DE102013008956A1

DE102013008956A1 - Stelleinrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe oder eine Kraftfahrzeugkupplung

Info

Publication number: DE102013008956A1
Application number: DE102013008956.5A
Authority: DE
Inventors: Gergely Bóka; Balázs Trencséni; Huba Németh
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2013-05-27
Filing date: 2013-05-27
Publication date: 2014-11-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung für Kraftfahrzeuggetriebe oder Kraftfahrzeugkupplungen, beinhaltend einen fluidbetätigten, doppeltwirkenden Stellzylinder (1) mit zwei durch einen Stellkolben (3a) voneinander getrennten Zylinderkammern (5, 6) zum Ausführen von Bewegungen der Stellkolbens (3) in zwei zueinander gegenläufigen Richtungen, sowie mit einer Ventilvorrichtung (7, 11) zum Steuern des Fluidzulaufs und des Fluidablaufs für die Zylinderkammern (5, 6). Die Erfindung sieht vor, dass die erste Zylinderkammer (5a) über eine erste Ventileinrichtung (11a) der Ventilvorrichtung (7, 11) mit einer Fluidquelle (8) in Verbindung steht, welche in ihrer Druckbeaufschlagungsschaltstellung ihren an die Fluidquelle (8) angeschlossenen ersten Anschluss (11.1) mit ihrem an die erste Zylinderkammer (5a) angeschlossenen zweiten Anschluss (11.2) und in ihrer Druckentlastungsschaltstellung ihren zweiten Anschluss (11.2) mit ihrem an eine Drucksenke angeschlossenen dritten Anschluss (11.3) verbindet, die zweite Zylinderkammer (6) über eine zweite Ventileinrichtung (7a) der Ventilvorrichtung (7, 11) mit der ersten Ventileinrichtung (11) in Verbindung steht, wobei die zweite Ventileinrichtung (7) in ihrer Druckbeaufschlagungsschaltstellung den an ihren ersten Anschluss (7.1) angeschlossenen zweiten Anschluss (11.2) der ersten Ventileinrichtung (11) mit ihrem an die zweite Zylinderkammer (6) angeschlossenen zweiten Anschluss (7.2) verbindet und in ihrer Druckentlastungsschaltstellung ihren zweiten Anschluss (7.2) mit ihrem an eine Drucksenke angeschlossenen dritten Anschluss (7.3) verbindet, und wobei die erste Ventileinrichtung (11) und die zweite Ventileinrichtung (7) jeweils lediglich aus einem einzigen 3/2-Wegeventil bestehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung für Kraftfahrzeuggetriebe oder Kraftfahrzeugkupplungen, beinhaltend einen fluidbetätigten, doppeltwirkenden Stellzylinder mit zwei durch einen Stellkolben voneinander getrennten Zylinderkammern zum Ausführen von Bewegungen der Stellkolbens in zwei zueinander gegenläufigen Richtungen, sowie mit einer Ventilvorrichtung zum Steuern des Fluidzulaufs und des Fluidablaufs für die Zylinderkammern, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer solchen Stelleinrichtung gemäß Anspruch 2.
Solche Stelleinrichtungen werden beispielsweise als Stellantrieb für automatisierte Getriebe bzw. Kupplungen von Kraftfahrzeugen eingesetzt. In Nutzfahrzeugen, bei denen bereits ein Druckluftsystem für die üblicherweise verwendeten Druckluftbremsen oder für die Luftfederung vorhanden ist, sind solche Stelleinrichtungen elektro-pneumatisch ausgebildet, wobei als Arbeitsfluid Druckluft eingesetzt wird.
Eine solche Stelleinrichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2006 030 034 A1 bekannt. Die Stelleinrichtung weist je Zylinderkammer des doppelt wirkenden Stellzylinders je ein 3/2-Wege-Schaltventil auf sowie ein vorgeordnetes getaktetes Druckregelventil. Die 3/2-Wege-Schaltventile verbinden gemäß einer ersten Schaltstellung die zugeordnete Zylinderkammer mit einer Fluidquelle und gemäß einer zweiten Schalstellung mit einer Drucksenke. Mittels des vorgeordneten getakteten Druckregelventils wird der Arbeitsdruck in den Zylinderkammern eingeregelt. Damit werden je Stellzylinder zwei 3/2-Wegeventile verwendet, wobei der diesbezügliche Aufwand relativ hoch ist.
Aufgabe der Erfindung
Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Stelleinrichtung der eingangs erwähnten Art derart weiter zu entwickeln, dass sie kostengünstiger herstellbar ist. Weiterhin soll ein Verfahren zur Steuerung der Stelleinrichtung zur Verfügung gestellt werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale gemäß Patentanspruch 1 und Patentanspruch 2 gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, dass

– die erste Zylinderkammer über eine erste Ventileinrichtung der Ventilvorrichtung mit einer Fluidquelle in Verbindung steht, welche in ihrer Druckbeaufschlagungsschaltstellung ihren an die Fluidquelle angeschlossenen ersten Anschluss mit ihrem an die erste Zylinderkammer angeschlossenen zweiten Anschluss und in ihrer Druckentlastungsschaltstellung ihren zweiten Anschluss mit ihrem an eine Drucksenke angeschlossenen dritten Anschluss verbindet,
– die zweite Zylinderkammer über eine zweite Ventileinrichtung der Ventilvorrichtung mit der ersten Ventileinrichtung in Verbindung steht, wobei die zweite Ventileinrichtung in ihrer Druckbeaufschlagungsschaltstellung den an ihren ersten Anschluss angeschlossenen zweiten Anschluss der ersten Ventileinrichtung mit ihrem an die zweite Zylinderkammer angeschlossenen zweiten Anschluss verbindet und in ihrer Druckentlastungsschaltstellung ihren zweiten Anschluss mit ihrem an eine Drucksenke angeschlossenen dritten Anschluss verbindet, und wobei
– die erste Ventileinrichtung und die zweite Ventileinrichtung jeweils lediglich aus einem einzigen 3/2-Wegeventil bestehen.

Damit ist dem einen Stellzylinder lediglich ein einziges 3/2-Wegeventil zugeordnet, welches dessen Zylinderkammern be- und entlüftet. Das vorgeschaltete 3/2-Wegeventil bildet demgegenüber ein zentrales Be- und Entlüftungsventil, dem ein oder mehrere Stellzylinder mit zugeordnetem 3/2-Wegeventil nachgeordnet werden können. Damit ist der Aufbau der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung einfacher als beim eingangs erwähnten Stand der Technik, welcher zwei 3/2-Wegeventile je Stellzylinder benötigt.
Gemäß des Verfahrens zur Steuerung der Stelleinrichtung wird ausgehend von einer beliebigen aktuellen Endstellung des Stellkolbens des Stellzylinders und Druckentlastungsschaltstellung der ersten Ventileinrichtung und der zweiten Ventileinrichtung zum Ausführen einer Bewegung des Stellkolbens des Stellzylinders in die andere Endstellung in der nachfolgend angegebenen Reihenfolge

– zuerst die zweite Ventileinrichtung in die Schaltstellung geschaltet, in die Druckentlastungsschaltstellung oder in die Druckbeaufschlagungsschaltstellung, welche der aktuellen Endstellung des Stellkolbens entspricht, und dann
– die erste Ventileinrichtung in ihre Druckbeaufschlagungsschaltstellung geschaltet, und dann
– die zweite Ventileinrichtung in die Schaltstellung geschaltet wird, in die Druckentlastungsschaltstellung oder in die Druckbeaufschlagungsschaltstellung, welche der jeweils anderen Endstellung des Stellkolbens entspricht.

Bei der Schaltstellung der zweiten Ventileinrichtung, welche der aktuellen Endstellung des Stellkolbens entspricht, handelt es sich demzufolge um die Druckentlastungsschaltstellung oder um die Druckbeaufschlagungsschaltstellung, je nachdem, durch welche der beiden Schaltstellungen der Stellkolben in der aktuellen Endstellung gehalten wird, wenn die erste Ventileinrichtung in ihre Druckbeaufschlagungsschaltstellung geschaltet wird. Damit wird eine unkontrollierte Bewegung des Stellkolbens verhindert, wenn erste Ventileinrichtung in ihre Druckbeaufschlagungsschaltstellung geschaltet wird.
Analog handelt es sich bei der Schaltstellung der zweiten Ventileinrichtung, welche der jeweils anderen Endstellung des Stellkolbens entspricht, um die Druckentlastungsschaltstellung oder Druckbeaufschlagungsschaltstellung, je nachdem, durch welche der beiden Schaltstellungen der Stellkolben in die jeweils andere Endstellung gestellt wird, wenn die erste Ventileinrichtung bereits in ihre Druckbeaufschlagungsschaltstellung geschaltet worden ist.
Damit erfolgen der gesamte Fluidzulauf und -ablauf für beide Zylinderkammern des Stellzylinders mit nur zwei Schaltventilen in Form von zwei 3/2-Wegeventilen. Daher ist die erfindungsgemäße Stelleinrichtung sehr kostengünstig herstellbar.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung möglich.
Besonders bevorzugt werden gemäß dem Verfahren nach dem Einnehmen der anderen Endstellung durch den Stellkolben des Stellzylinders die erste Ventileinrichtung und die zweite Ventileinrichtung jeweils in ihre Druckentlastungsschaltstellung geschaltet. Damit werden beide Zylinderkammern drucklos geschaltet und die zuletzt eingenommene Endstellung des Stellkolbens wird beibehalten.
Gemäß einer besonders zu bevorzugenden Weiterbildung der Stelleinrichtung ist zusätzlich zu dem einen Stellzylinder wenigstens ein weiterer fluidbetätigter, doppeltwirkender Stellzylinder vorgesehen, wobei die Stellzylinder parallel geschaltet und jeweils ihre ersten Zylinderkammern an den zweiten Anschluss der ersten Ventileinrichtung und ihre zweiten Zylinderkammern jeweils an den zweiten Anschluss einer jedem Stellzylinder zugeordneten zweiten Ventileinrichtung und die ersten Anschlüsse dieser zweiten Ventileinrichtungen an den zweiten Anschluss der ersten Ventileinrichtung angeschlossen sind, wobei die erste Ventileinrichtung eine zentrale Be- und Entlüftungsventileinrichtung für die zweiten Ventileinrichtungen darstellt.
Damit ist jedem Stellzylinder nur ein einziges 3/2-Wegeventil zugeordnet, dem ein einziges zentrales Be- und Entlüftungsventil in Form eines 3/2-Wegeventils vorgeschaltet ist. Mit einer solchen Anordnung können sämtliche Stellzylinder unabhängig voneinander, und individuell gestellt werden, wie aus der Beschreibung des Verfahrens zur Steuerung der Stelleinrichtung hervorgeht.
Besonders bevorzugt sind die 3/2-Wegeventile von einem elektronischen Steuergerät elektrisch gesteuerte Elektromagnetventile, welche in eine ihrer beiden Schaltstellungen federbelastet sind, wobei bevorzugt die federbelastete Schaltstellung die Druckentlastungsschaltstellung und die bestromte Schaltstellung die Druckbeaufschlagungsschaltstellung ist.
Gemäß einer Weiterbildung ist das Fluid Druckluft und die Fluidquelle ein Druckluftvorrat oder das das Fluid Hydraulikflüssigkeit und die Fluidquelle ein Hydraulikflüssigkeitsvorrat.
Dabei weist bevorzugt das einzige 3/2-Wegeventil, aus dem die erste Ventileinrichtung und die zweite Ventileinrichtung jeweils bestehen, den ersten Anschluss, den zweiten Anschluss und den dritten Anschluss auf.
Besonders bevorzugt weist der Stellkolben eines Stellzylinders zwei Wirkflächen auf, von denen eine erste Wirkfläche die erste Zylinderkammer und eine zweite Wirkfläche die zweite Zylinderkammer begrenzt und die zweite Wirkfläche größer als die erste Wirkfläche oder die erste Wirkfläche größer als die zweite Wirkfläche ist. Dann kann der Stellkolben auch bei Druckgleichheit in beiden Zylinderkammern eine stabile Endstellung einnehmen, weil die Druckkräfte auf die Wirkflächen des Stellkolbens unterschiedlich groß sind.
Bei dem Verfahren zur Steuerung einer solchen Stelleinrichtung mit mehreren Stellzylindern werden ausgehend von beliebigen aktuellen Endstellungen der Stellkolben der Stellzylinder und ausgehend von Druckentlastungsschaltstellungen der ersten Ventileinrichtung und der zweiten Ventileinrichtungen zum Stellen eines Stellkolbens wenigstens eines der Stellzylinder in die jeweils andere Endstellung in der nachfolgend angegebenen Reihenfolge

– zuerst die zweiten Ventileinrichtungen in die Schaltstellung geschaltet, in die Druckentlastungsschaltstellung oder in die Druckbeaufschlagungsschaltstellung, welche jeweils den aktuellen Endstellungen der Stellkolben der Stellzylinder entsprechen, und dann
– die erste Ventileinrichtung in ihre Druckbeaufschlagungsschaltstellung geschaltet, und dann
– die zweite Ventileinrichtung des wenigstens einen, in die jeweils andere Endstellung zu stellenden Stellzylinders in die Schaltstellung geschaltet, in die Druckentlastungsschaltstellung oder in die Druckbeaufschlagungsschaltstellung, welche der jeweils anderen Endstellung des Stellkolbens dieses wenigstens einen Stellzylinders entspricht.

Wie schon bei dem Verfahren, bei dem nur ein einzelner Stellzylinder gesteuert bzw. gestellt wird, ist auch bei dem mehrere Stellzylinder steuernden Verfahren die Schaltstellung der zweiten Ventileinrichtungen, welche den aktuellen Endstellungen der Stellkolben entspricht, jeweils die Druckentlastungsschaltstellung oder die Druckbeaufschlagungsschaltstellung, abhängig davon, durch welche der beiden Schaltstellungen die Stellkolben in den aktuellen Endstellungen gehalten werden, wenn die erste Ventileinrichtung in ihre Druckbeaufschlagungsschaltstellung geschaltet wird. Damit wird eine unkontrollierte Bewegung der Stellkolben verhindert, wenn erste Ventileinrichtung in ihre Druckbeaufschlagungsschaltstellung geschaltet wird.
Analog handelt es sich bei der Schaltstellung der zweiten Ventileinrichtungen, welche der jeweils anderen Endstellung des Stellkolbens entspricht, um die Druckentlastungsschaltstellung oder um die Druckbeaufschlagungsschaltstellung, abhängig davon, durch welche der beiden Schaltstellungen die Stellkolben jeweils in die jeweils andere Endstellung gestellt werden, wenn die erste Ventileinrichtung bereits in ihre Druckbeaufschlagungsschaltstellung geschaltet worden ist.
Besonders bevorzugt werden nach dem Einnehmen der anderen Endstellung durch den Stellkolben des wenigstens einen Stellzylinders die erste Ventileinrichtung und die zweiten Ventileinrichtungen jeweils in ihre Druckentlastungsschaltstellungen geschaltet. Damit werden beide Zylinderkammern eines jeden Stellzylinders drucklos geschaltet und die zuletzt eingenommenen Endstellungen der Stellkolben werden beibehalten.
Dabei können die zweiten Ventileinrichtungen mehrerer, in die jeweils andere Endstellung zu stellenden Stellzylinder gleichzeitig oder sequentiell in die Schaltstellung geschaltet werden, in die Druckentlastungsschaltstellung oder in die Druckbeaufschlagungsschaltstellung, welche der jeweils anderen Endstellung der Stellkolben dieser mehreren Stellzylinder entspricht. Damit stellt die erfindungsgemäße Stelleinrichtung eine größtmögliche Flexibiltät in Bezug auf eine individuelle Stellbarkeit der Stellkolben der Stellzylinder zur Verfügung als mit der Stelleinrichtung die Stellzylinder in ihrer aktuellen Endstellung gehalten oder von der aktuellen Endstellung in die andere Endstellung gestellt werden können und zwar unabhängig von der jeweils gerade vorliegenden aktuellen Endstellung.
Mit einer solchen bevorzugt fortgebildeten Stelleinrichtung können folglich mehrere Stellzylinder und damit auch mehrere Organe gleichzeitig oder sequentiell unter geringem Aufwand in Bezug zu deren baulichem Aufwand betätigt werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeuggetriebe oder eine Kraftfahrzeugkupplung sowie auch ein Kraftfahrzeug, welche oder welches wenigstens eine Stelleinrichtung gemäß der Erfindung beinhaltet.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen.
Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
Zeichnung
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stelleinrichtung mit einem einzigen doppelt wirkenden Stellzylinder;
2 bis 7 schematische Darstellungen einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stelleinrichtung mit mehreren doppelt wirkenden Stellzylindern gemäß 1, wobei einige der Stellzylinder in verschiedenen Endstellungen gezeigt sind.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Eine Stelleinrichtung bevorzugt für ein Kraftfahrzeuggetriebe oder für eine Kraftfahrzeugkupplung eines Kraftfahrzeugs beinhaltet einen Stellzylinder 1 mit einem Gehäuse 2 und einem Stellkolben 3 mit zugehöriger Kolbenstange, welcher relativ zum Gehäuse 2 linear beweglich ist. Für Getriebeanwendungen ist einer Getriebeschaltgabel oder einem Getriebeschalthebel und der Kolbenstange des Stellkolbens 3 eine Mechanik zwischengeordnet, welche die Bewegung der Kolbenstange überträgt.
Einer Innenwandung des Gehäuses 2 und einem radial äußeren Rand des Stellkolbens 3 bzw. der Kolbenstange sind außerdem Dichtungselemente 4 zwischengeordnet, wobei der Stellkolben 3 eine erste Zylinderkammer 5 und eine zweite Zylinderkammer 6 voneinander dichtend trennt. Zusätzlich können auch Führungselemente zur Führung des Stellkolbens 3 im Zylinder 2 vorgesehen sein. Nicht zuletzt kann auch ein hier nicht gezeigter Positionssensor vorgesehen sein, zur Messung der relativen Position des Kolbens 3 in Bezug zum Gehäuse 2.
Der Stellkolben hat zwei Wirkflächen A₁ und A₂ für die Druckluft, von denen eine erste Wirkfläche A₁ die erste Zylinderkammer 5 und eine zweite Wirkfläche A₂ die zweite Zylinderkammer 6 begrenzt und hier beispielsweise die zweite Wirkfläche A₂ größer als die erste Wirkfläche A₁ ist. In den Figuren ist die erste Wirkfläche A₁ kleiner als die zweite Wirkfläche A₂, weil die zweite Wirkfläche A₂ eine durchgehende Fläche und die erste Wirkfläche A₁ wegen der Kolbenstange des Stellkolbens 3 eine Ringfläche ist. Bevorzugt ist die zweite Wirkfläche A₂ ungefähr zwei Mal so groß wie die erste Wirkfläche A₁. Alternativ könnte aber auch die erste Wirkfläche A₁ größer als die zweite Wirkfläche A₂ und zwei Mal so groß wie diese sein.
An dem Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise ein Nutzfahrzeug mit einer Druckluftanlage ist, ist Druckluft vorhanden. Dabei erzeugt ein hier nicht gezeigter Kompressor Druckluft für einen Druckluftvorrat 8. Der Druckluftvorrat 8 ist mittels einer Druckluftleitung 10 einerseits stets, d. h. ohne Zwischenschaltung eines Schaltventils mit einem ersten Anschluss 11.1 eines Schaltventils in Form eines ersten 3/2-Wegeventils 11 verbunden. Möglich ist aber, dass ein den Druck in der Druckluftleitung 10 steuerndes oder regelndes Druckregelventil oder ein von einem Schaltventil abweichendes Ventil in der Druckluftleitung 10 hinter dem Druckluftvorrat 8 stellzylinderseitig angeordnet ist. Anstelle von Druckluft kann jegliches geeignete Druckmedium wie beispielsweise Hydraulikflüssigkeit verwendet werden.
Besonders bevorzugt ist das erste 3/2-Wegeventil 11 ein von einem hier nicht gezeigten elektronischen Steuergerät elektrisch gesteuertes Elektromagnetventil. Ein zweiter Anschluss 11.2 des ersten 3/2-Wegeventils ist dabei über eine Druckluftleitung mit der ersten Zylinderkammer 5 und ein dritter Anschluss 11.3 mit einer Drucksenke oder Entlüftung verbunden.
An den zweiten Anschluss 11.2 des ersten 3/2-Wegeventils 11 können andere druckbetätigte Verbraucher 12 angeschlossen sein, welche durch Druckbeaufschlagung bzw. durch Druckentlastung betätigbar oder steuerbar sind.
Das erste 3/2-Wegeventil verbindet in seiner Druckbeaufschlagungsschaltstellung seinen an die Fluidquelle 8 angeschlossenen ersten Anschluss 11.1 mit seinem an die erste Zylinderkammer 5 angeschlossenen zweiten Anschluss 11.2 und in seiner Druckentlastungsschaltstellung seinen zweiten Anschluss 11.2 mit seinem an die Drucksenke angeschlossenen dritten Anschluss 11.3. Das erste 3/2-Wegeventil 11 ist beispielsweise in seine Druckentlastungschaltstellung stromlos federbelastet und wird bestromt in die Druckbeaufschlagungsschaltstellung geschaltet.
Die zweite Zylinderkammer 6 steht über ein zweites 3/2-Wegeventil 7 mit dem ersten 3/2-Wegeventil 11 in Verbindung, wobei das zweite 3/2-Wegeventil 7 in seiner Druckbeaufschlagungsschaltstellung den an seinen ersten Anschluss 7.1 angeschlossenen zweiten Anschluss 11.2 des ersten 3/2-Wegeventils 11 mit seinem an die zweite Zylinderkammer 6 angeschlossenen zweiten Anschluss 7.2 verbindet und in seiner Druckentlastungsschaltstellung seinen zweiten Anschluss 7.2 mit seinem an eine Drucksenke angeschlossenen dritten Anschluss 7.3 verbindet. Besonders bevorzugt ist auch das zweite 3/2-Wegeventil 7 ein von dem elektronischen Steuergerät elektrisch gesteuertes Elektromagnetventil, welches beispielsweise in seine Druckentlastungsschaltstellung stromlos federbelastet ist und bestromt in die Druckbeaufschlagungsschaltstellung geschaltet wird oder ist.
In dem hier nicht gezeigten elektronischen Steuergerät sind Steuerroutinen zur Steuerung der beiden 3/2-Wegeventile 7, 11 gespeichert. Diese Steuerroutinen steuern diese beiden Ventile 7, 11 wie im Folgenden dargestellt wird.
Ausgehend von einer Situation, in der sich der Stellkolben des Stellzylinders in einer beliebigen aktuellen Endstellung befindet, in 1 beispielsweise in seiner rechten Endstellung und in der sich sowohl das erste 3/2-Wegeventil 11 und das zweite 3/2-Wegeventil 7 jeweils in ihrer stromlosen Druckentlastungsschaltstellung befinden, wird zum Ausführen einer Bewegung des Stellkolbens 3 in die hier beispielsweise linke Endstellung zuerst das zweite 3/2-Wegeventil 7 in die Druckentlastungsschaltstellung geschaltet, welche der aktuellen rechten Endstellung des Stellkolbens 3 entspricht. Dann wird die zweite Zylinderkammer 6 entlüftet und ein bloßes Umschalten des ersten 3/2-Wegeventils 11 kann den Stellkolben 3 aus dieser rechten Endstellung nicht herausbefördern.
Danach erst wird das erste 3/2-Wegeventil 11 durch Bestromung in seine Druckbeaufschlagungsschaltstellung geschaltet, was alleine im Hinblick auf die ursprüngliche oder aktuelle rechte Endstellung des Stellkolbens 3 unschädlich ist. Erst wenn das zweite 3/2-Wegeventil 7 durch Bestromung in die Druckbeaufschlagungsschaltstellung geschaltet wird, dann wird die zweite Zylinderkammer 6 belüftet. Dann herrscht Druckgleichheit in der ersten Zylinderkammer 5 und in der zweiten Zylinderkammer 6, weil die erste Zylinderkammer 5 über das in seine Druckbeaufschlagungsschaltstellung geschaltete erste 3/2-Wegeventil ebenfalls belüftet wird. Dabei sorgt aber die größere zweite Wirkfläche A₂, die mit dem in der zweiten Zylinderkammer 6 herrschenden Druck zusammenwirkt, dafür, dass an der zweiten Wirkfläche A₂ eine größere Druckkraft wirkt als an der ersten kleineren Wirkfläche A₁ und somit der Stellkolben 3 in 1 nach links in Richtung auf die rechte Endstellung zu verschoben wird. In dieser linken Endstellung können dann durch Entstromen die beiden 3/2-Wegeventile 7, 11 in ihre Druckentlastungsschaltstellungen geschaltet werden, um sie nicht weiter zu belasten bzw. Strom zu sparen.
Wenn dann umgekehrt der Stellkolben 3 von seiner linken Endstellung in seine rechte Endstellung verfahren werden soll, wird zunächst zuerst das zweite 3/2-Wegeventil 7 durch Bestromung in die Druckbeaufschlagungsschaltstellung geschaltet, welche der aktuellen linken Endstellung des Stellkolbens 3 entspricht. Dann würde die zweite Zylinderkammer 6 betüftet werden, wenn das erste 3/2-Wegeventil 11 in seine Druckbeaufschlagungsschaltstellung geschaltet wird. Dadurch alleine kann der Stellkolben 3 aber nicht aus seiner linken Endstellung herausbefördert werden, weil hierzu erst die zweite Zylinderkammer 6 entlüftet werden müsste.
Danach erst wird das erste 3/2-Wegeventil 11 durch Bestromung in seine Druckbeaufschlagungsschaltstellung geschaltet, was alleine im Hinblick auf die ursprüngliche oder aktuelle linke Endstellung des Stellkolbens 3 unschädlich ist, weil dadurch zum einen die erste Zylinderkammer 5 und zum andern auch die zweite Zylinderkammer 6 belüftet wird. Dann herrscht Druckgleichheit in beiden Zylinderkammern 5, 6.
Da am Stellkolben 3 aber die zweite Wirkfläche A₂ größer als die erste Wirkfläche A₁ ist, entsteht bei gleichem Druck p in beiden Zylinderkammern 5, 6 nach der Gleichung F = p·A an der zweiten Wirkfläche A₂ eine größere Kraft F. Folglich verbleibt der Stellkolben 3 hierdurch zunächst in seiner linken Endstellung.
Erst wenn das zweite 3/2-Wegeventil 7 durch Entstromung in die Druckentlastungsschaltstellung geschaltet wird, dann wird die zweite Zylinderkammer 6 entlüftet und die in der ersten Zylinderkammer 5 wirkenden Druckkraft kann den Stellkolben 3 nach rechts in seine rechte Endstellung schieben.
In dieser rechten Endstellung des Stellkolbens 3 können dann durch Entstromen die beiden 3/2-Wegeventile 7, 11 in ihre Druckentlastungsschaltstellungen geschaltet werden, um sie nicht weiter zu belasten bzw. Strom zu sparen.
Der Kolbenhub des Stellkolbens 3 kann an beiden Enden des Gehäuses 2 durch entsprechende Anschläge am Gehäuse 2 begrenzt werden.
In den 2 bis 7 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei welcher außer dem bereits in 1 gezeigten Stellzylinder 1a noch weitere fluidbetätigte, doppeltwirkende Stellzylinder 1b, 1c und 1d von der Stelleinrichtung umfasst sind. Diese Stellzylinder 1a, 1b, 1c und 1d entsprechen im Aufbau dem Stellzylinder 1 von 1 bzw. sind mit diesem identisch.
Die Stellzylinder 1a, 1b, 1c und 1d sind untereinander parallel geschaltet und in Bezug zu dem einzigen ersten 3/2-Wegeventil 11 nachgeordnet, als jeweils ihre ersten Zylinderkammern 5a, 5b, 5c und 5d an den zweiten Anschluss 11.2 des ersten 3/2-Wegeventil 11 angeschlossen sind.
Weiterhin sind ihre zweiten Zylinderkammern 6a, 6b, 6c, 6d jeweils an den zweiten Anschluss 7a.2, 7b.2, 7c.2, 7d.2 eines jedem Stellzylinder 1a, 1b, 1c 1d zugeordneten einzigen 3/2-Wegeventils 7a, 7b, 7c 7d angeschlossen, wobei das erste 3/2-Wegeventil 11 ein zentrales Be- und Entlüftungsventil für die zweiten 3/2-Wegeventile darstellt. Die ersten Anschlüsse 7a.1, 7b.1, 7c.1 und 7d.1 der zweiten 3/2-Wegeventile 7a, 7b, 7c, 7d sind wiederum an den zweiten Anschluss 11.2 des ersten 3/2-Wegeventils angeschlossen. Dabei sind die zweiten 3/2-Wegeventile 7a, 7b, 7c und 7d wie das zweite 3/2-Wegeventil 7 von 1 und das erste 3/2-Wegeventil 11 wie das erste 3/2-Wegeventil von 1 aufgebaut bzw. jeweils identisch zu diesem.
In dem hier nicht gezeigten elektronischen Steuergerät sind Steuerroutinen zur Steuerung der 3/2-Wegeventile 7a bis 7d und 11 gespeichert. Diese Steuerroutinen steuern diese Ventile 7a bis 7d und 11 wie im Folgenden dargestellt wird.
In 2 sind Ausgangsstellungen oder aktuelle Stellungen der Stellzylinder 1a bis 1d gezeigt, in der sich die Stellkolben 3a bis 3d der Stellzylinder 1a bis 1d in einer beliebigen aktuellen Endstellung oder Ausgangsstellung befinden, beispielsweise die Stellzylinder 1a und 1b in ihrer in 2 oberen Endstellung und die Stellzylinder 1c und 1d in ihrer in 2 unteren Endstellung. Dabei sind die Bezeichnungen „obere Endstellung” bzw. „untere Endstellung” rein willkürlich, als sie auch „rechte Endstellungen” bzw. „linke Endstellungen” sein könnten, je nachdem in welcher Gebrauchslage sich die Stellzylinder 1a bis 1d gerade befinden. In der Ausgangssituation von 2 befinden sich alle 3/2-Wegeventile 7a bis 7d und 11 jeweils in ihrer stromlosen Druckentlastungsschaltstellung.
Ausgehend von den Ausgangsstellungen in 2 sollen der Stellzylinder 1a von seiner oberen Endstellung in seine untere Endstellung gestellt werden, der Stellzylinder 1b in seiner oberen Endstellung verbleiben, der Stellzylinder 1c von der unteren Endstellung in die obere Endstellung gestellt werden und der Stellzylinder 1d in der unteren Endstellung verbleiben.
Gemäß 3 werden zuerst die zweiten 3/2-Wegeventil 7a und 7b der Stellzylinder 1a und 1b in die Druckbeaufschlagungsstellung geschaltet, welche der aktuellen oberen Endstellungen ihrer Stellkolben 3a und 3b entspricht. Andererseits verbleiben die zweiten 3/2-Wegeventil 7c und 7c der Stellzylinder 1c und 1d in der Druckentlastungsschaltstellung, welche der aktuellen unteren Endstellung der Stellkolben 3c und 3d dieser Stellkolben 1c, 1d entspricht. Dann kann ein bloßes Umschalten des ersten 3/2-Wegeventils 11 von seiner Druckentlastungsschaltstellung in seine Druckbeaufschlagungsschaltstellung die Stellkolben 3a bis 3d der Stellzylinder 1a bis 1d nicht aus ihrer aktuellen Endstellung bzw. Ausgangsstellung herausbefördern. In Bezug auf diese Bedingung entsprechen die Schaltstellungen der zweiten 3/2-Wegeventile 7a bis 7d jeweils der aktuellen Endstellung oder Ausgangsstellung der Stellkolben 3a bis 3d der Stellzylinder 1a bis 1d.
Danach wird gemäß 4 das erste 3/2-Wegeventil 11 durch Bestromung in seine Druckbeaufschlagungsschaltstellung geschaltet, was alleine im Hinblick auf die aktuellen Endstellungen der Stellkolben 3a bis 3d der Stellzylinder 1a bis 1d unschädlich ist, wie oben erläutert wurde.
Erst wenn dann gemäß 5 das zweite 3/2-Wegeventil 7a des ersten Stellzylinders 1a durch Bestromung in die Druckbeaufschlagungsschaltstellung geschaltet wird, wird dessen zweite Zylinderkammer 6 entlüftet. Weil aber die erste Zylinderkammer 5a belüftet ist, wird der Stellkolben 3a in die untere Endstellung gestellt. Die weiteren Stellzylinder 1b bis 1d bleiben hiervon unberührt, d. h. ihre Stellkolben 3b bis 3d erfahren keinerlei Druckkraftänderung.
Gleichzeitig hierzu oder auch zeitlich nachfolgend wird das zweite 3/2-Wegeventil 7c des ersten Stellzylinders 1a gemäß 6 durch Bestromung in die Druckbeaufschlagungsschaltstellung geschaltet. Dadurch wird die zweite Zylinderkammer 6c des Stellzylinders 1c belüftet, wodurch Druckgleichheit in der ersten Zylinderkammer 5c und in der zweiten Zylinderkammer 6c herrscht, weil die erste Zylinderkammer 5c über das in seine Druckbeaufschlagungsschaltstellung geschaltete erste 3/2-Wegeventil 11 ebenfalls belüftet wird. Dabei sorgt aber die größere zweite Wirkfläche A₂, die mit dem in der zweiten Zylinderkammer 6c herrschenden Druck zusammenwirkt dafür, dass an der zweiten Wirkfläche A₂ eine größere Druckkraft wirkt als an der ersten kleineren Wirkfläche A₁ und somit der Stellkolben 3c in 6 in die obere Endstellung gestellt wird. Die weiteren Stellzylinder 1a, 1b und 1d bleiben hiervon unberührt, d. h. ihre Stellkolben 3a, 3b und 3d erfahren keinerlei Druckkraftänderung.
Wenn dann die Stellkolben 3a bis 3d der Stellzylinder 1a bis 1d in die gewünschten Endstellungen gestellt sind bzw. diese bereits zuvor eingenommen haben, werden alle 3/2-Wegeventile durch Entstromen in ihre Druckentlastungsschaltstellungen geschaltet werden, um sie nicht weiter zu belasten bzw. Strom zu sparen. Diese Situation ist in 7 gezeigt.
Bezugszeichenliste

1: Stellzylinder
2: Gehäuse
3: Stellkolben
4: Dichtungselemente
5: erste Zylinderkammer
6: zweite Zylinderkammer
7: erstes 3/2-Wegeventil
7.1: erster Anschluss
7.2: zweiter Anschluss
7.3: dritter Anschluss
8: Druckluftvorrat
9: Druckluftleitung
10: Druckluftleitung
11: zweites 3/2-Wegeventil
11.1: erster Anschluss
11.2: zweiter Anschluss
11.3: dritter Anschluss
12: Verbraucher

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006030034 A1 [0004]

Claims

Stelleinrichtung für Kraftfahrzeuggetriebe oder Kraftfahrzeugkupplungen, beinhaltend einen fluidbetätigten, doppeltwirkenden Stellzylinder (1) mit zwei durch einen Stellkolben (3a) voneinander getrennten Zylinderkammern (5, 6) zum Ausführen von Bewegungen der Stellkolbens (3) in zwei zueinander gegenläufigen Richtungen, sowie mit einer Ventilvorrichtung (7, 11) zum Steuern des Fluidzulaufs und des Fluidablaufs für die Zylinderkammern (5, 6), dadurch gekennzeichnet, dass a) die erste Zylinderkammer (5a) über eine erste Ventileinrichtung (11a) der Ventilvorrichtung (7, 11) mit einer Fluidquelle (8) in Verbindung steht, welche in ihrer Druckbeaufschlagungsschaltstellung ihren an die Fluidquelle (8) angeschlossenen ersten Anschluss (11.1) mit ihrem an die erste Zylinderkammer (5a) angeschlossenen zweiten Anschluss (11.2) und in ihrer Druckentlastungsschaltstellung ihren zweiten Anschluss (11.2) mit ihrem an eine Drucksenke angeschlossenen dritten Anschluss (11.3) verbindet, b) die zweite Zylinderkammer (6) über eine zweite Ventileinrichtung (7a) der Ventilvorrichtung (7, 11) mit der ersten Ventileinrichtung (11) in Verbindung steht, wobei die zweite Ventileinrichtung (7) in ihrer Druckbeaufschlagungsschaltstellung den an ihren ersten Anschluss (7.1) angeschlossenen zweiten Anschluss (11.2) der ersten Ventileinrichtung (11) mit ihrem an die zweite Zylinderkammer (6) angeschlossenen zweiten Anschluss (7.2) verbindet und in ihrer Druckentlastungsschaltstellung ihren zweiten Anschluss (7.2) mit ihrem an eine Drucksenke angeschlossenen dritten Anschluss (7.3) verbindet, und wobei c) die erste Ventileinrichtung (11) und die zweite Ventileinrichtung (7) jeweils lediglich aus einem einzigen 3/2-Wegeventil bestehen.
Verfahren zur Steuerung der Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einer beliebigen aktuellen Endstellung des Stellkolbens (3) des Stellzylinders (1) und von Druckentlastungsschaltstellungen der ersten Ventileinrichtung (11) und der zweiten Ventileinrichtung (7) zum Ausführen einer Bewegung des Stellkolbens (3) des Stellzylinders (1) in die andere Endstellung in der nachfolgend angegebenen Reihenfolge a) zuerst die zweite Ventileinrichtung (7) in die Schaltstellung geschaltet wird, in die Druckentlastungsschaltstellung oder in die Druckbeaufschlagungsschaltstellung, welche der aktuellen Endstellung des Stellkolbens (3a) entspricht, und dann b) die erste Ventileinrichtung (11) in ihre Druckbeaufschlagungsschaltstellung geschaltet wird, und dann c) die zweite Ventileinrichtung (7) in die Schaltstellung geschaltet wird, in die Druckentlastungsschaltstellung oder in die Druckbeaufschlagungsschaltstellung, welche der jeweils anderen Endstellung des Stellkolbens (3) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einnehmen der anderen Endstellung durch den Stellkolben (3) des Stellzylinders (1) die erste Ventileinrichtung (11) und die zweite Ventileinrichtung (7) in ihre Druckentlastungsschaltstellungen geschaltet werden.
Stelleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens einen weiteren fluidbetätigten, doppeltwirkenden Stellzylinder (1a, 1b, 1c, 1d), wobei die Stellzylinder (1a, 1b, 1c, 1d) parallel geschaltet und jeweils ihre ersten Zylinderkammern (5a, 5b, 5c, 5d) an den zweiten Anschluss (11.2) der ersten Ventileinrichtung (11) und ihre zweiten Zylinderkammern (6a, 6b, 6c, 6d) jeweils an den zweiten Anschluss (7a.2, 7b.2, 7c.2, 7d.2) einer jedem Stellzylinder (1a, 1b, 1c, 1d) zugeordneten zweiten Ventileinrichtung (7a, 7b, 7c, 7d) und die ersten Anschlüsse (7a.1, 7b.1, 7c.1, 7d.1) dieser zweiten Ventileinrichtungen (7a, 7b, 7c, 7d) an den zweiten Anschluss (11.2) der ersten Ventileinrichtung (11) angeschlossen sind, wobei die erste Ventileinrichtung (11) ein zentrale Be- und Entlüftungsventileinrichtung für die zweiten Ventileinrichtungen (7a, 7b, 7c, 7d) darstellt.
Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die 3/2-Wegeventile (7, 11; 7a bis 7d, 11) von einem elektronischen Steuergerät elektrisch gesteuerte Elektromagnetventile sind.
Stelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die 3/2-Wegeventile (7, 11; 7a bis 7d, 11) in eine ihrer beiden Schaltstellungen federbelastet sind.
Stelleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die federbelastete Schaltstellung die Druckentlastungsschaltstellung und die bestromte Schaltstellung die Druckbeaufschlagungsschaltstellung ist.
Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid Druckluft und die Fluidquelle (8) ein Druckluftvorrat oder das das Fluid Hydraulikflüssigkeit und die Fluidquelle (8) ein Hydraulikflüssigkeitsvorrat ist.
Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das einzige 3/2-Wegeventil, aus dem die erste Ventileinrichtung (11) und die zweite Ventileinrichtung (7; 7a bis 7d) jeweils besteht, den ersten Anschluss (7.1, 11.1; 7a.1 bis 7d.1; 11.1), den zweiten Anschluss (7.2, 11.2; 7a.2 bis 7d.2, 11.2) und den dritten Anschluss (7.3, 11.3; 7a.3 bis 7d.3, 11.3) aufweist.
Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkolben (3; 3a bis 3d) eines Stellzylinders (1; 1a bis 3d) zwei Wirkflächen (A₁, A₂) aufweist oder aufweisen, von denen eine erste Wirkfläche (A₁) die erste Zylinderkammer (5; 5a bis 5d) und eine zweite Wirkfläche (A₂) die zweite Zylinderkammer (6; 6a bis 6d) begrenzt und die zweite Wirkfläche (A₂) größer als die erste Wirkfläche (A₁) oder die erste Wirkfläche (A₁) größer als die zweite Wirkfläche (A₂) ist.
Verfahren zur Steuerung der Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von beliebigen aktuellen Endstellungen der Stellkolben (3a, 3b, 3c, 3d) der Stellzylinder (1a, 1b, 1c, 1d) und ausgehend von Druckentlastungsschaltstellungen der ersten Ventileinrichtung (11) und der zweiten Ventileinrichtungen (7a, 7b, 7c, 7d) zum Stellen eines Stellkolbens (3a, 3b, 3c, 3d) wenigstens eines der Stellzylinder (1a, 1b, 1c, 1d) in die jeweils andere Endstellung in der nachfolgend angegebenen Reihenfolge a) zuerst die zweiten Ventileinrichtungen (7a, 7b, 7c, 7d) in die Schaltstellung geschaltet werden, in die Druckentlastungsschaltstellung oder in die Druckbeaufschlagungsschaltstellung, welche jeweils den aktuellen Endstellungen der Stellkolben (3a, 3b, 3c, 3d) der Stellzylinder (1a, 1b, 1c, 1d) entsprechen, und dann b) die erste Ventileinrichtung (11) in ihre Druckbeaufschlagungsschaltstellung geschaltet wird, und dann c) die zweite Ventileinrichtung (7a, 7b, 7c, 7d) des wenigstens einen, in die jeweils andere Endstellung zu stellenden Stellzylinders (1a, 1b, 1c, 1d) in die Schaltstellung geschaltet wird, in die Druckentlastungsschaltstellung oder in die Druckbeaufschlagungsschaltstellung, welche der jeweils anderen Endstellung des Stellkolbens (3a, 3b, 3c, 3d) dieses wenigstens einen Stellzylinders (1a, 1b, 1c, 1d) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einnehmen der anderen Endstellung durch den Stellkolben (3a, 3b, 3c, 3d) des wenigstens einen Stellzylinders (3a, 3b, 3c, 3d) die erste Ventileinrichtung (11) und die zweiten Ventileinrichtungen (7a, 7b, 7c, 7d) jeweils in ihre Druckentlastungsschaltstellungen geschaltet werden.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) die zweiten Ventileinrichtungen (7a, 7b, 7c, 7d) mehrerer in die jeweils andere Endstellung zu stellenden Stellzylinder (1a, 1b, 1c, 1d) gleichzeitig oder sequentiell in die Schaltstellung geschaltet werden, in die Druckentlastungsschaltstellung oder in die Druckbeaufschlagungsschaltstellung, welche der jeweils anderen Endstellung der Stellkolben (3a, 3b, 3c, 3d) dieser mehreren Stellzylinder (1a, 1b, 1c, 1d) entspricht.
Kraftfahrzeuggetriebe oder Kraftfahrzeugkupplung beinhaltend wenigstens eine Stelleinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 4 bis 10.
Kraftfahrzeug beinhaltend wenigstens eine Stelleinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 4 bis 10.