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Patent Searching and Data


Title:
HYDRAULIC ACTUATING DEVICE FOR TRANSMISSION SHIFTING ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/206522
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a hydraulic actuating device (1; 1') for actuating a shifting element (7; 8) of a transmission, having a hydraulic cylinder (2; 2'; 3) with a piston rod (5; 6) and a piston chamber (13; 13'; 14; 15; 15'; 16), wherein the piston rod (5; 6) can be brought into a mechanical operative connection with the shifting element (7; 8), and a hydraulic pump (21; 21') which is connected via a hydraulic line (24; 24'; 25; 25') to the piston chamber (13; 13'; 14; 15; 15'; 16), in order for it to be possible for hydraulic fluid to be fed to the piston chamber (13; 13'; 14; 15; 15'; 16) and thus to initiate an adjusting movement of the piston rod (5; 6). The actuating device (1; 1') is characterized by a shut-off device (29; 30; 31; 32; 5'; 60''), via which the hydraulic fluid can be locked in the piston chamber (13; 13'; 14; 15; 15'; 16), in order thus to fix the position of the piston rod (5; 6).

Inventors:
WEINL, Florian (Bettnau 22, Bodolz, 88131, DE)
STECHER, Julia (Rosenstr. 2, Friedrichshafen, 88045, DE)
HUNOLD, Bernard (Weidenring 6, Friedrichshafen, 88046, DE)
KUDERMANN, Karsten (Eichhornstr. 23, Konstanz, 78464, DE)
KÖPF, Matthias (Untere Breite Straße 19, Ravensburg, 88212, DE)
Application Number:
EP2019/056850
Publication Date:
October 31, 2019
Filing Date:
March 19, 2019
Export Citation:
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Assignee:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (Löwentaler Straße 20, Friedrichshafen, 88046, DE)
International Classes:
F16H61/28; F15B7/00; F16H63/30
Foreign References:
DE102004056407A12006-05-24
DE29714652U11997-10-09
DE102011107263A12013-01-10
DE102011107263A12013-01-10
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Claims:
Patentansprüche

1. Hydraulische Betätigungsvorrichtung (1 ; 1‘) zum Betätigen eines Schaltelements (7; 8) eines Getriebes, aufweisend einen Hydraulikzylinder (2; 2‘; 3) mit einer Kolbenstange (5; 6) und einem Kolbenraum (13; 13‘; 14; 15; 15‘; 16), wobei die Kolbenstange (5; 6) mit dem Schaltelement (7; 8) in mechanische Wirkverbindung gebracht werden kann; und eine Hydraulikpumpe (21 ; 21‘), die über eine Hydraulikleitung (24; 24‘; 25; 25‘) mit dem Kolbenraum (13; 13‘; 14; 15; 15‘; 16) verbunden ist, um dem Kolbenraum (13; 13‘; 14; 15; 15‘; 16) Hydraulikfluid zuführen zu können und so eine Verstellbewegung der Kolbenstange (5; 6) einzuleiten; dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (1 ; 1‘) ferner eine Sperreinrichtung (29; 30; 31 ; 32; 50‘; 60“) aufweist, über welche ein Hydraulikfluid in dem Kolbenraum (13; 13‘; 14; 15; 15‘; 16) eingesperrt werden kann, um so die Position der Kolbenstange (5; 6) zu fixieren.

2. Hydraulische Betätigungsvorrichtung (1 ; 1‘) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (29; 30; 31 ; 32; 50‘; 60“) ein Ventil mit einer Durchlass- und einer Sperrsteilung aufweist, welches in der Hydraulikleitung (24; 24‘; 25; 25‘) zwischen der Hydraulikpumpe (21 ; 21‘) und dem Kolbenraum (13; 13‘; 14;

15; 15‘; 16) vorgesehen ist, wobei sich das Ventil im Ruhezustand in der Sperrsteilung befindet.

3. Hydraulische Betätigungsvorrichtung (1 ; 1‘) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder (2; 2‘; 3) ein doppeltwirkender Zylinder mit einem ersten (13; 13‘; 14) und einem zweiten Kolbenraum (15; 15‘; 16) ist, wobei ein Hydraulikfluid in dem ersten (13; 13‘; 14) und zweiten Kolbenraum (15; 15‘; 16) über die Sperreinrichtung (29; 30; 31 ; 32; 50‘; 60“) eingesperrt werden kann.

4. Hydraulische Betätigungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung ein erstes (29; 30) und ein zweites Ventil (31 ; 32) aufweist, die jeweils eine Durchlass- und eine Sperrsteilung aufweisen, wobei das erste Ventil (29; 30) in einer Hydraulikleitung (24) zwischen der Hydraulikpumpe (21 ) und dem ersten Kolbenraum (13; 14) und das zweite Ventil in einer Hydraulikleitung (25) zwischen der Hydraulikpumpe (21 ) und dem zweiten Kolbenraum (15; 16) vorgesehen ist.

5. Hydraulische Betätigungsvorrichtung (1‘) nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung ein einziges Ventil (50‘; 60“) mit einer Durchlass- und einer Sperrsteilung aufweist, das in den Hydraulikleitungen (24‘; 25‘) zwischen der Hydraulikpumpe (21‘) und dem ersten (13‘) und zweiten Kolbenraum (15‘) vorgesehen ist.

6. Hydraulische Betätigungsvorrichtung (1‘) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das einzige Ventil (60“) ferner eine Verbindungsstellung aufweist, bei welcher der erste (13‘) und zweite Kolbenraum (15‘) miteinander und über eine Hydraulikleitung (24‘; 25‘) mit der Hydraulikpumpe (21‘) verbunden sind.

7. Schalteinrichtung mit einem Schaltelement (7; 8) für ein Getriebe und einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung (1 ; 1‘) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

8. Verfahren zum Betätigen eines Schaltelements (7; 8) für ein Getriebe unter Verwendung einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung (1 ; 1‘) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend

Zuführen (II) von Hydraulikfluid zu dem Kolbenraum (13; 13‘; 14; 15; 15‘; 16) mit der Hydraulikpumpe (21 ; 21‘), um die Kolbenstange (5; 6) zu verstellen; und

Überführen (III) der Sperreinrichtung (29; 30; 31 ; 32; 50‘; 60“) in eine Sperrsteilung, um das Hydraulikfluid in dem Kolbenraum (13; 13‘; 14; 15; 15‘; 16) einzusperren und die Position der Kolbenstange (5; 6) zu fixieren.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst

Aufbauen (V) von Druck in der Hydraulikleitung (24; 24‘; 25; 25‘) durch die Hydraulikpumpe (21 ; 21‘); und anschließend

Überführen (I) der Sperreinrichtung (29; 30; 31 ; 32; 50‘; 60“) in eine Durchlassstellung, um dem Kolbenraum (13; 13‘; 14; 15; 15‘; 16) Hydraulikfluid zuzuführen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei der Hydraulikzylinder ein doppeltwirkender Zylinder mit einem ersten (13‘) und einem zweiten Kolbenraum (15‘) ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst

Verbinden (VI) des ersten (13‘) und des zweiten Kolbenraums (15‘) miteinander und mit der Hydraulikpumpe (21‘); und

Fördern (VII) eines Hydraulikfluids mit der Hydraulikpumpe (21‘) in den ersten (13‘) und zweiten Kolbenraums (15‘) zum Leckageausgleich.

Description:
Hydraulische Betätigungsvorrichtung für Getriebeschaltelement

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Betätigungsvorrichtung zum Betätigen eines Schaltelements eines Getriebes nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Betätigen eines Schaltelements für ein Getriebe unter Verwendung solch einer Betätigungsvorrichtung.

Stand der Technik

Heutige Kraftfahrzeuggetriebe weisen eine Vielzahl von Schaltelementen auf, welche über hydraulische Systeme betätigt werden können. Die hydraulische Betätigung erlaubt hohe Schaltkräfte sowie geringe Schaltzeiten. Dabei umfassen die hydraulischen Systeme häufig einen doppeltwirkenden Zylinder, der über eine Pumpe mit zwei Förderrichtungen mit Hydraulikfluid beaufschlagt werden kann. Die Pumpe wird über einen Motor angetrieben. Der doppeltwirkende Zylinder kann wiederum mit einer Schaltstange oder Schaltmuffe verbunden sein, welche mit dem Schaltelement im Eingriff steht.

Durch Betreiben des Motors und damit der Pumpe wird der Zylinder mit Hydraulikfluid beaufschlagt und somit das Schaltelement betätigt. Häufig ist es erstrebenswert, das Schaltelement in einer bestimmten Position zu fixieren, um so eine ungewollte Bewegung zu vermeiden. Handelt es sich bei dem Schaltelement beispielsweise um eine Kupplung, kann durch die Fixierung ein ungewollter Gangwechsel unterbunden werden. Zur Fixierung der Position des Schaltelements schlägt die DE 10 201 1 107 263 A1 vor, ein mechanisches Sperrelement vorzusehen, das über eine Feder mit auf der

Schaltstange vorgesehenen Nuten in Eingriff gebracht werden kann.

Darstellung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Betätigungsvorrichtung zum Betätigen eines Schaltelements eines Getriebes. Das Schaltelement kann eine formschlüssige oder eine reibschlüssige Kupplung sein. Beispielsweise ist das Schalt- element eine Klauenkupplung. Ebenso kann das Schaltelement eine Verriegelung für eine Parksperre, eine Getriebebremse oder ein sonstiges Getriebeschaltelement sein. Bei dem Getriebe kann es sich um ein Kraftfahrzeuggetriebe, ein Nutzfahrzeuggetriebe oder ein sonstiges Getriebe handeln. Unter einer Betätigung eines Schaltelements wird das Überführen des Schaltelements in einen Zustand verstanden, bei dem es seine schaltende Funktion ausführen kann. Die hydraulische Betätigungsvorrichtung kann beispielsweise mit Hydrauliköl als Hydraulikfluid betrieben werden.

Die Betätigungsvorrichtung umfasst einen Hydraulikzylinder mit einer Kolbenstange und einem Kolbenraum. Unter einem Kolbenraum wird ein Raum verstanden, dessen Befüllung mit Hydraulikfluid zu einer Verschiebung der Kolbenstange führen kann. Bei dem Hydraulikzylinder kann es sich um einen einfachwirkenden Zylinder mit nur einem Kolbenraum handeln. Durch Befüllung dieses Kolbenraums mit Hydraulikfluid kann eine Bewegung der Kolbenstange eingeleitet werden, wobei die Rückbewegung durch die Eigenmasse der Kolbenstange oder eine Fremdkraft, beispielsweise eine Federkraft, erfolgt. Ebenso kann es sich um einen doppeltwirkenden Zylinder mit zwei Kolbenräumen handeln. Durch Befüllung des ersten Kolbenraums mit Hydraulikfluid kann eine Bewegung der Kolbenstange in eine erste Richtung herbeigeführt werden. Durch Befüllung des zweiten Kolbenraums mit Hydraulikfluid kann eine Bewegung der Kolbenstange in eine entgegengesetzte zweite Richtung eingeleitet werden. Ebenso kann es sich bei dem Zylinder um einen Tauchkolbenzylinder handeln. Die Kolbenstange kann mit dem Schaltelement in mechanische Wirkverbindung gebracht werden. Bei einer mechanischen Wirkverbindung zweier Elemente kann die Bewegung des einen Elements eine Bewegung des anderen Elements einleiten.

Ferner umfasst die Betätigungsvorrichtung eine Hydraulikpumpe, die über eine Hydraulikleitung mit dem Kolbenraum des Hydraulikzylinders verbunden ist. Die Hydraulikpumpe kann über einen Motor, beispielsweise einen elektrischen Motor, angetrieben werden. Über die Hydraulikpumpe kann Hydraulikfluid in den Kolbenraum gepumpt werden, um so eine Verstellbewegung der Kolbenstange herbeizuführen.

Die Betätigungsvorrichtung weist ferner eine Sperreinrichtung auf. Über die Sperreinrichtung kann ein Hydraulikfluid, welches sich im Kolbenraum des Hydraulikzylinders befindet, eingesperrt werden. Unter einem Einsperren des Hydraulikfluids in dem Kolbenraum wird das Herbeiführen eines Zustands verstanden, bei dem der Kolbenraum nach außen hin verschlossen wird. In diesem Zustand kann mit Ausnahme von Leckage keinerlei Hydraulikfluid in den Kolbenraum eintreten und aus diesem entweichen.

Durch Einsperren des Hydraulikfluids in dem Kolbenraum können die Kolbenstange und ein damit verbundenes Schaltelement rastiert, also örtlich fixiert werden. Die hydraulische Betätigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung erlaubt dabei eine einfache und kostengünstige Rastierung der Kolbenstange, da keine mechanischen Rastie- rungselemente erforderlich sind. Somit können beispielsweise günstige Materialien für die Kolbenstange verwendet werden, die keinen hohen mechanischen Rastierungskräf- ten standhalten muss. Darüber hinaus kann durch den Verzicht auf das mechanische Rastierungselement eine besonders kompakte Betätigungsvorrichtung bereitgestellt werden.

Die Betätigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung erlaubt ferner eine einfache und genaue Ansteuerung ohne Überschiebungsverläufe. Betrachtet man eine Kraft, die zum Bewegen eines Elements entlang eines Weges erforderlich ist, so weist ein Überschiebungsverlauf eine erhöhte Kraft am Anfang des Weges, beispielsweise zum Losbrechen des Elements, auf. Überschiebungsverläufe können bei mechanischen Rastie- rungselementen beim Losfahren aus der Neutrallage auftreten. Darüber hinaus ermöglicht die vorliegende Betätigungsvorrichtung ein stufenloses Einstellen einer Rastie- rungsposition, was wiederum eine Kompensation von Verschleiß und sonstigen Störgrößen ermöglicht. Schlussendlich weist die Betätigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine hohe Energieeffizienz auf, weil keine Kraftstöße zum Überdrücken der Neutrallagenrastierung notwendig sind. Ebenso ist die Funktionssicherheit hoch, weil kein Rastierungselement vorhanden ist, dessen Bewegungsfreiheit durch externe Kräfte beeinträchtigt werden kann.

Die Sperreinrichtung kann ein Ventil mit einer Durchlass- und einer Sperrsteilung aufweisen. In der Durchlassstellung lässt das Ventil Hydraulikfluid passieren, in der Sperrsteilung wird der Durchfluss unterbunden. Das Ventil dieser Ausführungsform ist in der Hydraulikleitung zwischen der Hydraulikpumpe und dem Kolbenraum vorgesehen. Be- findet sich das Ventil in der Sperrsteilung, ist die Fluidverbindung zwischen Pumpe und Kolbenraum getrennt und das Fluid im Kolbenraum eingesperrt. Wird das Ventil in die Öffnungsstellung überführt, kann der Kolbenraum hingegen mit Hydraulikfluid über die Hydraulikpumpe befüllt werden. Das Ventil kann sich im Ruhezustand in der Sperrsteilung befinden. Bei dem Ruhezustand kann es sich um einen Zustand handeln, bei dem das Ventil mit keinerlei Kraft und Energie beaufschlagt wird. Folglich kann ein Hydraulikfluid in der Kolbenkammer im Ruhezustand eingesperrt werden. Dies erlaubt eine Ras- tierung der Kolbenstange mit hoher Ausfallsicherheit, weil die Rastierung unabhängig von einer Energiebeaufschlagung der Betätigungsvorrichtung ist. Durch Beaufschlagung des Ventils mit Energie kann dieses hingegen in die Öffnungsstellung überführt werden. Bei dem Ventil kann es sich um einfaches und kostengünstiges Schaltventil, beispielsweise um ein elektromagnetisch oder hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil, handeln.

Darüber hinaus kann der Hydraulikzylinder ein doppeltwirkender Zylinder mit zwei Kolbenräumen sein. Über die Hydraulikpumpe kann entweder dem ersten oder dem zweiten Kolbenraum Hydraulikfluid zugeführt werden, um so eine Bewegung der Kolbenstange in eine erste oder eine entgegengesetzte zweite Bewegungsrichtung zu ermöglichen, wie oben beschrieben. Über die Sperreinrichtung kann das Hydraulikfluid in dem ersten und zweiten Kolbenraum eingesperrt werden, sodass die Position der Kolbenstange fixiert wird.

Die Sperreinrichtung kann ein erstes und ein zweites Ventil mit jeweils einer Durchlass- und einer Sperrsteilung aufweisen. Das erste Ventil kann in einer Hydraulikleitung zwischen der Hydraulikpumpe und dem ersten Kolbenraum vorgesehen sein. Das zweite Ventil kann in einer Hydraulikleitung zwischen derselben oder einer zweiten Hydraulikpumpe und dem zweiten Kolbenraum vorgesehen sein. Das Vorsehen von zwei Ventilen ermöglicht es, die Leitung zum ersten Kolbenraum unabhängig von der Leitung zum zweiten Kolbenraum anzuordnen und auszubilden. Im Ergebnis kann so eine kompaktere Betätigungsvorrichtung bereitgestellt werden, weil die einzelnen Ventile und Leitungen lageoptimiert angeordnet werden können. Das erste und das zweite Ventil können über ein Kopplungselement miteinander gekoppelt werden, sodass diese nur gemeinsam in die Durchlass- und die Sperrsteilung überführt werden können. So ist nur eine Ventilansteuerung und nur eine Rückstelleinrichtung für beide Ventile erforderlich, was zu einer Bauteileinsparung führt. Daneben kann so ein Synchron betrieb beider Ventile bereitgestellt werden.

Alternativ kann die Sperreinrichtung ein einziges Ventil mit einer Durchlass- und einer Sperrstellung aufweisen. Das einzige Ventil kann in den Hydraulikleitungen zwischen der Hydraulikpumpe und dem ersten und zweiten Kolbenraum vorgesehen sein. Genauer gesagt kann sowohl die Hydraulikleitung, die von der Hydraulikpumpe zum ersten Kolbenraum führt, als auch die Hydraulikleitung, die von der Hydraulikpumpe zum zweiten Kolbenraum führt, über das einzige Sperrventil verlaufen. Wird das einzige Sperrventil in die Sperrsteilung überführt, kann so ein Fluid im ersten und zweiten Kolbenraum eingesperrt und die Kolbenstange damit rastiert werden. Diese Ausführungsform führt zu einer einfachen Ausgestaltung, weil lediglich ein Ventil erforderlich ist.

Im Rahmen einer Ausführungsform kann das einzige Ventil neben der Durchlass- und der Sperrsteilung ferner eine Verbindungsstellung aufweisen. In der Verbindungsstellung werden der erste und zweite Kolbenraum miteinander verbunden, sodass eine etwaige Druckdifferenz ausgeglichen werden kann. Ferner sind der erste und zweite Kolbenraum in der Verbindungsstellung über eine Hydraulikleitung mit der Hydraulikpumpe verbunden. Folglich kann mit der Hydraulikpumpe ein Hydraulikfluid gleichzeitig in den ersten und zweiten Kolbenraum gefördert werden. So kann ein Leckageausgleich erfolgen. Sind die Leckageströme beider Kammern annährungsweise identisch, können die Hydraulikleitungen zwischen dem Ventil und den jeweiligen Kammern die gleichen Querschnitte aufweisen. Solch eine Situation kann beispielsweise in der neutralen Position des Kolbens in der Mitte des Zylinders und in den Endpositionen vorliegen.

Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Schalteinrichtung mit einem Schaltelement für ein Getriebe und einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung zum Betätigen des Schaltelements gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Hinsichtlich des Verständnisses der einzelnen Merkmale sowie deren Vorteile wird auf die obigen Ausführungen verwiesen. Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Betätigen eines Schaltelements für ein Getriebe. Das Verfahren verwendet eine hydraulische Betätigungsvorrichtung gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Das Verfahren umfasst das Zuführen von Hydraulikfluid zu dem Kolbenraum mit der Hydraulikpumpe, um die Kolbenstange zu verstellen. Ferner umfasst das Verfahren das Überführen der Sperreinrichtung in eine Sperrsteilung, um das Hydraulikfluid in dem Kolbenraum einzusperren und die Position der Kolbenstange zu fixieren. Hinsichtlich des Verständnisses der einzelnen Merkmale sowie deren Vorteile wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.

Das Verfahren kann ferner das Aufbauen von Druck in der Hydraulikleitung durch die Hydraulikpumpe umfassen. Nachdem der Druck aufgebaut wurde, kann die Sperreinrichtung in eine Durchlassstellung überführt werden. Durch das Erhöhen des Drucks vor dem Überführen der Sperreinrichtung in die Durchlassstellung kann ein Rückstrom von Hydraulikfluid aus dem Kolbenraum in die Hydraulikleitung vermieden werden. Diese Verfahrensschritte können beispielsweise dann durchgeführt werden, wenn bei gesperrtem Kolbenraum eine Abweichung der Kolbenstange von einer Soll-Position detektiert wird und eine erneute Positionseinregelung erforderlich ist. Solch eine Abweichung kann beispielsweise durch Leckage auftreten. Hinsichtlich des Verständnisses der einzelnen Merkmale sowie deren Vorteile wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.

Handelt es sich bei dem Hydraulikzylinder um einen doppeltwirkenden Zylinder mit einem ersten und einem zweiten Kolbenraum, kann das Verfahren ferner das Verbinden des ersten und zweiten Kolbenraums miteinander und mit der Hydraulikpumpe aufweisen. So kann ein Austausch von Hydraulikfluid zwischen dem ersten und zweiten Kolbenraum erfolgen, um beispielsweise Druckunterschiede zwischen den Kammern auszugleichen. Ferner kann das Verfahren das Fördern eines Hydraulikfluids mit der Hydraulikpumpe in den ersten und zweiten Kolbenraum zum Leckageausgleich umfassen. Durch solch einen Leckageausgleich kann eine Positionsabweichung der Kolbenstange von einer Soll-Position verhindert werden.

Kurze Beschreibung der Figuren Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt einer schematischen Ansicht einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betätigen eines Schaltelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung von Ausführunqsformen

Fig. 1 zeigt eine hydraulische Betätigungsvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Betätigungsvorrichtung 1 umfasst einen ersten Hydraulikzylinder 2 und einen zweiten Hydraulikzylinder 3. Ferner kann die Betätigungsvorrichtung 1 weitere Hydraulikzylinder aufweisen, wie aus den Unterbrechungen 4 in Fig. 1 ersichtlich. Bei den Hydraulikzylindern 2, 3 handelt es sich in dieser Ausführungsform jeweils um doppeltwirkende Zylinder. Die Zylinder 2, 3 umfassen jeweils eine Kolbenstange 5, 6, die mit einem Schaltelement 7, 8 wirkverbunden ist. Die Schaltelemente 7, 8 sind in Fig. 1 lediglich schematisch dargestellt. Die Kolbenstangen 5, 6 sind jeweils fest an einen Kolben 9, 10 angebunden, der in einem Gehäuse 1 1 , 12 verschiebbar vorgesehen ist. Durch Verschiebung des Kolbens 9, 10 in dem Gehäuse 1 1 , 12 wird die daran angebrachte Kolbenstange 5, 6 verschoben, wodurch das jeweilige Schaltelement 7, 8 betätigt werden kann.

Die Hydraulikzylinder 2, 3 weisen jeweils einen ersten Kolbenraum 13, 14 auf, der auf der der Kolbenstange 5, 6 abgewandten Seite des Kolbens 9, 10 vorgesehen ist. Der erste Kolbenraum 13, 14 grenzt an eine erste Kolbenfläche 17, 18 des Kolbens 9, 10 an, die vorliegend kreisförmig ausgebildet ist. Ferner weisen die Hydraulikzylinder 2, 3 jeweils einen zweiten Kolbenraum 15, 16 auf, der als Raum mit ringförmigen Querschnitt um die jeweilige Kolbenstange 5, 6 herum ausgebildet ist. Der zweite Kolben- raum 15, 16 grenzt an eine zweite Kolbenfläche 19, 20 des Kolbens 9, 10 an, die vorliegend kreisringförmig ausgebildet ist. Die jeweiligem Volumen der einzelnen Kolbenräume 13, 14, 15, 16 ist abhängig von der Position des Kolbens 9, 10 innerhalb des Gehäuses 1 1 , 12.

Darüber hinaus umfasst die Betätigungsvorrichtung 1 eine Hydraulikpumpe 21 , die über einen Motor M angetrieben werden kann. Die Hydraulikpumpe 21 weist eine erste Schnittstelle 22 und eine zweite Schnittstelle 23 auf. Die Hydraulikpumpe 21 ist in der vorliegenden Ausführungsform mit einstellbarer Förderrichtung ausgebildet, wobei die Förderrichtung über die Drehrichtung des Motors M eingestellt werden kann. Dreht der Motor in eine erste Richtung, fungiert die erste Schnittstelle 22 als Pumpeneingang und die zweite Schnittstelle 23 als Pumpenausgang. Dreht der Motor M in die umgekehrte Richtung, fungiert die erste Schnittstelle 22 als Pumpenausgang und die zweite Schnittstelle 23 als Pumpeneingang.

Die erste Schnittstelle 22 der Pumpe 21 ist über eine erste Hydraulikleitung 24 mit den ersten Kolbenräumen 13, 14 der Hydraulikzylinder 2, 3 verbunden. Ferner ist die zweite Schnittstelle 23 der Pumpe 21 über eine zweite Hydraulikleitung 25 mit den zweiten Kolbenräumen 15, 16 der Hydraulikzylinder 2, 3 verbunden. Die Hydraulikleitungen 24, 25 sind jeweils über ein Rückschlagventil 26, 27 an einen Tank 28 angebunden. Leckagebedingt fehlender Volumenstrom kann so über die Rückschlagventile 26, 27 aus dem Tank 28 in das System nachgeführt werden.

Der erste Kolbenraum 13 des ersten Hydraulikzylinders 2 und der erste Kolbenraum 14 des zweiten Hydraulikzylinders 3 sind in dieser Ausführungsform jeweils über ein erstes 2/2 Wegeventil 29 beziehungsweise 30 an die erste Schnittstelle 22 der Pumpe 21 angebunden. Die Anbindung erfolgt über die erste Hydraulikleitung 24. Ferner sind der zweite Kolbenraum 15 des ersten 2 und der zweite Kolbenraum 16 des zweiten Hydraulikzylinders 3 jeweils über ein zweites 2/2 Wegeventil 31 beziehungsweise 32 an die zweite Schnittstelle 23 der Pumpe 21 angebunden. Die Anbindung erfolgt über die zweite Hydraulikleitung 25. Die 2/2 Wegeventile 29, 30, 31 , 32 weisen jeweils eine Durchlass- und eine Sperrsteilung auf. Das erste 29 und zweite Ventil 31 des ersten Hydraulikzylinders 2 sind über ein erstes Kopplungselement 33.1 miteinander gekoppelt. Ferner sind das erste 30 und zweite Ventil 32 des zweiten Hydraulikzylinders 3 über ein zweites Kopplungselement 33.2 miteinander gekoppelt. Aufgrund des Kopplungselements 33.1 , 33.2 befinden sich die gekoppelten Ventile 29, 31 beziehungsweise 30, 32 immer in derselben Stellung, also entweder in der Durchlass- oder in der Sperrsteilung.

Das jeweilige erste Ventil 29, 30 des ersten 2 und zweiten Hydraulikzylinders 3 weist jeweils eine Rückstellfeder 34, 35 auf, über welche das jeweilige Ventil 29, 30 bei Nichtbetätigung in die Sperrsteilung überführt wird. Die jeweilige Rückstellfeder 34, 35 überführt über das jeweilige Kopplungselement 33.1 , 33.2 auch das jeweilige zweite Ventil 31 , 32 des ersten 2 und zweiten Hydraulikzylinders 3 in die Sperrsteilung. Im Ruhezustand befinden sich demnach alle Ventile 29, 30, 31 , 32 in der Sperrsteilung. Ferner weist das jeweilige zweite Ventil 31 , 32 des ersten 2 und zweiten Hydraulikzylinders 3 eine elektromagnetische Ansteuerung 36, 37 auf, über welche das jeweilige Ventil 31 , 32 in die Durchlassstellung überführt werden kann. Über die jeweilige elektromagnetische Ansteuerung 36, 37 kann über das jeweilige Kopplungselement 33.1 , 33.2 auch das jeweilige erste Ventil 29, 30 des ersten 2 und zweiten Hydraulikzylinders 3 in die Durchlassstellung überführt werden.

Darüber hinaus ist in dem ersten 2 und in dem zweiten Hydraulikzylinder 3 jeweils ein Positionssensor 38 beziehungsweise 39 vorgesehen, über welchen die Ist-Position des Kolbens 9 beziehungsweise 10 ermittelt werden kann.

Die Betätigungsvorrichtung 1 umfasst ferner eine Steuereinrichtung 40 mit einer ersten 41 und einer zweiten Ventilschnittstelle 42. Die Ventilschnittstellen 41 , 42 sind mit der jeweiligen elektromagnetischen Ansteuerung 36, 37 des ersten 2 beziehungsweise zweiten Hydraulikzylinders 3 verbunden. Ferner umfasst die Steuereinrichtung eine erste 43 und eine zweite Positionsschnittstelle 44, die mit dem ersten 38 beziehungsweise zweiten Positionssensor 39 verbunden ist. Schlussendlich umfasst die Steuereinrichtung 40 eine Motorschnittstelle 45, die mit dem Motor M verbunden ist. Die Steuereinrichtung 40 ist eingerichtet, um das im Folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschriebene Verfahren auszuführen. In einem ersten Schritt I wird zunächst der Systemdruck durch den Motor M und die Pumpe 21 über die Motorschnittstelle 45 erhöht. Dabei erfolgt die Druckerhöhung um solch ein Ausmaß, dass beim Überführen der Ventile 29, 31 in die Durchlassstellung eine Rückströmung aus den Kolbenräumen 13, 15 in die Hydraulikleitungen 24, 25 vermieden werden kann. Anschließend werden das erste Ventil 29 und das zweite Ventil 31 des ersten Hydraulikzylinders 2 in die Durchlassstellung überführt, indem die erste Ansteuerung 36 über die erste Ventilschnittstelle 41 betätigt wird. Die Ventile 30, 32 der weiteren Hydraulikzylinder 3 befinden sich in der Sperrsteilung.

Anschließend wird in einem Schritt II durch Betrieb des Motors M und damit der Pumpe 21 über die Motorschnittstelle 45 der Kolben 9 des ersten Hydraulikzylinders 2 zu einer Soll-Position überführt. Hierfür wird Hydraulikfluid durch die Pumpe 21 je nach Soll-Position des Kolbens 9 in den ersten 13 oder zweiten Kolbenraum 15 gepumpt.

Das Hydraulikfluid wirkt auf die jeweilige Kolbenfläche 17, 19 und leitet eine Verschiebung von Kolben 9 und Kolbenstange 5 ein. Die Ist-Position des Kolbens 9 wird über den Positionssensor 38 und die Positionsschnittstelle 43 überwacht. Der Motor M wird auf Basis der mit dem Positionssensor 38 detektierten Ist-Position geregelt.

Sobald der Kolben 9 die Soll-Position erreicht hat, wird in einem Folgeschritt III die Bestromung der ersten Ansteuereinrichtung 36 ausgesetzt. Demnach werden das erste 29 und zweite Ventil 31 des ersten Hydraulikzylinders 2 durch die Rückstellfeder 34 in die Sperrsteilung überführt. In der Sperrsteilung ist das Hydraulikfluid in dem ersten 13 und zweiten Kolbenraum 15 eingesperrt. Im Ergebnis ist die Position des Kolbens 9 und damit der Kolbenstange 5 fixiert.

Die Kolbenposition kann sich jedoch beispielsweise aufgrund von Leckage verändern. Deshalb wird in einem Schritt IV die Position des Kolbens 9 im eingesperrten Zustand über den Positionssensor 38 und die Positionsschnittstelle 41 überwacht. Sobald eine Abweichung von der Soll-Position festgestellt wird, wird in einem Schritt V der Systemdruck durch den Motor M und die Pumpe 21 über die Motorschnittstelle 45 erhöht. Dabei erfolgt die Druckerhöhung ebenfalls um solch ein Ausmaß, dass beim Überführen der Ventile 29, 31 in die Durchlassstellung eine Rückströmung aus den Kolbenräumen 13, 15 in die Hydraulikleitungen 24, 25 vermieden werden kann. Anschließend kehrt das Verfahren zurück zu Schritt I, um die Position des Kolbens 2 wieder auf die Soll-Position einzuregeln. Das zuvor beschriebene Verfahren kann anschließend für den zweiten Hydraulikzylinder 3 durchgeführt werden.

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Ausgestaltung der in Fig. 2 gezeigten Betätigungsvorrichtung 1‘ entspricht der Ausgestaltung der Betätigungsvorrichtung 1 aus Fig. 1 mit Ausnahme der im Folgenden beschriebenen Unterschiede. Die Betätigungsvorrichtung aus Fig. 2 weist anstatt eines ersten und eines zweiten 2/2 Wegeventils, die über ein Kopplungselement miteinander gekoppelt sind, ein 4/2 Wegeventil 50‘ auf. Das 4/2 Wegeventil weist eine Durchfluss- und eine Sperrsteilung auf. Das 4/2 Wegeventil umfasst analog zu den 2/2 Wegeventilen aus Fig. 1 eine Rückstellfeder 51‘, mit der das Ventil 50‘ im Ruhezustand in die Sperrsteilung überführt wird. Ebenso umfasst das Ventil 50‘ eine elektromagnetische Ansteuerung 52‘, über welche das Ventil 50‘ in die Durchlassstellung überführt werden kann. Die Ansteuerung 52‘ kann auch als elektromotorische und/oder hydraulische Ansteuerung ausgebildet sein.

Das 4/2 Wegeventil umfasst einen ersten Eingang 53‘ der über die erste Hydraulikleitung 24‘ mit der ersten Schnittstelle 22‘ der Pumpe 21 verbunden ist. Ferner umfasst das 4/2 Wegeventil einen zweiten Eingang 54‘, der über die zweite Hydraulikleitung 25‘ mit der zweiten Schnittstelle 23‘ der Pumpe 21 verbunden ist. Darüber hinaus umfasst das Ventil 50‘ einen ersten Ausgang 55‘, der mit dem ersten Kolbenraum 13‘ und einen zweiten Ausgang 56‘, der mit dem zweiten Kolbenraum 15‘ des Zylinders 2‘ verbunden ist. Wird das 4/2 Wegeventil in die Durchflussstellung überführt, wird der erste Eingang 53‘ mit dem ersten Ausgang 55‘ und der zweite Eingang 54‘ mit dem zweiten Ausgang 56‘ verbunden. So wird eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Kolbenraum 13‘ und der ersten Schnittstelle 22‘ und dem zweiten Kolbenraum 15‘ und der zweiten Schnittstelle 23‘ der Pumpe 21 herbeigeführt. Befindet sich das 4/2 Wegeventil in der Sperrsteilung, sind diese Fluidverbindungen unterbrochen, sodass das Hydraulikfluid in dem ersten 13‘ und zweiten Kolbenraum 15‘ jeweils eingesperrt ist. Obwohl in Fig. 2 nur ein Hydraulikzylinder 2‘ abgebildet ist, können ebenfalls mehrere Zylinder wie in der Ausführungsform aus Fig. 1 vorgesehen werden. Die einzelnen Hydraulikzylinder können jeweils ein 4/2 Wegeventil, wie in Fig. 2 gezeigt, oder zwei 2/2 Wegeventile, wie in Fig. 1 gezeigt, aufweisen. Die nicht gezeigte Steuereinrichtung der zweiten Ausführungsform ist eingerichtet, um das unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebene Verfahren auszuführen, wobei in dieser zweiten Ausführungsform das 4/2 Wegeventil 50‘ gesteuert wird.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt einer schematischen Ansicht einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Ausgestaltung der dritten Ausführungsform entspricht der Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform mit Ausnahme der im Folgenden beschriebenen Unterschiede. Im Unterschied zu der zweiten Ausführungsform weist die Betätigungsvorrichtung der dritten Ausführungsform ein 4/3 Wegeventil 60“ auf. Neben der Durchfluss- und der Schließstellung weist das Ventil 60“ der dritten Ausführungsform eine Verbindungsstellung auf. Bei der Verbindungsstellung wird einer der Eingänge 53“ oder 54“ mit beiden Ausgängen 55“ und 56“ des Ventils 60“ verbunden. Demnach werden die erste und zweite Kammer des Hydraulikzylinders über das 4/3 Wegeventil 60“ miteinander verbunden. Ferner werden beide Kammern des Hydraulikzylinders über das 4/3 Wegeventil 60“ mit der ersten oder zweiten Schnittstelle der Pumpe verbunden.

Die nicht gezeigte Steuereinrichtung der dritten Ausführungsform ist eingerichtet, um das unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebene Verfahren auszuführen, wobei in dieser dritten Ausführungsform das 4/3 Wegeventil 60“ gesteuert wird. Ferner ist die Steuereinrichtung der dritten Ausführungsform eingerichtet, um das Ventil 60“ nach der Druckerhöhung im System in Schritt V in einem Schritt VI in die Verbindungsstellung zu überführen. Die Pumpe fördert in einem Schritt VII einen Hydraulikfluidstrom in beide Kolbenräume, um so einen Leckageausgleich durchzuführen. Sobald der Kolben die SollPosition erreicht hat, kehrt das Verfahren zurück zu Schritt III. Bezugszeichen , r Betätigungsvorrichtung

, 2‘, 3 Hydraulikzylinder

Unterbrechung, 6 Kolbenstange

, 8 Schaltelement

, 10 Kolben

1 , 12 Gehäuse

3, 13‘, 14 erster Kolbenraum

5, 15‘, 16 zweiter Kolbenraum

7, 18 erste Kolbenfläche

9, 20 zweite Kolbenfläche

1 , 21 1 Hydraulikpumpe

2, 22‘, 23, 23‘ Pumpenschnittstelle

4, 24‘, 25, 25‘ Hydraulikleitung

6, 27 Rückschlagventil

8 Tank

9, 30 erstes 2/2 Wegeventil

1 , 32 zweites 2/2 Wegeventil

3.1 , 33.2 Kopplungselement

4, 35, 51 Rückstellfeder

6, 37, 52‘ elektromagnetische Ansteuerung8, 39 Positionssensor

0 Steuereinrichtung

1 , 42 Ventilschnittstelle

3, 44 Positionsschnittstelle

5 Motorschnittstelle

0‘ 4/2 Wegeventil

3‘, 53“ erster Ventileingang

4‘, 54“ zweiter Ventileingang

5‘, 55“ erster Ventilausgang

6‘, 56“ zweiter Ventilausgang 60“ 4/3 Wegeventil

I Überführen Sperreinrichtung in Durchlassstellung

II Zuführen Hydraulikfluid

III Überführen Sperreinrichtung in Sperrsteilung

IV Ermitteln Kolbenposition

V Druckerhöhung System

VI Verbinden Kolbenräume

VII Zuführen Hydraulikfluid zu Kolbenräumen