueranschluss Y herrschenden höheren Druck (entsprechend dem am steuerseitigen Anschluss B herrschenden Druck) geöffnet wird.
Der Öffnungsquerschnitt des Steuerventils 52 ist größer bemessen, als der Durchflussquerschnitt der ersten Drossel 60, damit in Bezug auf den
Steueranschluss X mehr Fluid abfließen als zufließen kann, und somit der Druck am ersten Steueranschluss X niedrig bleibt. Dadurch öffnet die Ventil-Hauptstufe 56, so dass Fluid vom speicherseitigen Anschluss B über die Ventil-Hauptstufe 56 zu dem systemseitigen Anschluss A fließen kann.
Nachfolgend wird der hydraulische Speicher 10 vergleichsweise schnell und wenigstens teilweise entleert, worauf der Druck in dem übrigen Hydrauliksystem 16 entsprechend ansteigt. Dadurch wird erreicht, dass nach dem Start der Brennkraftmaschine der erforderliche hydraulische Druck zum Betrieb des übrigen Hydrauliksystems 16 vorhanden ist. Das Entleeren des hydraulischen Speichers 10 endet, wenn ein Druckausgleich zwischen dem speicherseitigen Anschluss B und dem systemseitigen Anschluss A erfolgt ist, oder wenn der Elektromagnet 54 abgeschaltet wird.
Dieser Vorgang kann durch die nachfolgende Gleichung ausgedrückt werden:
FP + FX + FA + FB < 0 ; wobei
FF = Kraft der Ventilfeder 58;
FA = PA * AA = hydraulische Druckkraft an der Ventil-Hauptstufe 56 am systemseitigen Anschluss A;
FB = PB * AB = hydraulische Druckkraft an der Ventil-Hauptstufe 56 am
speicherseitigen Anschluss B bzw. am zweiten
Steueranschluss Y der Ventil-Hauptstufe 56;
Fx = ρχ · Ax = hydraulische Druckkraft an der Ventil-Hauptstufe 56 am ersten Steueranschluss X der
Ventil-Hauptstufe 56; wobei "p" die jeweiligen hydraulischen Drücke und "A" die jeweiligen hydraulisch wirksamen Flächen sind. Die Vorzeichen der Größen sind so gewählt, dass dann, wenn die in der Formel dargestellte Summe kleiner als null ist, die Ventil- Hauptstufe 56 öffnet.
Es versteht sich, dass die in der Figur 2 beschriebene Anwendung in einem Kraftfahrzeug nur beispielhaft ist, und die Vorrichtung 20 auch in sonstigen - stationären oder mobilen - Hydrauliksystemen 12, in denen ein Austausch von Fluid in einem hydraulischen Speicher 10 gesteuert werden soll, verwendet werden kann.
Figur 3A zeigt aufbauend auf der Darstellung von Figur 2 eine weitere
Ausführungsform der Vorrichtung 20, bei der ein Rückschlagventil 62 parallel zu der ersten Drossel 60 angeordnet ist, wobei das Rückschlagventil 62 zum
Steuerventil 52 hin sperrt. Ergänzend ist in der hydraulischen Verbindung zwischen dem systemseitigen Anschluss A und dem Steuerventil 52 ein Filter 64 angeordnet.
Man erkennt, dass in dem ersten Betriebszustand beim Befüllen des
hydraulischen Speichers 10 das Rückschlagventil 62 öffnen kann, so dass ergänzend zu der ersten Drossel 60 Fluid in den hydraulischen Speicher 10 mit geringem Strömungswiderstand strömt. Dadurch ist es möglich, die erste Drossel 60, im Vergleich zu der Vorrichtung 20 nach der Figur 2, mit einem kleineren Durchflussquerschnitt auszuführen. Das Befüllen kann dank des
Rückschlagventils 62 vergleichsweise schnell erfolgen, und wird - abhängig von dem hydraulischen Druckunterschied - im Wesentlichen von dem
Öffnungsquerschnitt des Steuerventils 52 begrenzt.
Wenn in dem dritten Betriebszustand der hydraulische Speicher 10 wenigstens teilweise entleert wird, um das übrige Hydrauliksystem 16 zusätzlich mit Fluid zu
füllen, so ergibt sich ein ähnliches Verhalten der Vorrichtung 20, wie oben beschrieben. Das Rückschlagventil 62 ist gesperrt. Für die Vorrichtung 20 der Figur 3A ist es ebenso erforderlich, dass der Öffnungsquerschnitt des
Steuerventils 52 größer bemessen ist, als der Durchflussquerschnitt der ersten Drossel 60, damit in Bezug auf den Steueranschluss X mehr Fluid abfließen als zufließen kann. Dadurch bleibt der Druck in dem Steuerbereich derart niedrig, dass die Ventil-Hauptstufe 56 öffnen kann. Die Drossel 60 kann vergleichsweise klein ausgeführt sein. Damit ergeben sich für die Vorrichtung 20 der Figur 3A zusätzliche vorteilhafte
Eigenschaften oder konstruktive Freiheitsgrade in Bezug auf die Figur 2. Zum einen kann das Befüllen des hydraulischen Speichers 10 beim Öffnen des Rückschlagventils 62 schneller erfolgen. Zum andern kann in dem dritten Betriebszustand beim Entleeren des hydraulischen Speichers 10 wegen des kleineren Durchflussquerschnitts der ersten Drossel 60 der Fluiddruck an dem
Steueranschluss X beziehungsweise in dem Steuerbereich der Ventil-Hauptstufe 56 vergleichsweise niedrig sein. Dadurch kann ein gewünschter Ventilhub und/oder ein Schaltverhalten der Ventil-Hauptstufe 56 vergrößert bzw. verbessert werden. Ebenso kann das Steuerventil 52 kleiner bauen, und die
Dimensionierung der Ventil-Hauptstufe 56 kann fertigungsgerecht ausgelegt werden.
Ergänzend können das Rückschlagventil 62 und die Drossel 60 als ein gemeinsames Element ausgeführt sein, beispielsweise mittels einer axialen Bohrung oder Nut in einem Ventilkörper beziehungsweise in einem Ventilsitz des
Rückschlagventils 62.
Figur 3B zeigt eine auf die Figur 3A aufbauende Ausführungsform der
Vorrichtung 20. In Ergänzung zu der Figur 3A weist die Vorrichtung 20 der Figur 3B in der hydraulischen Verbindung zwischen dem Steuerventil 52 und dem
Filter 64 ein zusätzliches Rückschlagventil 63 und eine zu dem zusätzlichen Rückschlagventil 63 parallel geschaltete Drossel 65 auf. Das Rückschlagventil 63 kann zu dem systemseitigen Anschluss A hin sperren. Damit ergeben sich weitergehende Möglichkeiten, um die zwischen dem systemseitigen Anschluss A und dem Steueranschluss X der Ventil-Hauptstufe 56 sich in einem jeweiligen
Betriebzustand ergebenden Volumenströme oder Druckdifferenzen zu beeinflussen oder einzustellen.
Figur 4 zeigt, wiederum aufbauend auf der Darstellung von Figur 2, eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 20, bei der zwischen dem systemseitigen Anschluss A und dem speicherseitigen Anschluss B eine zu der Ventil- Hauptstufe 56 parallele hydraulische Verbindung angeordnet ist, welche eine zweite Drossel 66 und ein dazu in Serie angeordnetes Rückschlagventil 68, das zum systemseitigen Anschluss A hin sperrt, umfasst.
Man erkennt, dass dann, wenn der hydraulische Druck am systemseitigen Anschluss A größer ist als der hydraulische Druck am speicherseitigen
Anschluss B, das Rückschlagventil 68 öffnen kann. Auf diese Weise kann - bei einem entsprechenden Druckunterschied - der hydraulische Speicher 10 über die zweite Drossel 66 fortwährend und unabhängig von der Stellung des
Steuerventils 54 befüllt werden, wobei die Stärke des Fluidstroms durch den Durchflussquerschnitt der zweiten Drossel 66 begrenzt wird. Ein Betätigen des Steuerventils 52 ist dafür also nicht erforderlich.
In dem dritten Betriebszustand der Vorrichtung 20 ist das Rückschlagventil 68 gesperrt, und das Entleeren des hydraulischen Speichers 10 erfolgt wie oben in der Figur 2 beschrieben.
Figur 5 zeigt, wiederum aufbauend auf der Darstellung von Figur 2, eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 20, bei der in Serie zu dem systemseitigen Anschluss A eine Parallelschaltung der zweiten Drossel 66 und des
Rückschlagventils 68 angeordnet ist, wobei das Rückschlagventil 68 zum speicherseitigen Anschluss B hin sperrt.
Aus Gründen der einheitlichen Darstellung wird in der Figur 5 der systemseitige Anschluss A weiterhin an der hydraulischen Verbindung von dem Steuerventil 52 und der Ventil-Hauptstufe 56 definiert, und es wird in der Zeichnung der Figur 5 zusätzlich eine Schnittstelle A1 unterhalb der zweiten Drossel 66 und des Rückschlagventils 68 in Richtung des übrigen Hydrauliksystems 16 definiert. Vorliegend umfasst die Vorrichtung 20 also auch die Schnittstelle A1.
In dem ersten Betriebszustand der Vorrichtung 20 erfolgt das Befüllen des hydraulischen Speichers 10 ähnlich zu der Darstellung von Figur 2, mit dem Unterschied, dass der Fluidstrom zusätzlich über die zweite Drossel 66 gedrosselt wird. In dem dritten Betriebszustand der Vorrichtung 20 erfolgt das Entleeren des hydraulischen Speichers 10 wiederum ähnlich zu der Figur 2, wobei das Rückschlagventil 68 öffnet und der Fluidstrom zum systemseitigen Anschluss A ungehindert fließen kann.
Die Figur 6 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung 20 zusammen mit dem hydraulischen Speicher 10 in einer vereinfachten Schnittdarstellung. Im oberen
Bereich der Zeichnung ist der hydraulische Speicher 10 teilweise dargestellt, der über den systemseitigen Anschluss A im rechten Bereich der Zeichnung Fluid mit dem übrigen Hydrauliksystem 16 austauschen kann. Der hydraulische Speicher 10 ist allseitig geschlossen und weist nur den speicherseitigen Anschluss B auf.
Im unteren Bereich der Zeichnung ist ein Gehäuse 70 dargestellt, das
wesentliche Elemente der Vorrichtung 20 umfasst. Ein Ventilkörper 72, der mit einem Kolben 74 über eine Kolbenstange 76 starr gekoppelt ist, ist in der Figur 6 in einer fluiddichten Führung 78 vertikal verschiebbar. Rechts unten in der Zeichnung ist das von dem Elektromagneten 54 betätigbare Steuerventil 52 angeordnet, das eine hydraulische Verbindung 80 zwischen dem systemseitigen Anschluss A und einem zum Steueranschluss X gehörenden Steuerbereich 82 der Ventil-Hauptstufe 56 sperren oder öffnen kann. In unbestromten Zustand ist das Steuerventil 52 durch die Kraft einer Schraubenfeder (ohne Bezugszeichen) gesperrt. Die erste Drossel 60 ist im linken Bereich der Zeichnung von Figur 6 in einer weiteren hydraulischen Verbindung 84 zwischen dem hydraulischen Speicher 10 und dem Steuerbereich 82 angeordnet.
In der Zeichnung weist der Ventilkörper 72 eine obere Endlage auf, in der er eine den speicherseitigen Anschluss B bildende Öffnung des hydraulischen Speichers
10 mittels eines ringförmigen Dichtelements 86 verschließt. Die Ventilfeder 58 ist zwischen dem Kolben 74 und einem in der Zeichnung unteren Abschnitt des Gehäuses 70 so angeordnet, dass sie den Kolben 74 in der Zeichnung nach oben in Schließrichtung der Ventil-Hauptstufe 56 beaufschlagt. Ein Fluidkanal 88 verbindet einen in der Zeichnung oberen Druckraum 90 des Kolbens 74 mit dem
systemseitigen Anschluss A und ermöglicht einen entsprechenden
Druckausgleich.
In dem ersten Betriebszustand der Vorrichtung 20 ist ein hydraulischer Druck am systemseitigen Anschluss A größer als ein hydraulischer Druck am
speicherseitigen Anschluss B. Wird der Elektromagnet 54 mittels zweier
Anschlussleitungen 92 bestromt, dann öffnet das Steuerventil 52 die
hydraulische Verbindung 80, so dass Fluid von dem systemseitigen Anschluss A zum Steueranschluss X bzw. den Steuerbereich 82, und von dort aus über die weitere hydraulische Verbindung 84 und die erste Drossel 60 in den
hydraulischen Speicher 10 fließen kann. Dadurch wird der hydraulische Speicher 10 befüllt, solange der Elektromagnet 54 bestromt wird. Nach dem Ende der Bestromung sperrt das Steuerventil 52, worauf der Druck in dem Steuerbereich 82 in etwa den Druck des in dem hydraulischen Speicher 10 befindlichen Fluids annehmen kann.
In dem zweiten Betriebszustand der Vorrichtung 20 wird das in dem
hydraulischen Speicher 10 gespeicherte Fluid für eine eventuell nachfolgende Entleerung bereit gehalten, wobei der Elektromagnet 54 nicht bestromt wird.
In dem dritten Betriebszustand der Vorrichtung 20 ist der hydraulische Speicher 10 zumindest teilweise befüllt, und der hydraulische Druck am speicherseitigen Anschluss B ist größer als der hydraulische Druck am systemseitigen Anschluss A. Wrd der Elektromagnet 54 bestromt, so kann aus dem Steuerbereich 82 Fluid über die hydraulische Verbindung 80 zu dem systemseitigen Anschluss A fließen. Nachfolgend sinkt der Druck in dem Steuerbereich 82 ab, so dass die in der Zeichnung nach oben wirkende hydraulische Kraft in dem Steuerbereich 82 kleiner ist, als die in der Zeichnung nach unten wirkende hydraulische Kraft auf den Ventilkörper 72 an dem speicherseitigen Anschluss B. Daraufhin öffnet die Ventil-Hauptstufe 56, worauf Fluid aus dem hydraulischen Speicher 10 zum systemseitigen Anschluss A fließen kann, so dass der hydraulische Druck in dem übrigen Hydrauliksystem 16 ansteigen kann.
Es ist denkbar, die Vorrichtung 20 der Figur 6, beispielsweise entsprechend dem Schema der Figur 4, durch eine zweite Drossel 66 und ein Rückschlagventil 68 zu ergänzen, und somit - bei entsprechenden Druckverhältnissen - ein
fortwährendes "passives" Befüllen des hydraulischen Speichers 10 zu ermöglichen. Dies ist in der Figur 6 jedoch nicht gezeigt.
Die Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 20 als
"vorgesteuertes" Schieberventil 95. Im Unterschied zu der Figur 6 ist der Kolben
74 als so genannter "Schieberkolben" ausgeführt, wobei die hydraulische Verbindung 84 in einem axialen Kanal 93 des Kolbens 74 ausgeführt ist, in welcher ebenso die Drossel 60 angeordnet ist. Der Kolben 74 ist in der Zeichnung der Figur 7 horizontal verschiebbar und weist eine Ringnut 94 auf, mittels welcher die Ventil-Hauptstufe 56 eine hydraulische Verbindung zwischen dem systemseitigen Anschluss A und dem
speicherseitigen Anschluss B herstellen kann. Die Ringnut 94 ist beidseitig mittels in Ringnuten (ohne Bezugszeichen) in der äußeren Mantelfläche des Kolbens 74 angeordneter ringförmiger Dichtelemente 86 abgedichtet. In der
Zeichnung ist der Kolben 74 - unterstützt von der Ventilfeder 58 - an einem stirnseitigen ringförmigen Anschlag 96 angeschlagen. Der Anschlag 96 umschließt einen den zweiten Steueranschluss Y bildenden Fluidraum 98, der über eine hydraulische Verbindung 100 mit dem speicherseitigen Anschluss B verbunden ist.
In dem zweiten Betriebszustand der Vorrichtung 20, in dem der hydraulische Druck am systemseitigen Anschluss A größer ist als der hydraulische Druck am speicherseitigen Anschluss B, ist der Kolben 74 am Anschlag 96 angeschlagen und die Ventil-Hauptstufe 56 gesperrt. Das Steuerventil 52 ist durch die Kraft einer (nicht dargestellten) Schraubenfeder gesperrt.
Wird der Elektromagnet 54 im ersten Betriebszustand bestromt, so öffnet das Steuerventil 52, so dass Fluid ähnlich zu der Figur 6 vom systemseitigen Anschluss A über die hydraulische Verbindung 80, den Steuerbereich 82, die
Drossel 60, die hydraulische Verbindung 84, den Fluidraum 98 und die hydraulische Verbindung 100 zum speicherseitigen Anschluss B fließen kann, so dass der Speicher gefüllt wird.
In dem dritten Betriebszustand der Vorrichtung 20 wird der Elektromagnet 54 wiederum bestromt. Daraufhin kann der Druck in dem Steuerbereich 82 sinken, so dass der Kolben 74, wegen des am speicherseitigen Anschluss B (bzw. dem
zweiten Steueranschluss Y) höheren Drucks in Bezug auf den systemseitigen Anschluss A (bzw. den ersten Steueranschluss X), gegen die Kraft der
Ventilfeder 58 in der Zeichnung nach links verschoben werden kann. Dabei wird durch die Ringnut 94 eine hydraulische Verbindung zwischen dem
speicherseitigen Anschluss B und dem systemseitigen Anschluss A hergestellt.
Die Ventil-Hauptstufe 56 ist also mit vergleichsweise großem Querschnitt solange geöffnet, bis ein Druckausgleich zwischen dem hydraulischen Speicher 10 (nicht gezeigt) und dem übrigen Hydrauliksystem 16 (ebenfalls nicht gezeigt) erfolgt, oder bis der Elektromagnet 54 abgeschaltet wird.
Ebenfalls wie in der Figur 6 ist es denkbar, die Vorrichtung 20 durch eine zweite Drossel 66 und ein Rückschlagventil 68 zu ergänzen, und somit - bei entsprechenden Druckverhältnissen - ein fortwährendes "passives" Befüllen des hydraulischen Speichers 10 zu ermöglichen. Dies ist in der Figur 7 jedoch nicht gezeigt.
Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Ventil-Hauptstufe 56 in einer stark vereinfachten Schnittdarstellung. Vorliegend ist die Ventil-Hauptstufe 56 im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Längsachse 101 ausgeführt.
Dargestellt sind mehrere Abschnitte des Gehäuses 70, welche unter anderem den Kolben 74, die Ventilfeder 58 und den Steuerbereich 82 umschließen.
Der Kolben 74 ist in der Zeichnung der Figur 8 vertikal verschiebbar. Ein in Figur 8 oberer Endabschnitt des Kolbens 74 bildet den Ventilkörper 72, welcher in der Figur 8 konisch ausgeführt ist. Vorliegend befindet sich der Kolben 74 in einer in der Zeichnung obersten Stellung, so dass der Ventilkörper 72 gegen einen Ventilsitz 102 gedrückt wird. Dadurch ist der systemseitige Anschluss A von dem speicherseitigen Anschluss B hydraulisch getrennt und die Ventil-Hauptstufe 56 somit gesperrt.
In einem in der Zeichnung unteren Bereich befindet sich der Steuerbereich 82, welcher über den Steueranschluss X Fluid austauschen kann. Bei einem am speicherseitigen Anschluss B höheren Druck in Bezug auf den systemseitigen Anschluss A bleibt die Ventil-Hauptstufe 56 zunächst gesperrt, da mittels der Drossel 60, welche vorliegend als axialer Kanal 93 in dem Kolben 74 ausgeführt ist, ein Druckausgleich auf beiden Seiten des Kolbens 74 stattfinden kann,
solange über den Steueranschluss X kein Austausch von Fluid erfolgt, und der Kolben 74 durch die Kraft der Ventilfeder 58 in Richtung der Schließstellung nach oben gedrückt wird.
Die Funktionsweise der Ventil-Hauptstufe 56 zusammen mit dem - in der Zeichnung der Figur 8 nicht dargestellten - Steuerventil 52 entspricht im
Wesentlichen den Figuren 6 und 7, wie es oben bereits beschrieben wurde.
Figur 9 zeigt eine von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 21 des
Kraftfahrzeugs elektrisch betätigbare Vorrichtung 20, welche den Zugang zu dem hydraulischen Speicher 10 steuert, in einer Schnittansicht. Der in der Zeichnung nicht dargestellte obere Teil des hydraulischen Speichers 10 ist druckfest geschlossen. Die hydraulische Anordnung der darin angeordneten Elemente sowie die Funktionsweise entsprechen im Wesentlichen der in der Figur 2 dargestellten Vorrichtung 20.
Die Vorrichtung 20 umfasst das Gehäuse 70, in dem eine Anzahl von Elementen angeordnet ist. In einem in der Zeichnung unteren Bereich und von links nach rechts umfasst die Vorrichtung 20 unter anderem die folgenden Elemente: Einen Stecker 104, eine elektrische Kontaktierung 106, und den Elektromagneten 54, welcher das Steuerventil 52 betätigen kann. Das Steuerventil 52 umfasst eine in einem Anker 107 angeordnete Ventilkugel 108 und eine Dichtscheibe 110. Im rechten unteren Bereich der Zeichnung ist die Ventil-Hauptstufe 56 angeordnet. In einem Fluidraum 1 12 ist der Kolben 74 mittels eines Gleitlagers 1 13 in Richtung der Längsachse 101 verschiebbar angeordnet.
Im mittleren Bereich der Zeichnung von Figur 9 ist links der systemseitige Anschluss A angeordnet, der mit dem Stecker 104 in einem Deckel 1 14 baulich integriert ist. Ein Kanal 1 16 verbindet den systemseitigen Anschluss A unter anderem mit der Ventil-Hauptstufe 56. Die hydraulische Verbindung 80 verbindet den Kanal 1 16 mit dem Steuerventil 52. Dazu sind im Gehäuse 70 zwei in Bezug auf die Längsachse 101 quer ausgeführte Bohrungen vorhanden, welche mittels Dichtkugeln 118 an äußeren Abschnitten des Gehäuses 70 fluiddicht verstemmt sind.
Ähnlich zu der Figur 8 ist in der Figur 9 die erste Drossel 60 als axialer Kanal 93 mittels einer Längsbohrung in dem Kolben 74 ausgeführt. Die Ventilfeder 58 ist in einem zylindrischen Hohlraum des Kolbens 74 angeordnet und drückt den Kolben 74 in der Zeichnung nach rechts gegen den konisch ausgebildeten Ventilsitz 102. Ein zugehöriger Dichtabschnitt 103 auf dem Kolben 74 weist eine in etwa halbkugelförmige Geometrie auf.
Ebenso drückt eine Ventilfeder (ohne Bezugszeichen) des Steuerventils 52 den Anker 107 zusammen mit der Ventilkugel 108 ohne Bestromung des
Elektromagneten 54 in Richtung der Dichtscheibe 110, so dass das Steuerventil
52 schließen kann. Wird der Elektromagnet 54 bestromt, so wird der Anker 107 von einem Magnetkern 1 19 angezogen, so dass die Ventilkugel 108 von der Dichtscheibe 1 10 abgehoben wird, und somit das Steuerventil 52 öffnet. Die Vorrichtung 20 der Figur 9 weist im Wesentlichen drei Haupt-Leckagepfade auf. Erstens am Dichtsitz des Steuerventils 52, zweitens am Ventilsitz 102 der Ventil-Hauptstufe 56, und drittens über den zwischen dem Kolben 74 und dem Gleitlager 1 13 ausgebildeten ringförmigen Spalt. Der Spalt kann als eine
Spaltdichtung ausgeführt sein, wobei ein radiales Spiel von beispielsweise +/- 20 μηι geeignet sein kann. Vorzugsweise haben der Kolben 74 bzw. das Gleitlager
1 13 ähnliche thermische Ausdehnungskoeffizienten und sind aus Stahl bzw. aus Sinterbronze hergestellt. Ergänzend weist der Kolben 74 in dem zylindrischen Hohlraum zur Aufnahme der Feder 58 einen Absatz auf, mit dem die Feder 58 geführt und zugleich vor einer Überlastung geschützt wird.
Die in der Figur 9 dargestellte Vorrichtung 20 kann die bereits oben erwähnte Start-Stopp-Funktion der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs unterstützen, indem ein Fluidaustausch zwischen dem Hydrauliksystem 12 des
Automatikgetriebes 14 und dem hydraulischen Speicher 10 kontrolliert durchgeführt werden kann.
Figur 10 zeigt in einer teilweisen Schnittansicht eine schematisierte
Ausführungsform des Kolbens 74 der Ventil-Hauptstufe 56. Die dargestellten Elemente sind im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu der Längsachse 101 ausgeführt. Vorliegend umfasst der Kolben 74 einen Führungsabschnitt 120, welcher in dem Gleitlager 113 gleiten kann. In dem Führungsabschnitt 120 ist ein
Anschlagelement 122 angeordnet, welches eine Anschlagfläche 124 aufweist, an der eine Ventilkugel 126 anschlagen kann. Die Ventilfeder 58 ist radial um das Anschlagelement 122 angeordnet.
Man erkennt, dass im Unterschied zu dem Kolben 74 der Figur 9 die Funktionen "Führen" und "Dichten" auf getrennte Elemente, nämlich den Führungsabschnitt 120 und die Ventilkugel 126 aufgeteilt sind. Dadurch können Toleranzen ausgeglichen und die Funktion der Ventil-Hauptstufe 56 verbessert werden. Das Anschlagelement 122 kann das Betriebsgeräusch der Ventil-Hauptstufe 56 vermindern und bei passender Bemessung den Öffnungsquerschnitt der Ventil- Hauptstufe 56 begrenzen. Im Unterschied zu dem Kolben 74 der Figur 9 weist die Anordnung nach der Figur 10 jedoch keine Längsbohrung und damit keine integrierte erste Drossel 60 auf.
Die Figur 11 zeigt eine weitere Ausführungsform des Kolbens 74 in einer Schnittansicht. Der Führungsabschnitt 120, welcher in dem Gleitlager 1 13 in Richtung eines Pfeils 128 gleiten kann, ist vorliegend als zylindrische Hülse 120 ausgeführt. Die Hülse 120 weist in der Zeichnung links eine Öffnung auf, durch welche die Ventilfeder 58 austreten und sich beispielsweise an einem Abschnitt des Gehäuses 70 oder der Dichtscheibe 110 abstützen kann. Das Gleitlager 1 13 und sonstige in der Umgebung des Kolbens 74 angeordnete Elemente oder Gehäuseabschnitte sind in Figur 11 nicht mit dargestellt.
Man erkennt, dass die Hülse 120 die Ventilkugel 126 nur in der Richtung des Pfeils 128 beaufschlagt, so dass die Ventilkugel 126 senkrecht zu dem Pfeil 128 ein Spiel aufweisen kann. Dadurch kann das Aufsitzen der Ventilkugel 126 an dem - in der Figur 1 1 nicht gezeigten - Ventilsitz 102 verbessert werden.
Figur 12 zeigt eine weitere Ausführungsform des Kolbens 74 in einer
Schnittansicht. Der Führungsabschnitt 120 ist wiederum als zylindrische Hülse 120 ausgeführt, die in der Zeichnung nach rechts zur Ventilkugel 126 hin öffnet, Die Ventilfeder 58 stützt sich an einem Innenbereich der Hülse 120 ab und kann unmittelbar auf die Ventilkugel 126 drücken. Die übrigen Eigenschaften des Kolbens 74 sind zu der Figur 11 vergleichbar.
Figur 13 zeigt eine weitere Ausführungsform des Kolbens 74, aufbauend auf der Figur 10. In Ergänzung zu der Figur 10 ist in einer stirnseitigen Ausnehmung des Anschlagelements 122 eine Dämpfungsfeder 130 in Richtung der Ventilkugel 126 angeordnet. Dadurch kann die Funktion des Kolbens 74 beziehungsweise der Ventil-Hauptstufe 56 weiter verbessert werden.
Figur 14 zeigt den Kolben 74 der Ventil-Hauptstufe 56 in der Ausführungsform nach der Figur 10 zusammen mit den den Kolben 74 umgebenden Elementen in einer teilweisen Schnittdarstellung.
Weil der Kolben 74 bzw. die Ventilkugel 126 keine Bohrung in Richtung der Längsachse 101 aufweist, weist die Anordnung nach Figur 14 im linken oberen Bereich der Zeichnung eine hydraulische Verbindung 83 mit einem - in der Figur 9 nicht dargestellten Rückschlagventil 134 auf, durch das ein Fluidaustausch zu dem speicherseitigen Anschluss B erfolgen kann.
Dargestellt ist in Figur 14 ein Grundzustand, in dem der Kolben 74 in der Zeichnung nach links gegen die Dichtscheibe 1 10 gedrückt wird, und die
Ventilkugel 126 nach rechts auf den Ventilsitz 102 gedrückt wird. Dies ist in der Zeichnung durch Pfeile angedeutet. Mittels der Ventilfeder 58 wird erreicht, dass die Elemente der Ventil-Hauptstufe 56 in jedem Betriebszustand eine definierte Lage annehmen können.
Figur 15 zeigt die Ventil-Hauptstufe 56 der Figur 14 beim Befüllen des - in der Zeichnung nicht gezeigten - hydraulischen Speichers 10, sowie beim
nachfolgenden Halten des in dem hydraulischen Speicher 10 aufgebauten Fluiddrucks. Die Elemente der Ventil-Hauptstufe 56 entsprechen denen der Figur 14, so dass ihre Bezugszeichen der Einfachheit halber vorliegend nicht wiederholt werden.
Beim Befüllen ist das (nicht dargestellte) Steuerventil 52 geöffnet, so dass über den Steueranschluss X Fluid in den Steuerbereich 82 des Kolbens 74 bzw. des Führungsabschnitts 120 fließen kann. Der Kolben 74 drückt mittels des
Anschlagelements 122 auf die Ventilkugel 126 und unterstützt die Dichtwirkung am Ventilsitz 102.
Beim Halten des Fluiddrucks im hydraulischen Speicher 10 ist das (nicht dargestellte) Steuerventil 52 geschlossen. Die Elemente behalten die in der Figur 15 gezeigte Stellung. Figur 16 zeigt die Ventil-Hauptstufe 56 der Figur 14 beim Entleeren des hydraulischen Speichers 10, um Fluid in das übrige Hydrauliksystem 16 abzugeben. Das (nicht dargestellte) Steuerventil 52 ist dabei geöffnet, so dass in Folge des vom speicherseitigen Anschluss B auf die Ventilkugel 126 wirkenden hydraulischen Drucks die Ventilkugel 126 und ebenso der Kolben 74 in der Zeichnung nach links gedrückt werden, so dass die Ventil-Hauptstufe 56 öffnet und Fluid in Richtung einer Linie 132 vom speicherseitigen Anschluss B zu dem systemseitigen Anschluss A fließen kann.
Figur 17 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 20 - aufbauend auf den Darstellungen der Figuren 14 bis 16 - in einer Schnittansicht. Die im linken
Bereich der Zeichnung dargestellten Elemente, insbesondere der Stecker 104, die elektrische Kontaktierung 106, der Elektromagnet 54 und das Steuerventil 52 entsprechen im Wesentlichen der Vorrichtung 20 der Figur 9. Es wird auf die dortige Beschreibung verwiesen.
Der Kolben 74 beziehungsweise der Führungsabschnitt 120, das
Anschlagelement 122, die Ventilfeder 58 und die Ventilkugel 126 entsprechen der Anordnung nach der Figur 10. Der Steuerbereich 82 der Ventil-Hauptstufe 56 ist in der Figur 17 mit dem speicherseitigen Anschluss B über die hydraulische Verbindung 83 und über ein darin angeordnetes Rückschlagventil 134, welches zum Steuerbereich 82 hin sperrt, verbunden. Das Rückschlagventil 134 umfasst eine Ventilkugel 136 und eine Ventilfeder 138. Der von dem Steueranschluss X abgewandte Anschluss des Steuerventils 52 ist mit dem systemseitigen
Anschluss A über eine hydraulische Verbindung 80 und ein ringförmiges Filter 64 zum Filtern des Fluids verbunden.
Die Funktion der Ventil-Hauptstufe 56, insbesondere in Bezug auf den
Führungsabschnitt 120 und die Ventilkugel 126, entspricht den Darstellungen der Figuren 14 bis 16. Die Ventilkugel 126 ist ein Standardbauteil und wird vorliegend durch in Richtung der Längsachse 101 verlaufende Stege im Gehäuse 70 geführt. Die Stege sind in der Zeichnung nur angedeutet.
Nachstehend werden einige mögliche konstruktive Ausgestaltungen und/oder Alternativen der Vorrichtung 20 näher erläutert. Beispielsweise kann das
Gehäuse 70 aus Kunststoff gespritzt sein, etwa aus einem Kunststoff des Typs PA66GF30. Das Gleitlager 1 13 ist beispielsweise aus einem Material "BP25" oder "PTFE" in einem Spritzgussverfahren gefertigt, und kann in einen Abschnitt des Gehäuses 70 eingepresst sein. Die Ventilkugel 126 kann entlang im
Gehäuse 70 gespritzter Führungen geführt werden. Der Führungsabschnitt 120 kann beispielsweise aus Stahl hergestellt sein, und an den auf Gleitreibung beanspruchten Oberflächen geschliffen sein, beispielsweise mittels eines so genannten "center-less"-Verfahrens. Dabei kann eine Passgenauigkeit von beispielsweise +/- 20 μηι erreicht werden.
Weiterhin kann beispielsweise in der Vorrichtung 20 nach der Ausführungsform der Figur 3A das Rückschlagventil 62 mit integrierter erster Drossel 60 in die hydraulische Verbindung 84 der Figur 17 eingepresst werden. Dabei kann eine Scheibe des Rückschlagventils 62, welche an Stelle einer Ventilkugel 136 das Sperren des Rückschlagventil 62 bewirkt, als ein Stanz-Prägeteil hergestellt werden.
Weiterhin kann die Dichtscheibe 110 aus Kunststoff in einem
Spritzgussverfahren hergestellt sein, wobei gegebenenfalls das ringförmige Filter 64 an bzw. in die Dichtscheibe 110 gepresst bzw. eingepresst sein kann.
Ergänzend oder alternativ kann dabei auch eine Dichtschweißung mittels eines Ultraschallverfahrens, eines Reibverfahrens oder eines Laserschweißverfahren durchgeführt werden. Das Steuerventil 52 kann in einen Abschnitt des Gehäuses 70 und/oder einen Abschnitt des Elektromagneten 54 eingepresst sein.
Weiterhin kann der Deckel 1 14 aus einem gleichen Werkstoff wie das Gehäuse 70 hergestellt sein, und durch Aufpressen oder Rasten daran befestigt sein. Ergänzend oder alternativ kann der Deckel 1 14 auch mittels eines
Ultraschallverfahrens, eines Reibverfahrens oder eines Laserschweißverfahren an dem Gehäuse 70 befestigt sein. Dies kann beispielsweise erforderlich sein, wenn eine vollständige Dichtheit erforderlich ist.
Weiterhin kann für den speicherseitigen Anschluss B eine standardisierte Schnittstelle passend zu einer vorliegenden Bauart des hydraulischen Speichers 10 verwendet werden. Der hydraulische Speicher 10 kann beispielsweise auf die Vorrichtung 20 aufgepresst oder gerastet sein.
Weiterhin können die Ventilfeder 58, die erste Drossel 60, die zweite Drossel 66 und das Anschlagelement 122 in Abhängigkeit von Erfordernissen des
Hydrauliksystems 12 und/oder des Automatikgetriebes 14 bemessen werden. Darüber hinaus kann die Stärke und/oder die Dauer der Ansteuerung 142 abhängig von Eigenschaften des Steuerventils 52 und/oder Erfordernissen zum
Betrieb des Automatikgetriebes 14 gewählt werden. Außerdem können durch eine geeignete Bemessung der Elemente der Vorrichtung 20 die Fluidströme, die hydraulischen Drücke und/oder die Füllmenge des hydraulische Speicher flexibel berücksichtigt werden, insbesondere in Bezug auf eine Start-Stopp-Funktion der Brennkraftmaschine.
Die Figuren 18 bis 20 zeigen drei Zeitdiagramme zur Erläuterung der Funktion der Vorrichtung 20 nach der Figur 17, wobei auch auf die dort gezeigten
Elemente Bezug genommen wird. Die Zeitdiagramme sind über einer Zeitachse t aufgetragen und weisen zueinander denselben Zeitmaßstab auf.
Figur 18 zeigt ein Diagramm mit einem Förderdruck 140 der Hydraulikpumpe 28, sowie einer Ansteuerung 142 des Steuerventils 52. Zu einem Zeitpunkt t1 beginnt die Hydraulikpumpe 28 zu fördern, worauf der
Förderdruck 140 sich erhöht und nachfolgend auf einen Betriebsdruck 144 einschwingt. Zu einem Zeitpunkt t2 wird der Elektromagnet 54 des Steuerventils 52 bestromt, so dass Fluid vom systemseitigen Anschluss A über das geöffnete Steuerventil 52 in den Steuerbereich 82 der Ventil-Hauptstufe 56 fließen kann. Nachfolgend öffnet das Rückschlagventil 134, so dass das Fluid weiter zu dem speicherseitigen Anschluss B fließen und den hydraulischen Speicher 10 somit befüllen kann.
Zu einem Zeitpunkt t3 wird die Bestromung des Elektromagneten 54
ausgeschaltet. Daraufhin sperrt das Steuerventil 52. Nachfolgend wird die Hydraulikpumpe 28 abgeschaltet, beispielsweise in einer Stopp-Phase der
Brennkraftmaschine. Zu einem Zeitpunkt t4 ist der Förderdruck 140 null, und der hydraulische Druck in dem Hydrauliksystem 12 wird - beispielsweise aufgrund von Leckagen - kleiner.
Ab einem Zeitpunkt t5 und bis zu einem Zeitpunkt t6 erfolgt die Ansteuerung 142 des Steuerventils 52 durch Bestromung des Elektromagneten 54 für eine vergleichsweise kurze Zeitspanne, in der Fluid von dem hydraulischen Speicher 10 mit einer vergleichsweise hohen Fließgeschwindigkeit zurück in das übrige Hydrauliksystem 16 fließen kann.
Figur 19 zeigt zeitgleich zu der Figur 18 eine Auslenkung 146 der Ventilkugel 126 sowie eine Auslenkung 148 des Kolbens 74 bzw. des Führungsabschnitts 120 in Richtung der Längsachse 101. Eine Bezugslinie 150 bedeutet in Bezug auf die Ventilkugel 126 das Aufsitzen auf dem Ventilsitz 102, und für den Kolben 74 das Aufsitzen auf dem in der Zeichnung der Figur 17 linken Anschlag an der
Dichtscheibe 1 10.
Figur 20 zeigt zeitgleich zu den Figuren 18 und 19 einen Speicherdruck 152 in dem hydraulischen Speicher 10, welcher vorliegend als ein Kolben-Feder- Speicher ausgeführt ist, und einen die Fließgeschwindigkeit charakterisierenden Volumenstrom 154. Der positive Wertebereich oberhalb einer Nulllinie 156 bedeutet für den hydraulischen Speicher 10 eine entsprechend dem
Speicherdruck 152 gespeicherte Fluidmenge, und für den Volumenstrom 154 ein Abfließen von Fluid aus dem hydraulischen Speicher 10.
Durch eine Zusammenschau der Figuren 18 bis 20 ist die Funktionsweise der Vorrichtung 20 in den drei Betriebszuständen "Befüllen", "Halten" und "Entleeren" zu erkennen.
Figur 21 zeigt eine zu der Figur 5 passende Ausführungsform einer kombinierten Anordnung 158 der zweiten Drossel 66 und des Rückschlagventils 68. Ein Ventilgehäuse 159 umfasst den systemseitigen Anschluss A sowie die
Schnittstelle A1 in Richtung des übrigen Hydrauliksystems 16.
In dem Ventilgehäuse 159 ist der Ventilkörper 72 in Form einer Kegelscheibe angeordnet, welche in Richtung einer Längsachse 162 mittels einer Ventilfeder
164 auf einen konischen Ventilsitz 166 gedrückt werden kann. Der Ventilkörper 72 weist eine axiale Blende 168 auf, durch welche Fluid auch bei einem gesperrten Ventil fließen kann. Ein Durchflussquerschnitt der Blende 168 begrenzt dabei einen möglichen Fluidstrom.
Claims
Vorrichtung (20) zur Steuerung eines hydraulischen Speichers (10) eines Hydrauliksystems (12), beispielsweise eines Fahrzeuggetriebes (14), mit einer Ventileinrichtung (26), welche einen speicherseitigen Anschluss (B) der Vorrichtung (20) mit einem systemseitigen Anschluss (A) verbinden und von ihm trennen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (26) mindestens eine Ventil-Hauptstufe (56), welche hydraulisch zwischen speicherseitigem Anschluss (B) und systemseitigem Anschluss (A) angeordnet ist und durch ein Beaufschlagungsmittel, vorzugsweise den hydraulisch am speicherseitigen Anschluss (B) herrschenden Druck, in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird, und ein elektrisch betätigtes
Steuerventil (52) umfasst, welches den systemseitigen Anschluss (A) mit einen in Schließrichtung der Ventil-Hauptstufe (56) wirkenden
Steueranschluss (X) der Ventil-Hauptstufe (56) und mit dem speicherseitigen Anschluss (B) verbinden kann, wobei zwischen dem Steuerventil (52) und dem speicherseitigen Anschluss (B) mindestens eine erste Drossel (60) angeordnet ist.
Vorrichtung (20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ventil- Hauptstufe (56) eine in Schließrichtung wirkende Feder (58) umfasst.
Vorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Rückschlagventil (62) umfasst, welches parallel zu der ersten Drossel (60) angeordnet ist und zum Steuerventil (52) hin sperrt.
Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass sie eine zweite Drossel (66) und ein Rückschlagventil (68) umfasst, welche zueinander in Serie und insgesamt parallel zu der Ventil-Hauptstufe (56) angeordnet sind, wobei das Rückschlagventil (68) zum systemseitigen Anschluss (A) hin sperrt.
Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass sie eine zweite Drossel (66) und ein Rückschlagventil (68) umfasst, welche zueinander parallel und insgesamt zwischen einerseits dem Steuerventil (52) und der Ventil-Hauptstufe (56) und andererseits dem systemseitigen Anschluss (A) angeordnet sind.
Vorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Steuerventil (52) und dem
systemseitigen Anschluss (A) ein Filter (64) angeordnet ist.
Vorrichtung (20) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Öffnungsquerschnitt des Steuerventils (52) größer ist als ein Durchflussquerschnitt der ersten Drossel (60).
Vorrichtung (20) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drossel (60) ein Kanal (93) in einem Ventilkörper (72) der Ventil-Hauptstufe (56) ist, wobei der Kanal (93) beim Aufsitzen des Ventilkörpers (72) auf einem Dichtsitz (102) offen bleibt.
Vorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventil-Hauptstufe (56) einen Ventilkörper (72) mit einem konischen Dichtabschnitt (166) aufweist.
Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die Ventil-Hauptstufe (56) einen Ventilkörper (72) mit einem kugeligen Dichtabschnitt (103) aufweist.
1 1. Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (72) einstückig mit einem
Führungsabschnitt (120), mit dem dieser in einem Ventilgehäuse (70) geführt ist, ausgebildet ist.
12. Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (72) und ein Führungsabschnitt (120), mit dem dieser in einem Ventilgehäuse (70) geführt ist, separate Teile sind.
13. Vorrichtung (20) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Führungsabschnitt (120) und Ventilkörper (72) eine Feder (58) verspannt ist.
14. Vorrichtung (20) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Führungsabschnitt (120) und Ventilkörper (72) eine Dämpfungsfeder (130) angeordnet ist.
15. Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die Ventil-Hauptstufe (56) als Schieberventil (95) ausgeführt ist.
16. Vorrichtung (20) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Führungsabschnitt (120) und dem Ventilkörper (72) ein Anschlagelement (122) angeordnet ist.
17. Vorrichtung (20) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Führungsabschnitt (120) und dem Ventilkörper (72) ein axial wirkendes Dämpfungselement angeordnet ist, welches außerdem einen axialen Abstand zwischen dem Führungsabschnitt (120) und dem
Ventilkörper (72) begrenzen kann.
18. Vorrichtung (20) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Öffnungsquerschnitt des Steuerventils (52) kleiner ist als ein Öffnungsquerschnitt der Ventil-Hauptstufe (56).
19. Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 14 oder 16 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkstoff eines Gleitlagers (1 13), in welchem der Führungsabschnitt (120) gleiten kann, in etwa einen gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie ein Werkstoff des
Führungsabschnitts (120) aufweist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201010042194 DE102010042194A1 (de) | 2010-10-08 | 2010-10-08 | Vorrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Speichers eines Hydrauliksystems |
PCT/EP2011/065543 WO2012045547A1 (de) | 2010-10-08 | 2011-09-08 | Vorrichtung zur steuerung eines hydraulischen speichers eines hydrauliksystems |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP2625433A1 true EP2625433A1 (de) | 2013-08-14 |
Family
ID=44584186
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP11754660.6A Withdrawn EP2625433A1 (de) | 2010-10-08 | 2011-09-08 | Vorrichtung zur steuerung eines hydraulischen speichers eines hydrauliksystems |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20130263948A1 (de) |
EP (1) | EP2625433A1 (de) |
CN (1) | CN103140687A (de) |
DE (1) | DE102010042194A1 (de) |
WO (1) | WO2012045547A1 (de) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012017292B4 (de) * | 2012-08-27 | 2017-03-09 | Getrag Getriebe- Und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer Gmbh & Cie Kg | Fluidversorgungseinrichtung und Aktuatoranordnung |
DE102013003894A1 (de) * | 2013-03-06 | 2014-09-11 | Audi Ag | Hydrauliksystem für ein Doppelkupplungsgetriebe |
US20150089934A1 (en) * | 2013-09-27 | 2015-04-02 | Ford Global Technologies, Llc | Dual operation hydraulic control |
US9701312B2 (en) | 2013-12-11 | 2017-07-11 | Caterpillar Inc. | Idle reduction engine shutdown and restart system for a machine |
US20150247509A1 (en) | 2014-02-28 | 2015-09-03 | Caterpillar Inc. | Machine having hydraulic start assist system |
DE102015215930B4 (de) * | 2015-08-20 | 2024-07-25 | Zf Friedrichshafen Ag | Hydrauliksystem eines Automatgetriebes |
KR102351429B1 (ko) | 2016-06-21 | 2022-01-14 | 보르그워너 인코퍼레이티드 | 스위치 밸브 조립체 및 그를 포함한 유압 제어 모듈 |
DE102016218835A1 (de) * | 2016-09-29 | 2018-03-29 | Ford Global Technologies, Llc | Ölversorgungseinheit und Kraftfahrzeug |
WO2019201477A1 (en) * | 2018-04-20 | 2019-10-24 | Eaton Intelligent Power Limited | Hydraulic control unit with externally mounted pump |
US10704615B2 (en) * | 2018-08-21 | 2020-07-07 | Ford Global Technologies, Llc | Vehicle and system for controlling a vehicle transmission |
CN113944659A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-01-18 | 重庆零壹空间科技集团有限公司 | 一种采用蓄能器辅助补油的火箭起竖液压***以及辅助起竖方法 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH506735A (de) * | 1970-08-19 | 1971-04-30 | Technomatic Ag | Steuer-Ventil |
US5182970A (en) | 1990-04-04 | 1993-02-02 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Hydraulic control system for automatic transmission |
US5494012A (en) * | 1994-11-22 | 1996-02-27 | Hagen; Terry L. | Pre-oiler |
JP4003245B2 (ja) | 1997-03-17 | 2007-11-07 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | 回生機能付き自動変速機油圧制御装置 |
JP3428926B2 (ja) * | 1999-07-12 | 2003-07-22 | 株式会社テージーケー | パイロット作動流量調整弁 |
JP4129145B2 (ja) | 2001-06-04 | 2008-08-06 | ジヤトコ株式会社 | 自動変速機の変速油圧装置 |
DE10216352A1 (de) | 2002-04-13 | 2003-10-23 | Hydraulik Ring Gmbh | Ansteuereinrichtung für mindestens einen Verbraucher, wie Nockenwellenversteller, automatisches Getriebe und dergleichen, von Fahrzeugen, vorzugsweise Kraftfahrzeugen |
US6973781B2 (en) | 2003-10-29 | 2005-12-13 | Zf Friedrichshafen Ag | Method and apparatus for maintaining hydraulic pressure when a vehicle is stopped |
JP2007138993A (ja) | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Toyota Motor Corp | 油圧調整装置 |
DE102006014756A1 (de) | 2006-03-30 | 2007-10-04 | Zf Friedrichshafen Ag | Vorrichtung zum Speichern von Hydraulikfluid eines Hydrauliksystems einer Getriebeeinrichtung |
DE102006014758A1 (de) | 2006-03-30 | 2007-10-04 | Zf Friedrichshafen Ag | Vorrichtung zum Speichern von Hydraulikfluid eines Hydrauliksystems |
DE102006041899A1 (de) | 2006-09-07 | 2008-03-27 | Zf Friedrichshafen Ag | Verfahren zum Betätigen einer Hydraulikspeichereinrichtung einer Getriebeeinrichtung |
US8052116B2 (en) * | 2006-09-29 | 2011-11-08 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The U.S. Environmental Protection Agency | Quiet fluid supply valve |
DE102009047828A1 (de) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | GM Global Technology Operations, Inc., Detroit | Hydrauliksteuerung für einen Fahrzeugantriebsstrang |
US8069661B2 (en) * | 2009-02-24 | 2011-12-06 | GM Global Technology Operations LLC | Transmission hydraulic control system having an accumulator |
US8887498B2 (en) * | 2009-12-18 | 2014-11-18 | Gm Global Technology Operations, Llc | Transmission hydraulic control system having an accumulator bypass valve assembly |
-
2010
- 2010-10-08 DE DE201010042194 patent/DE102010042194A1/de not_active Withdrawn
-
2011
- 2011-09-08 EP EP11754660.6A patent/EP2625433A1/de not_active Withdrawn
- 2011-09-08 WO PCT/EP2011/065543 patent/WO2012045547A1/de active Application Filing
- 2011-09-08 CN CN2011800485079A patent/CN103140687A/zh active Pending
- 2011-09-08 US US13/878,308 patent/US20130263948A1/en not_active Abandoned
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
See references of WO2012045547A1 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20130263948A1 (en) | 2013-10-10 |
CN103140687A (zh) | 2013-06-05 |
DE102010042194A1 (de) | 2012-04-12 |
WO2012045547A1 (de) | 2012-04-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2625433A1 (de) | Vorrichtung zur steuerung eines hydraulischen speichers eines hydrauliksystems | |
EP2625432A1 (de) | Vorrichtung zur steuerung eines hydraulischen speichers eines hvdrauliksystems | |
EP1042608B1 (de) | Kraftstoffversorgungsanlage einer brennkraftmaschine | |
EP2671127B1 (de) | Proportional-druckregelventil | |
EP1042607B1 (de) | Kraftstoffversorgungsanlage einer brennkraftmaschine | |
DE19612738C2 (de) | Speichereinspritzsystem für Brennkraftmaschinen | |
WO2007118500A1 (de) | Vorrichtung zum speichern von hydraulikfluid eines hydrauliksystems einer getriebeeinrichtung | |
EP1898101A2 (de) | Verfahren zum Betätigen einer Hydraulikspeichereinrichtung einer Getriebeeinrichtung | |
WO1999066179A1 (de) | Vorrichtung zur steuerung eines gaswechselventils für brennkraftmaschinen | |
WO2007068319A1 (de) | Hydrauliksystem an kraftfahrzeugen | |
WO1999018347A1 (de) | Ventil zum steuern von flüssigkeiten | |
WO2012113579A1 (de) | Druckregelnde hubkolbenpumpe mit magnetischem antrieb | |
EP2739556A1 (de) | Steuereinrichtung für einen hydraulischen antrieb | |
DE4226754A1 (de) | Aufhaengungssystem fuer fahrzeuge | |
WO2009112316A1 (de) | Hydraulische steuerungsanordnung zum steuern eines variablen fluidvolumenstroms | |
EP1799999B1 (de) | Kraftstoffsystem für eine brennkraftmaschine | |
EP1903238A2 (de) | Hydraulisches System | |
DE102004054108B4 (de) | Dreiwegeventil und dieses aufweisende Brennstoffeinspritzvorrichtung | |
WO2002073028A2 (de) | Sitz/schieber-ventil mit druckausgleichsstift | |
DE4221088C2 (de) | Aufhängungssystem für Fahrzeuge | |
DE112017007105B4 (de) | Kraftstoffeinspritzvorrichtung | |
EP1356200A1 (de) | 3/2 wegeventil | |
DE102005044389B3 (de) | Einspritzventil | |
WO2023166073A1 (de) | Ventil | |
DE102004048594A1 (de) | Kraftstoffsystem, für eine Brennkraftmaschine, sowie Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 20130508 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
|
DAX | Request for extension of the european patent (deleted) | ||
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
|
18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 20160401 |