DE10102030A1

DE10102030A1 - Hydraulische Betätigungssysteme

Info

Publication number: DE10102030A1
Application number: DE10102030A
Authority: DE
Inventors: David Anthony Harries
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Buehl Verwaltungs GmbH
Priority date: 2000-03-04
Filing date: 2001-01-18
Publication date: 2001-09-06
Also published as: FR2805876A1; GB0005186D0; GB0105186D0; GB2360557A; FR2805876B1; GB2360557B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Betätigungssystem für ein automatisiertes Getriebe.

Description

Diese Erfindung betrifft hydraulische Betätigungssysteme und insbesondere hy draulische Betätigungssysteme für automatisierte Getriebe und sowie solche Ge triebe.

In automatisierten Schaltgetrieben zum Beispiel jener Art, die in WO 97/05410 oder WO 97/40300 offenbart sind, deren Offenbarung hiermit per Referenz auf genommen wird, werden Flüssigkeitsdruckstellglieder zur Steuerung der Betäti gung eines Kupplungsstellgliedmechanismus und/oder eines Gangschaltungs mechanismus verwendet. Gemäß WO 97/05410 werden separate Steuerventile zur Steuerung des Kupplungsstellgliedmechanismus und des Gangschaltungs mechanismus verwendet.

WO 97/40300 offenbart ein hydraulisches Betätigungssystem, in dem ein Hauptsteuerventil sowohl den Kupplungsbetätigungsmechanismus als auch, gemeinsam mit sekundären Ventilen, Schalt- und Wählstellglieder eines Gang schaltungsmechanismus steuert. Die derartige Verwendung eines einzigen Hauptsteuerventils verringert die Anzahl von Komponenten, sorgt für Einspa rungen in der Gesamtgröße und den Kosten des Systems. Die Konstruktion des Hauptsteuerventils ist jedoch wesentlich komplizierter, wodurch die Kostenein sparungen verringert werden.

Des weiteren ist bei den bisher offenbarten Systemen das Hauptsteuerventil als Hydraulikeinheit mit einer unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeitsquelle und einem Reservoir in einem Bausatz angeordnet. Die Hydraulikeinheit ist fern der Schalt- und Wählstellglieder und zugehörigen Ventile angeordnet, die auf oder nahe dem Schaltgetriebe montiert sind. Die Hydraulikeinheit ist für ge wöhnlich mit den Schalt- und Wählstellgliedern und den zugehörigen Ventilen durch elastomere Schläuche verbunden, deren elastische Nachgiebigkeit Pro bleme beim Betrieb des Hydrauliksystems bereiten.

In Betrieb sind die Schalt- und Wählstellglieder während eines Gangwechsels geschlossen, um zu garantieren, daß der Gang in Eingriff bleibt, während die Kupplung wiedereingerückt wird, wenn sich die Schalt- und Wählstellglieder in den richtigen Positionen für das erforderliche Gangübersetzungsverhältnis be finden, wodurch eine hydraulische Verriegelung bereitgestellt wird. Sobald die Kupplung wiedereingerückt ist, ist es wünschenswert, den Druck in den Stell gliedern zu entlasten. Zu diesem Zweck muß der Druck an der Seite des Stell gliedes, die direkt von dem Hauptsteuerventil gesteuert wird, als erster entlastet werden. Die relativ geringe elastische Nachgiebigkeit der Verbindung zwischen den Wähl- und Schaltstellgliedern und den zugehörigen Wähl- und Schaltventi len bedeutet, daß die Drücke über den Stellgliedern sich bei einer sehr geringen Bewegung der Stellglieder ausgleichen. Wenn andererseits die Seite des Stell gliedes, die von den Schalt- und Wählventilen gesteuert wird, als erste entlastet wird, kommt es wegen der hohen elastischen Nachgiebigkeit der Hauptversor gungsleitung zu einer nennenswerten Bewegung der Stellglieder. Das ist bei dem Wählstellglied kein Problem, wo die Bewegung, außer in der neutralen Ebene, eingeschränkt wird. Die Bewegung des Schaltstellgliedes auf diese Weise kann jedoch bewirken, daß das Getriebe aus dem Gang springt. Bei den bisher vorgeschlagenen Betätigungssystemen ist eine exakte Kontrolle des Hauptsteuerventils und der Wähl- und Schaltventile erforderlich, um die kor rekte Druckverringerungssequenz zu gewährleisten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Betätigungssystem zu schaffen, das einfach aufgebaut ist und die geschilderten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein hydraulisches Betätigungssystem für ein automatisches Getriebesystem:
ein hydraulisches Kupplungsstellglied zur Steuerung des Einrückens einer Kupplung;
ein Gangschaltungsstellglied zur Steuerung des Schaltens in einen Gang, wo bei das Gangschaltungsstellglied einen doppeltwirkenden Stößel umfaßt, der eine erste und zweite Arbeitskammer enthält, die auf entgegengesetzte Seiten eines Kolbens wirken;
ein Hauptsteuerventil, wobei das Hauptsteuerventil das Kupplungsstellglied se lektiv mit einer unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeitsquelle oder einem Reservoir verbindet, wobei das Hauptsteuerventil auch die Verbindung eines Gangschaltungssteuerventils mit der unter Druck stehenden Hydraulikflüssig keitsquelle steuert;
wobei dieses Gangschaltungssteuerventil die erste und zweite Arbeitskammer des Gangschaltungsstellgliedes selektiv mit dem Hauptsteuerventil oder dem Re servoir verbindet; und
die Verbindungen zwischen dem Hauptsteuerventil und dem Gangschaltungs steuerventil und zwischen dem Gangschaltungssteuerventil und dem Gang schaltungsstellglied im wesentlichen unelastisch sind.

Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Haupt steuerventil bewegbar zwischen:

a) einer ersten Position, in welcher das Kupplungsstellglied mit dem Reser voir verbunden ist und die Verbindung des Gangschaltungssteuerventils mit der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeitsquelle geschlossen ist;
b) einer zweiten Position, in welcher das Kupplungsstellglied mit dem Re servoir verbunden ist und das Gangschaltungssteuerventil mit der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeitsquelle verbunden ist; und
c) einer dritten Position, in welcher sowohl das Kupplungsstellglied als auch das Gangschaltungssteuerventil mit der unter Druck stehenden Hydrau likflüssigkeitsquelle verbunden sind.

Vorzugsweise ist das Gangschaltungssteuerventil bewegbar zwischen:

a) einer ersten Position, in welcher die erste und zweite Arbeitskammer des Gangschaltungsstellgliedes und der Anschluß an das Hauptsteuerventil alle mit dem Reservoir verbunden sind;
b) einer zweiten Position, in welcher die erste Arbeitskammer des Gang schaltungsstellgliedes mit dem Hauptsteuerventil verbunden ist und die zweite Kammer des Gangschaltungsstellgliedes mit dem Reservoir ver bunden ist;
c) einer dritten Position, in welcher die erste Arbeitskammer des Gang schaltungsstellgliedes mit dem Hauptsteuerventil verbunden ist und die zweite Arbeitskammer geschlossen ist; und
d) einer vierten Position, in welcher die erste und zweite Arbeitskammer des Gangschaltungsstellgliedes mit dem Hauptsteuerventil verbunden sind.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht, daß ein gemeinsames Hauptsteuerventil zur Betätigung eines Kupplungsstellgliedes und eines Gangschaltungsstellglie des verwendet wird, während die Druckverringerung des Gangschaltungsstell gliedes möglich ist, ohne das Gangschaltungsstellglied in einem Ausmaß zu bewegen, das zu einem Ausrücken des eingerückten Gangs führen könnte.

Die Erfindung wird nun nur als Beispiel mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, von welchen:

Fig. 1 schematisch ein halbautomatisches Getriebe unter Verwendung eines hydraulischen Betätigungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 einen Gangwählmechanismus und eine zugehörige Schaltkulisse des in Fig. 1 dargestellten Getriebesystems zeigt;

Fig. 3 schematisch das hydraulische Betätigungssystem des in Fig. 1 dar gestellten Getriebesystems zeigt;

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht des Hauptsteuerventils des in Fig. 3 dargestellten hydraulischen Betätigungssystems in einer er regten zweiten Position zeigt;

Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4 des Hauptsteuerventils in einer er regten dritten Position zeigt;

Fig. 6 eine schematische Schnittansicht des Gangschaltungssteuerventils des in Fig. 3 dargestellten hydraulischen Betätigungssystems in ei ner erregten zweiten Position zeigt;

Fig. 7 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 6 des Gangschaltungssteuerventils in einer erregten dritten Position zeigt;

Fig. 8 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 6 des Gangschaltungssteuerventils in einer erregten vierten Position zeigt; und

Fig. 9 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3 zeigt, in welcher ein alternatives Ausführungsbeispiel des hydraulischen Betätigungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.

Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen zeigt einen Motor 10 mit einem Starter und einem zugehörigen Starterschaltkreis 10a, der durch die Kupplung 14, wie Hauptantriebsreibungskupplung, mit einem mehrstufigen Getriebe 12, wie Syn chrongetriebe, beispielsweise mit Vorgelege über eine Antriebswelle 15 gekop pelt ist. Kraftstoff wird dem Motor durch eine Drosselklappe 16 zugeführt, die ein Drosselventil 18 enthält, welches vom Gaspedal 19 betätigt wird. Die Erfin dung ist gleichermaßen bei einem Benzin- oder Dieselmotor mit elektronischer oder mechanischer Kraftstoffeinspritzung anwendbar.

Die Kupplung 14 wird durch eine Kupplungsausrückgabel 20 betätigt, die von einem hydraulischen Nehmerzylinder 22 unter der Steuerung eines Kupplungs stellglied-Steuermittels 38 betätigt wird.

Ein Gangschalthebel 24 arbeitet in einer Schaltkulisse 50, die zwei Schenkel 51 und 52 aufweist, die durch eine Querbahn 53 verbunden sind, die sich von dem Ende des Schenkels 52 zur Mitte zwischen den Enden des Schenkels 51 er streckt. Die Schaltkulisse 50 legt fünf Positionen fest; "R" am Ende von Schen kel 52; "N" in der Mitte zwischen den Enden der Querbahn 53; "S" an der Ver bindung von Schenkel 51 mit der Querbahn 53; und "+" und "-" an den Enden von Schenkel 51. Im Schenkel 51 wird der Hebel 24 in die mittlere Position "S" vorgespannt. Die "N"-Position des Gangschalthebels 24 entspricht dem Neu tralbereich; "R" entspricht dem Schalten in den Rückwärtsgang; "S" entspricht dem Schalten in einen Vorwärtsgangmodus; eine kurze Bewegung des Hebels in die "+"-Position gibt einen Befehl aus, daß das Schaltgetriebe ein Gangüber setzungsverhältnis nach oben geschaltet wird; und eine kurze Bewegung des Gangschalthebels 24 in die "-"-Position gibt einen Befehl aus, daß das Schalt getriebe ein Gangübersetzungsverhältnis nach unten geschaltet wird.

Die Positionen des Hebels 24 werden von einer Reihe von Sensoren erfaßt, zum Beispiel von Mikroschaltern oder optischen Sensoren, die um die Schalt kulisse 50 angeordnet sind. Signale von den Sensoren werden zu einer elektro nischen Steuereinheit 36 geleitet. Ein Ausgang von der Steuereinheit 36 steuert einen Getriebeschaltungsmechanismus 25, der die Gangübersetzungsverhält nisse des Schaltgetriebes 12 in Übereinstimmung mit der Bewegung des Gang schalthebels 24 durch den Fahrzeugbetreiber einrastet.

Zusätzlich zu den Signalen von dem Gangschalthebel 24 empfängt die Steuer einheit 36 Signale von:
Sensor 19a, welcher den Grad der Betätigung des Gaspedals 19 anzeigt;
Sensor 30, welcher den Grad der Öffnung des Drosselklappensteuerventils 18 anzeigt;
Sensor 26, welcher die Motordrehzahl anzeigt;
Sensor 42, welcher die Drehzahl der Kupplungsmitnehmerscheibe anzeigt; und
Sensor 34, welcher die Position des Kupplungsnehmerzylinders anzeigt.

Die Steuereinheit 36 verwendet die Signale von diesen Sensoren zur Steuerung der Betätigung der Kupplung 14 während des Anfahrens aus dem Stand und während der Gangwechsel, wie zum Beispiel in den Patentschriften EP0038113, EP0043660, EP0059035, EP0101220 und WO 92/13208 beschrie ben ist, deren Offenbarungen hiermit per Referenz aufgenommen werden. Zusätzlich zu den obengenannten Sensoren empfängt die Steuereinheit 36 auch Signale von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 52, Zündschalter 54 und Bremsschalter 56, der dem Hauptbremssystem zugeordnet ist, zum Bei spiel der Fußbremse 58 des Fahrzeuges.

Mit der Steuereinheit 36 ist ein Summer 50 verbunden, der den Fahrzeugbe treiber warnt/aufmerksam macht, wenn bestimmte Betriebsbedingungen ein treten. Zusätzlich oder anstelle des Summers 50 kann ein aufleuchtendes Warnlicht oder ein anderes Anzeigemittel verwendet werden. Eine Ganganzei ge 60 ist ebenso vorgesehen, um das gewählte Gangübersetzungsverhältnis anzuzeigen.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, umfaßt der Getriebeschaltungsmechanismus 25 bei spielsweise zumindest zwei, drei oder vier oder mehr Schaltschienen 111, 112, 113, die parallel zueinander zur Bewegung in eine axiale Richtung montiert sind. Jede Schaltschiene 111, 112, 113 ist zumindest ein oder zwei der Gangüberset zungsverhältnisse des Schaltgetriebes 12 durch eine Kupplungsausrückgabel und eine Synchroneinheit in herkömmlicher Weise zugeordnet, so daß die Bewegung der Schaltschienen 111, 112, 113 in eine axiale Richtung das Schalten in eines der zugehörigen Gangübersetzungsverhältnisse bewirkt, und die Bewegung der Schaltschienen 111, 112, 113 in die entgegengesetzte axiale Richtung das Schalten in das andere der zugehörigen Gangübersetzungsverhältnisse bewirkt.

Für gewöhnlich sind ein erstes und zweites Gangübersetzungsverhältnis der Schaltschiene 111 zugeordnet, so daß bei axialer Bewegung der Schaltschiene 111 in eine erste Richtung in den ersten Gang geschaltet wird, oder bei axialer Bewegung der Schaltschiene 111 in eine zweite Richtung in den zweiten Gang geschaltet wird; ein drittes und viertes Gangübersetzungsverhältnis sind der Schaltschiene 112 zugeordnet, so daß bei axialer Bewegung der Schaltschiene 112 in die erste Richtung in den dritten Gang geschaltet wird, oder bei axialer Bewegung der Schaltschiene 112 in eine zweite Richtung in den vierten Gang geschaltet wird; und ein fünftes und ein Rückwärtsgangübersetzungsverhältnis sind der Schaltschiene 113 zugeordnet, so daß bei axialer Bewegung der Schaltschiene 113 in die erste Richtung in den fünften Gang geschaltet wird, während bei axialer Bewegung der Schaltschiene 113 in die zweite Richtung in den Rückwärtsgang geschaltet wird.

Ein Wählelement 110 ist zur Bewegung in eine Wählrichtung X, quer zu den Achsen der Schaltschienen 111, 112, 113, und in eine Schaltrichtung Y, zur Bewegung axial zu den Schaltschienen 111, 112, 113, montiert. Das Wählele ment 110 kann somit in Richtung X entlang einer neutralen Ebene A-B bewegt werden, so daß es in eine ausgewählte der Schaltschienen 111, 112, 113 ge schaltet und mit dieser in Eingriff gebracht werden kann. Das Wählelement 110 kann dann in Richtung Y bewegt werden, um die in Eingriff stehende Schalt schiene 111, 112, 113 axial in eine Richtung zu verschieben, um mit einem der zugehörigen Übersetzungsverhältnisse in Eingriff zu gelangen.

Wie in Fig. 3 dargestellt, ist das Wählelement 110 in die Wählrichtung X mittels eines durch Flüssigkeitsdruck betätigten Wählstellgliedes 114 entlang der neu tralen Ebene A-B der in Fig. 2 dargestellten Schaltkulisse bewegbar, um das Wählelement 110 mit einer der Schaltschienen 111, 112, 113 auszurichten, und dadurch ein Paar von Gängen zu wählen, die dieser Schaltschiene zugeordnet sind. Das Wählelement 110 kann dann in die Schaltrichtung Y mittels eines durch Flüssigkeitsdruck betätigten Schaltstellgliedes 115 bewegt werden, um die Schaltschienen 111, 112, 113 für den Eingriff mit einem der zugehörigen Gangübersetzungsverhältnisse axial in eine Richtung zu bewegen.

Die Stellglieder 114 und 115 umfassen jeweils einen doppeltwirkenden Stößel mit Kolben 116 bzw. 117, welche die Stellglieder 114, 115 in zwei Arbeitskam mern 118, 119 teilen, wobei die Arbeitskammern 118, 119 an gegen überliegenden Seiten jedes Kolbens 116, 117 angeordnet sind. Betätigungs stangen 114a, 115a erstrecken sich von einer Seite der Kolben 116 bzw. 117 und sind betriebsbereit mit dem Wählstellglied 110 zu dessen Bewegung in die Wähl- und Schaltrichtung, X bzw. Y, verbunden. Infolge der Verbindung der Betätigungsstangen 114a, 115a mit den Kolben 116, 117 ist die Arbeitsfläche der Kolben 116, 117, die in der Arbeitskammer 118 freiliegt, kleiner als die Ar beitsfläche der Kolben 116, 117, die in der Arbeitskammer 119 freiliegt.

Ein elektromagnetisch betätigtes Hauptsteuerventil 120 umfaßt ein Gehäuse 122, das eine Bohrung 124 definiert. Eine Spule 124 ist gleitfähig in der Boh rung 124 angeordnet, wobei die Spule 126 drei axial beabstandete Umfangs stege 128, 130, 132 aufweist, die mit der Bohrung 124 in dichtem Eingriff ste hen. Ein Elektromagnet 134 wirkt auf ein Ende der Spule 126, so daß bei Erre gung des Elektromagneten 134 die Spule 126 axial in der Bohrung 124 gegen eine Last bewegt wird, die von einer Druckfeder 136 ausgeübt wird, die auf das gegenüberliegende Ende der Spule 126 wirkt.

Ein Einlaß 138 zu der Bohrung 124 ist mit einer unter Druck stehenden Hydrau likflüssigkeitsquelle in Form eines Hochdruckspeichers 275 verbunden. Eine elektrisch angetriebene Pumpe 223 ist vorgesehen, um den Speicher 275 über ein Rückschlagventil 276 zu laden. Ein Druckwandler 280 mißt den Druck im Speicher 275 und steuert über die Steuereinheit 36 die elektrisch angetriebene Pumpe 223, um den Druck im Speicher 275 bei einem geeigneten Wert zu hal ten. Ein Auslaß 140 von der Bohrung 124 ist mit einem Reservoir 278 verbun den. Eine erste Öffnung 142 von der Bohrung 124 ist mit Wähl- und Schaltven tilen 144, 146 verbunden, und eine zweite Bohrung 148 ist an den Kupplungs nehmerzylinder 22 angeschlossen.

Die Schalt- und Wählventile 144, 146 sind beide elektromagnetisch betätigte Ventile mit einem Gehäuse 150, das eine Bohrung 151 definiert, wobei eine Spule 152 gleitfähig in der Bohrung 151 montiert ist. Die Spule 152 weist drei axial beabstandete Umfangsstege 154, 156, 158 auf, wobei die Stege mit der Bohrung 151 in dichtem Eingriff stehen. Eine axiale Bohrung 160 öffnet sich zu dem Ende 162 der Spule 152 und ist mit einer Querbohrung 164 verbunden, wobei die Querbohrung 164 sich zwischen den Stegen 154 und 156 der Spule 152 öffnet. Ein Elektromagnet 166 wirkt auf ein Ende 168 der Spule 152, das von dem Ende 162 entfernt ist, so daß bei Erregung des Elektromagneten 166 die Spule 152 axial in der Bohrung 151 gegen eine Last bewegt wird, die von einer Druckfeder 170 ausgeübt wird, die auf ein Ende 162 der Spule 152 wirkt.

Ein Einlaß 172 zu der Bohrung 151 ist mit der Öffnung 142 des Hauptsteuer ventils 120 verbunden. Ein Auslaß 174 von der Bohrung 151 ist mit dem Reser voir 278 verbunden. Eine Öffnung 176 des Wählventils 144 ist mit der ersten Arbeitskammer 118 des Wählstellgliedes 114 verbunden. Die Öffnung 176 des Schaltventils 146 ist mit der ersten Arbeitskammer 118 des Schaltstellgliedes 115 verbunden. Die Öffnung 178 des Wählventils 114 ist mit der zweiten Ar beitskammer 119 des Wählstellgliedes 114 verbunden und die Öffnung 178 des Schaltventils 146 ist mit der zweiten Arbeitskammer 119 des Schaltstellgliedes 115 verbunden.

Die Konstruktion und Betriebsweise der Ventile 144 und 146 und Stellglieder 114 und 115 sind im wesentlichen identisch und daher wird in der folgenden Beschreibung nur die Betriebsweise des Schaltventils 146 und des Schaltstell gliedes 115 beschrieben. Es ist offensichtlich, daß die Beschreibung in dieser Hinsicht auch für die Betriebsweise des Wählventils 144 und des Wählstellglie des 114 zutrifft.

Wenn das Getriebe im Eingriff und die Kupplung 14 eingerückt ist, werden die Elektromagneten 134 und 166 abgeschaltet und die Ventile 120, 144 und 146 befinden sich in den ersten Positionen, die in Fig. 3 dargestellt sind. In dieser Position sind der Kupplungsnehmerzylinder 22 und beide Arbeitskammern 118, 119 der Wähl- und Schaltstellglieder 114, 115 mit dem Reservoir 278 verbun den. Folglich gibt es keine Bewegung des Hauptnehmerzylinders 22 oder der Wähl- und Schaltstellglieder 114, 115.

Wenn ein Gangwechsel zum Beispiel durch den Lenker des Fahrzeuges, der den Gangschalthebel 24 kurz in die "+"-Position bewegt, oder durch automati sches Auslösen eingeleitet wird, wird der Elektromagnet 134 erregt, um die Spule 126 des Hauptsteuerventils 120 in eine dritte Position zu bewegen, wie in Fig. 5 dargestellt ist. In dieser dritten Position werden sowohl die Wähl- und Schaltventile 144, 146 als auch der Kupplungsnehmerzylinder 22 mit dem Spei cher 275 über Öffnungen 142 und 172 verbunden und der Auslaß zu dem Re servoir 178 wird geschlossen. Die Verbindung des Kupplungsnehmerzylinders 22 mit dem Speicher 275 betätigt die Kupplungsausrückgabel 20 zur Lösung der Kupplung 14.

Gleichzeitig mit der Erregung des Elektromagneten 134 werden die Elektroma gneten 166 der Wähl- und Schaltsteuerventile 144, 146 erregt, um die Spule 152 in eine dritte Position zu bewegen, wie in Fig. 7 dargestellt ist. In dieser Po sition schließt der Steg 158 der Spule 152 die Öffnung 178, wodurch die Ar beitskammer 119 geschlossen und eine hydraulische Verriegelung erzeugt wird, die eine Bewegung der Wähl- und Schaltstellglieder 115 und 116 verhin dert, obwohl deren Arbeitskammern 118 durch die Wähl- und Schaltventile 144, 146 und das Hauptsteuerventil 120 mit dem Speicher 275 verbunden sind.

Beim Ausrücken der Kupplung 14 können die Elektromagneten 166 der Wähl- und Schaltventile 144, 146 selektiv erregt werden, wodurch die Wähl- und Schaltventile 144, 146 zwischen der zweiten und vierten Position bewegt wer den, um den gegenwärtig gewählten Gang auszukuppeln und in einen neuen Gang zu schalten.

Die Erregung des Elektromagneten 166 zur Bewegung des Wäht- oder Schalt ventils 144, 146 in die zweite Position, die in Fig. 6 dargestellt ist, in welcher die Arbeitskammer 119 mit dem Reservoir 278 verbunden ist, während die Arbeits kammer 118 mit dem Speicher 275 verbunden ist, erzeugt ein Druckdifferential über dem Kolben 116 und 117, wodurch die Betätigungsstange 114a, 115a ausgerückt wird. Die Erregung des Elektromagneten 166 zur Bewegung des Wähl- oder Schaltventils 144, 146 in die vierte Position, die in Fig. 8 dargestellt ist, in welcher beide Arbeitskammern 118 und 119 mit dem Speicher 275 ver bunden sind, bewirkt aufgrund der unterschiedlichen Arbeitsflächen der Kolben 116 und 117 ein Zurückziehen der Betätigungsstangen 114a, 115a. Folglich kann durch richtige Steuerung der Elektromagneten 166 der Wähl- und Schalt ventile 144, 146 das Wählelement 110 in den Eingriff mit dem gewünschten Gang bewegt werden.

Potentiometer 226 und 227 sind mit den Betätigungsstangen 114a bzw. 115a verbunden, um Signale zu liefern, welche die Position der zugehörigen Betäti gungsstangen anzeigen. Signale von den Potentiometern 226, 227 werden zur Steuereinheit 36 geleitet, um eine Anzeige der Position der Betätigungsstangen 114a, 115a für jedes der Gangübersetzungsverhältnisse des Schaltgetriebes 12 zu liefern, und auch die Position der Betätigungsstange 115a anzuzeigen, wenn das Wählelement 100 sich in der neutralen Ebene A-B von Fig. 2 befindet. Das Getriebesystem kann somit kalibriert werden, so daß vorbestimmte Positions signale von den Potentiometern 226 und 227 dem Eingriff jedes der Gangüber setzungsverhältnisse des Schaltgetriebes 12 entsprechen.

Messungen von den Potentiometern 226 und 227 können somit von einem ge schlossenen Regelsystem zur Steuerung der Ventile 144 und 146 verwendet werden, um die Betätigungsstangen 114a und 115a in vorbestimmte Positionen für das Einkuppeln des gewünschten Gangübersetzungsverhältnisses zu be wegen.

Wenn das gewünschte Gangübersetzungsverhältnis eingekuppelt ist, werden die Elektromagneten 166 der Wähl- und Schaltventile 144, 146 erregt, um die Ventile 144, 146 in ihre dritten Positionen zurückzubewegen, wodurch die Öff nungen 178 geschlossen werden und eine hydraulische Verriegelung erzeugt wird, welche die Bewegung der Stellglieder 114, 115 verhindert.

Der Elektromagnet 134 des Hauptsteuerventils 120 kann dann erregt werden, um das Hauptsteuerventil 120 aus seiner zweiten in seine dritte Position zu be wegen, wodurch Flüssigkeit von dem Kupplungsnehmerzylinder 22 zu dem Re servoir 278 zurückgeleitet werden kann, wodurch ein Wiedereinrücken der Kupplung 14 möglich ist. Das Hauptsteuerventil 120 wird zwischen der zweiten und dritten Position geschaltet, so daß die Kupplung 14 gesteuert wiedereinge rückt wird, wie zum Beispiel in EP0038113; EP0043660; EP0059035; EP0101220 oder WO 92/13208 offenbart ist.

Wenn die Kupplung 14 wiedereingerückt ist, kann der Elektromagnet 134 des Hauptsteuerventils 120 abgeschaltet werden, so daß er in die erste Position zurückkehrt, die in Fig. 3 dargestellt ist. Ebenso können die Elektromagneten 166 der Schalt- und Wählventile 144, 146 abgeschaltet werden. Die Bewegung der Wähl- und Schaltventile 144, 146 in die erste Position, die in Fig. 3 darge stellt ist, öffnet die Arbeitskammer 119 zu dem Reservoir 278, wodurch der Druck darin entlastet wird. Aufgrund der nichtelastischen Eigenschaft der Ver bindungen zwischen dem Hauptsteuerventil 120 und den Wähl- und Schaltven tilen 144, 146 und zwischen den Wähl- und Schaltventilen 144, 146 und den Wähl- und Schaltstellgliedern 114, 115, wird der Überdruck in der Arbeitskam mer 118 durch infinitesimale Bewegung des Stellgliedes 114, 115 verteilt, wobei diese Bewegung nicht ausreicht, um ein Ausrücken des Gangs herbeizuführen. Schließlich wird der Druck in der Leitung zwischen dem Hauptsteuerventil 120 und den Wähl- und Schaltventilen 144, 146 entlastet, wenn die Wähl- und Schaltventile 144, 146 die erste Position erreichen und das Hauptsteuerventil 120 durch Bohrungen 164 und 160 mit dem Reservoir 278 verbunden ist.

Zur Minimierung der Elastizität in den Verbindungen zwischen dem Hauptsteu erventil 120 und den Wähl- und Schaltventilen 144, 146 und zwischen den Wähl- und Schaltventilen 144, 146 und den Wähl- und Schaltstellgliedern 114, 115 sollten diese Verbindungen so kurz wie möglich sein und aus einem nich telastischen Material bestehen. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbei spiel der Erfindung können die Bohrungen 124 und 151 des Hauptsteuerventils 120 und der Wähl- und Schaltventile 144, 146 und auch der Wähl- und Schalt stellglieder 114, 115 durch ein gemeinsames Gehäuse definiert sein, wobei die Bohrungen 124, 151 der verschiedenen Komponenten durch Durchlässe durch das gemeinsame Gehäuse richtig miteinander verbunden sind. Die derart gebil dete Ventil/Stellgliedeinheit wäre an oder neben dem Schaltgetriebe 12 zu montieren.

Die elektrisch angetriebene Pumpe 223, der Speicher 275, das Reservoir 276 und die Steuereinheit 36 können auch mit der Ventil/Stellgliedeinheit montiert sein oder können fern von dieser montiert und mit dieser zum Beispiel durch elastomere Druckschläuche verbunden sein.

In dem alternativen Ausführungsbeispiel, das in Fig. 9 dargestellt ist, ist das Wählventil 144 mit einer zusätzlichen Öffnung 190 versehen, die so positioniert ist, daß, wenn sich das Ventil 144 in seiner abgeschalteten ersten Position be findet, es durch Bohrungen 164 und 160 zu dem Reservoir 278 geöffnet ist, aber bei der anfänglichen Bewegung des Ventils 144 aus seiner ersten Positi on, bevor das Ventil 144 seine zweite Position erreicht, durch den Steg 154 ge schlossen ist. Die Öffnung 190 ist zwischen der elektrisch angetriebenen Pum pe 223 und dem Rückschlagventil 276 mit der Speicherladeleitung verbunden.

Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel die elektrisch betriebene Pumpe 223 eingeschaltet wird, wenn das Wählventil 144 abgeschaltet ist, wird der Ausgang von der Pumpe 223 geradewegs zu dem Reservoir 278 zurückgeleitet. Die elektrisch betriebene Pumpe 223 kann somit unter geringen Lastbedingungen gestartet werden, wobei das Wählventil 144 zum Verschließen der Öffnung 190 bewegt wird, wenn eine Ladung des Speicher 275 notwendig ist. Dies hat den Vorteil, daß ein Elektromotor 277 mit schwächerem Antrieb zum Antreiben der Pumpe 223 verwendet werden kann. Auch wenn das Laden des Speichers 275 vollendet ist, kann der Druck im Ladeschaltkreis durch das Wählventil 144 ver ringert werden, wodurch jede Neigung dieses Teils des Kreises, unter Druck zu lecken, verringert wird.

Es ist offensichtlich, daß während in dem obengenannten Ausführungsbeispiel das Wählventil 144 modifiziert wurde, um die Pumpenentleerungseinrichtung bereitzustellen, als Alternative das Schaltventil 146 modifiziert werden könnte.

Verschiedene Modifizierungen können durchgeführt werden, ohne von der Er findung Abstand zu nehmen. Obwohl zum Beispiel in dem obengenannten Ausführungsbeispiel der Hydraulikkreis mit Bezugnahme auf ein halbautomati sches Schaltgetriebe beschrieben wurde, ist die Erfindung gleichermaßen bei vollautomatisierten Getrieben oder automatisierten Wechselschalt getriebesystemen anwendbar.

Hydraulisches Betätigungssystem für ein automatisches Getriebesystem, umfas send: ein hydraulisches Kupplungsstellglied 22 zur Steuerung des Einrückens einer Kupplung 14, ein Gangschaltungsstellglied 114, 115 zur Steuerung des Schaltens in einen Gang, wobei das Gangschaltungsstellglied 114, 115 die Form eines doppeltwirkenden Stößels aufweist, der eine erste und zweite Arbeitskam mer 118, 119 aufweist, die auf entgegengesetzte Seiten eines Kolbens 116, 117 wirken, ein Hauptsteuerventil 120, wobei das Hauptsteuerventil 120 das Kupp lungsstellglied 22 selektiv mit einer unter Druck stehenden Hydraulik flüssigkeitsquelle 275 oder einem Reservoir 278 verbindet, wobei das Hauptsteu erventil 120 auch die Verbindung eines Gangschaltungssteuerventils 144, 146 mit der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeitsquelle 275 steuert; wobei das Gangschaltungssteuerventil 144, 146 die erste und zweite Arbeitskammer 118, 119 des Gangschaltungsstellgliedes 114, 115 selektiv mit dem Hauptsteuerventil 120 oder dem Reservoir 278 verbindet; und die Verbindungen zwischen dem Hauptsteuerventil 120 und dem Gangschaltungssteuerventil 144, 146 und zwi schen dem Gangschaltungssteuerventil 144, 146 und dem Gangschaltungsstell glied 114, 115 im wesentlichen unelastisch sind.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die An melderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbil dung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweili gen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Tei lungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindun gen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprü che unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verste hen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abände rungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Be schreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschrit ten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

1. Hydraulisches Betätigungssystem für ein automatisches Getriebesystem, umfassend:
ein hydraulisches Kupplungsstellglied zur Steuerung des Einrückens ei ner Kupplung;
ein Gangschaltungsstellglied zur Steuerung des Schaltens in einen Gang, wobei das Gangschaltungsstellglied einen doppeltwirkenden Stö ßel umfaßt, der eine erste und zweite Arbeitskammer enthält, die auf entgegengesetzte Seiten eines Kolbens wirken;
ein Hauptsteuerventil, wobei das Hauptsteuerventil das Kupplungsstell glied selektiv mit einer unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeitsquelle oder einem Reservoir verbindet, wobei das Hauptsteuerventil auch die Verbindung eines Gangschaltungssteuerventils mit der unter Druck ste henden Hydraulikflüssigkeitsquelle steuert;
wobei dieses Gangschaltungssteuerventil die erste und zweite Arbeits kammer des Gangschaltungsstellgliedes selektiv mit dem Hauptsteuer ventil oder dem Reservoir verbindet; und
die Verbindungen zwischen dem Hauptsteuerventil und dem Gang schaltungssteuerventil und zwischen dem Gangschaltungssteuerventil und dem Gangschaltungsstellglied im wesentlichen unelastisch sind.

2. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 1, wobei das Haupt steuerventil bewegbar ist, zwischen:

a) einer ersten Position, in welcher das Kupplungsstellglied mit dem Reservoir verbunden ist und die Verbindung des Gangschaltungs stellgliedes mit der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeitsquelle geschlossen ist;
b) einer zweiten Position, in welcher das Kupplungsstellglied mit dem Reservoir verbunden ist und das Gangschaltungssteuerventil mit der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeitsquelle verbunden ist; und
c) einer dritten Position, in welcher sowohl das Kupplungsstellglied als auch das Gangschaltungssteuerventil mit der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeitsquelle verbunden sind.

3. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gangschaltungssteuerventil bewegbar ist zwischen:

a) einer ersten Position, in welcher die erste und zweite Arbeitskammer des Gangschaltungsstellgliedes und der Anschluß an das Haupt steuerventil alle mit dem Reservoir verbunden sind;
b) einer zweiten Position, in welcher die erste Arbeitskammer des Gangschaltungsstellgliedes mit dem Hauptsteuerventil verbunden ist und die zweite Kammer des Gangschaltungsstellgliedes mit dem Re servoir verbunden ist;
c) einer dritten Position, in welcher die erste Arbeitskammer des Gang schaltungsstellgliedes mit dem Hauptsteuerventil verbunden ist und die zweite Arbeitskammer geschlossen ist; und
d) einer vierten Position, in welcher die erste und zweite Arbeitskammer des Gangschaltungsstellgliedes mit dem Hauptsteuerventil verbun den sind.

4. Hydraulisches Betätigungssystem nach einem der vorangehenden An sprüche, wobei der Getriebeschaltungsmechanismus zwei Gangschal tungsstellglieder, ein Wählstellglied zum Bewegen eines Wählelements in eine erste Richtung, und ein Schaltstellglied zum Bewegen eines Wählelements in eine zweite Richtung umfaßt, wobei die Wähl- und Schaltstellglieder unabhängige Gangwähl- und Gangschaltsteuerventile aufweisen, wobei die Gangwähl- und Gangschaltsteuerventile das Gangwählstellglied bzw. Gangschaltstellglied selektiv mit dem Haupt steuerventil oder dem Reservoir verbinden.

5. Hydraulisches Betätigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Hauptsteuerventil eine Spule umfaßt, die gleitfähig in einer Bohrung montiert ist, wobei die Spule drei Umfangsstege aufweist, die mit der Bohrung in dichtem Eingriff stehen, wobei ein Einlaß zu der Boh rung für den Anschluß der unter Druck stehenden Hydraulikflüs sigkeitsquelle vorgesehen ist, wobei ein Auslaß von der Bohrung mit dem Reservoir verbunden ist; sowie eine erste Öffnung, die zu der Bohrung offen ist, wobei die erste Öffnung mit dem Gangschaltungssteuerventil verbunden ist, und eine zweite Öffnung, die zu der Bohrung offen ist, wobei die zweite Öffnung mit dem Kupplungsstellglied verbunden ist:
wobei in einer ersten Position der Spule die erste Öffnung von dem Ein laß und Auslaß isoliert ist und die zweite Öffnung mit dem Auslaß ver bunden ist;
in einer zweiten Position der Spule die erste Öffnung mit dem Einlaß ver bunden ist, und die zweite Öffnung mit dem Auslaß verbunden ist; und
in einer dritten Position der Spule die erste und zweite Öffnung mit dem Einlaß verbunden sind.

6. Hydraulisches Betätigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Gangschaltungssteuerventil eine Spule umfaßt, die gleitfähig in der Bohrung montiert ist, wobei die Spule drei Umfangsstege aufweist, die mit der Bohrung in dichtem Eingriff stehen, wobei ein Einlaß zu der Bohrung für die Verbindung mit dem Hauptsteuerventil vorgesehen ist; ein Auslaß von der Bohrung für die Verbindung mit dem Reservoir vor gesehen ist; eine erste Öffnung sich zur Bohrung öffnet, wobei die erste Öffnung mit einer ersten Arbeitskammer des Gangschaltungsstellgliedes verbunden ist; und eine zweite Öffnung sich zur Bohrung öffnet, wobei die zweite Öffnung mit einer zweiten Arbeitskammer des Gangschal tungsstellgliedes verbunden ist; eine axiale Bohrung sich an einem Ende der Spule öffnet, wobei die axiale Bohrung mit einer Querbohrung ver bunden ist, die sich zwischen einem ersten und zweiten Steg der Spule öffnet:
wobei in einer ersten Position der Spule der Einlaß und die erste Öffnung mit dem Auslaß durch die Querbohrung und axiale Bohrung verbunden sind, und die zweite Öffnung mit dem Auslaß verbunden ist;
in einer zweiten Position der Spule die erste Öffnung mit dem Einlaß und die zweite Öffnung mit dem Auslaß verbunden ist, wobei der Einlaß und die zweite Öffnung vom Auslaß isoliert sind;
in einer dritten Position der Spule die erste Öffnung mit dem Einlaß ver bunden ist und die zweite Öffnung durch einen Steg der Spule ver schlossen ist; und
in einer vierten Position der Spule die erste und zweite Öffnung mit dem Einlaß verbunden sind.

7. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 6, wobei das Gang schaltungsstellglied einen doppeltwirkenden Stößel mit einem Kolben umfaßt, wobei die Arbeitsfläche an einer Seite des Kolbens größer als jene an der anderen Seite des Kolbens ist, wobei die erste Öffnung des Gangschaltungsventils mit der Seite des Kolbens mit der kleineren Ar beitsfläche verbunden ist.

8. Hydraulisches Betätigungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Bohrungen des Hauptsteuerventils und des oder jedes Gang schaltungssteuerventil in einem gemeinsamen Gehäuse ausgebildet sind, wobei eine Verbindung zwischen dem Hauptsteuerventil und den Gangschaltungssteuerventilen durch Durchlässe durch das Gehäuse ge bildet sind.

9. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 8, wobei Bohrungen für das oder jedes Gangschaltungsstellglied in dem gemeinsamen Ge häuse ausgebildet sind, wobei Verbindungen zwischen den Gangschal tungssteuerventilen und den Gangschaltungsstellgliedern auch durch Durchlässe in dem gemeinsamen Gehäuse gebildet sind.

10. Hydraulisches Betätigungssystem nach einem der vorangehenden An sprüche, wobei die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeitsquelle ei nen Speicher umfaßt, wobei der Speicher durch eine elektrisch angetrie bene Pumpe geladen wird; wobei das Gangschaltungsventil in einer er sten Position die Ladeleitung von der Pumpe zu dem Speicher mit dem Reservoir verbindet, wobei die Verbindung zwischen der Ladeleitung und dem Reservoir bei Bewegung des Gangschaltungsventils aus seiner er sten Position geschlossen wird.

11. Hydraulisches Betätigungssystem im wesentlichen wie hierin mit Bezug nahme auf die Fig. 1 bis 9 der beiliegenden Zeichnungen beschrie ben und in diesen dargestellt ist.

12. Automatisches Getriebesystem mit einem hydraulischen Betätigungssy stem nach einem der Ansprüche 1 bis 11.