DE10148080A1

DE10148080A1 - Hydraulische Betätigungssysteme

Info

Publication number: DE10148080A1
Application number: DE10148080A
Authority: DE
Inventors: David Anthony Harries
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2000-10-21
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2002-06-27
Also published as: US6595336B2; GB0025847D0; ITMI20012194A1; GB0125030D0; US20020046913A1; GB2368103A; GB2368103B

Abstract

Hydraulisches Betätigungssystem für ein automatisches Getriebesystem, umfassend: ein hydraulisches Kupplungsstellglied zur Steuerung des Einrückens einer Kupplung, ein Gangschaltungsstellglied zur Steuerung des Schaltens in einen Gang, wobei das Gangschaltungsstellglied die Form eines doppelwirkenden Stößels aufweist, der eine erste und zweite Arbeitskammer aufweist, die auf entgegengesetzte Seiten eines Kolbens wirken, ein Hauptsteuerventil, wobei das Hauptsteuerventil das Kupplungsstellglied und/oder das Gangschaltungsstellglied selektiv mit einem Speicher oder einem Reservoir verbindet; ein Gangschaltungssteuerventil, das die erste und zweite Arbeitskammer des Gangschaltungsstellgliedes selektiv mit dem Hauptsteuerventil oder dem Reservoir verbindet; eine elektrisch betriebene Pumpe, die vorgesehen ist, um den Speicher zu laden, wobei der Druck der Flüssigkeit, die von der Pumpe geliefert wird, durch Ändern des Stromes gesteuert wird, welcher die Pumpe antreibt.

Description

Diese Erfindung betrifft hydraulische Betätigungssysteme und insbesondere hydraulische Betätigungssysteme für automatische Getriebesysteme. Automati sche Getriebesysteme umfassen dabei Vorrichtungen und/oder Verfahren zur gezielten automatisierten Betätigung von Kupplung und/oder Getriebe im An triebsstrang von Kraftfahrzeugen.

In automatischen Getriebesystemen zum Beispiel jener Art, die in WO 97/05410 oder WO 97/40300 offenbart ist, deren Inhalt ausdrücklich in der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung aufgenommen wird, werden Flüssigkeitsdruck stellglieder zur Steuerung der Betätigung eines Kupplungsstellgliedmechanis mus und/oder eines Gangschaltungsmechanismus verwendet. Gemäß WO 97/05410 werden separate Steuerventile zur Steuerung des Kupplungs stellgliedmechanismus und des Gangschaltungsmechanismus 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 und senkt somit die Gesamtgröße und Kosten des Systems. Die Konstruktion des Hauptsteuerven tils ist jedoch wesentlich komplizierter, wodurch die Kosteneinsparungen verrin gert werden.

Bisher wurde hydraulischer Druck zur Kupplungsbetätigung und zum Gang wechsel von einem Gasspeicher zugeführt, der durch eine elektrisch angetrie bene Pumpe geladen wird. Der Speicher sorgt für eine direkte Zufuhr von Druckflüssigkeit für das Ausrücken der Kupplung bei Beginn eines Gangwech sels. Die Verwendung eines Speichers ermöglicht auch die Verwendung einer kleineren Pumpe.

Für gewöhnlich ist der Druck, der zur Betätigung der Kupplung erforderlich ist, in der Größenordnung von 30 bar, während der Druck, der für den Gangwech sel erforderlich ist, bis zu 60 bar betragen kann, aber im allgemeinen etwa 20 bar ist. Zur Aufnahme eines ausreichenden Volumens zur Kupplungsbetäti gung und für den Gangwechsel muss der Druck im Speicher jedoch 60 bar betragen. Die Pumpe muss folglich bei 60 bar arbeiten, um den Speicher auf zuladen, um das erforderliche Flüssigkeitsvolumen zu speichern.

Ferner ist es wünschenswert, während des Gangwechsels die Kraft zu ändern, die auf das Schaltstellglied ausgeübt wird, wenn zum Beispiel in das Synchron getriebe geschaltet wird. Dies wurde bisher erreicht, indem ein Druckwandler zur Messung des Drucks der Flüssigkeit verwendet wurde, die dem Schaltstell glied zugeführt wird, und der Flüssigkeitsstrom in das System unter Verwen dung separater proportionaler Strömungssteuerventile zur Aufrechterhaltung des richtigen Drucks reguliert wurde.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein hydraulisches Betätigungssystem für ein automatisches Getriebesystem:
ein hydraulisches Kupplungsstellglied zur Steuerung des Einrückens einer Kupplung;
ein Getriebeschaltungsstellglied zur Steuerung des Schaltens in einen Gang;
einen Speicher;
eine durch einen Elektromotor betriebene Pumpe, wobei ein Ausgang der mo torbetriebenen Pumpe an den Speicher angeschlossen ist, um diesen über ein Rückschlagventil zu laden, wobei der Druck der Flüssigkeit, die von der Pumpe zugeführt wird, durch den Strom gesteuert wird, der dem Elektromotor zugeführt wird; und
ein Hauptsteuerventil zum selektiven Anschließen des Speichers an das hyd raulische Kupplungsstellglied und/oder das Gangschaltungsstellglied.

Auf diese Weise ist eine unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit sofort vom Speicher verfügbar, um die Kupplung zu lösen. Der Flüssigkeitsdruck zu dem Gangschaltungsstellglied kann dann durch die Pumpe gesteuert werden. Folg lich können das Volumen und/oder der Druck des Speichers verringert werden. Ferner kann der Druck, der dem Gangschaltungsstellglied zugeführt wird, durch die Pumpe reguliert werden, wodurch der Bedarf an Strömungssteuerventilen und dem damit verbundenen Steuersystem entfällt.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Feder speicher verwendet. Der Federspeicher sorgt auch für eine passende Nachgie bigkeit in dem System, die eine exakte Drucksteuerung ermöglicht.

In dem System kann auch ein Druckwandler enthalten sein, der in einem ge schlossenen Rückkopplungssystem zur Steuerung der Pumpe zur Abgabe des erforderlichen Drucks verwendet wird.

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

Fig. 1 schematisch ein halbautomatisches Getriebesystem unter Verwen dung eines hydraulischen Betätigungssystems gemäß der vorliegen den 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 erregten zweiten Position zeigt;

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

Fig. 6 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4 des Hauptsteuerventils in einer er regten vierten Position zeigt;

Fig. 7 eine schematische Schnittansicht des Gangschaltungssteuerventils des in Fig. 3 dargestellten hydraulischen Betätigungssystems in einer erregten Null-Position zeigt;

Fig. 8 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 7 des Gangschaltungssteuerventils in einer erregten dritten Position zeigt; und

Fig. 9 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 7 des Gangschaltungssteuerventils in einer erregten vierten Position zeigt.

Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen zeigt einen Motor 10 mit einem Starter und einem zugehörigen Starterschaltkreis 10a, der durch die Hauptantriebsrei bungskupplung 14 mit einem mehrstufigen Synchrongetriebe 12 mit Vorgelege über eine Getriebe-Antriebswelle 15 gekoppelt ist. Kraftstoff wird dem Motor durch eine Drosselklappe 16 zugeführt, die ein Drosselventil 18 enthält, wel ches vom Gaspedal 19 betätigt wird. Die Erfindung ist gleichermaßen bei einem Benzin- oder Dieselmotor mit elektronischer oder mechanischer Kraft stoffeinspritzung 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 "-" analen 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 Neut ralbereich; "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 Gang übersetzungsverhältnis nach oben geschaltet wird; und eine kurze Bewegung des Gangschalthebels 24 in die "-"-Position gibt einen Befehl aus, dass das Schaltgetriebe 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 EP 0038113, EP 0043660, EP 0059035, EP 0101220 und WO 92/13208 beschrie ben ist, deren Inhalt ausdrücklich in der Offenbarung der vorliegenden Anmel dung aufgenommen wird.

Zusätzlich zu den obengenannten Sensoren empfängt die Steuereinheit 36 auch Signale von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 57, 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 55 verbunden, der den Fahrzeug betreiber warnt/aufmerksam macht, wenn bestimmte Betriebsbedingungen ein treten. Zusätzlich oder anstelle des Summers 55 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 drei Schaltschienen 111, 112, 113, die parallel zueinander zur Bewegung in eine axiale Richtung montiert sind. Jede Schaltschiene 111, 112, 113 ist zwei der Gangübersetzungsverhältnisse des Schaltgetriebes 12 durch eine Kupplungsaus rückgabel 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 Gangübersetzungsverhält nisse bewirkt.

Für gewöhnlich sind ein erstes und zweites Gangübersetzungsverhältnis der Schaltschiene 111 zugeordnet, so dass bei axialer Bewegung der Schaltschie ne 111 in eine erste Richtung in den ersten Gang geschaltet wird, oder bei axi aler 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 Schalt schiene 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 Rückwärtsgangübersetzungsver hältnis 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 Rich tung 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 neut ralen 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 126 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 des Ventils 120 ist mit einem Federspei cher 275 verbunden. Eine elektrisch angetriebene Pumpe 223 ist zur Beladung des Speichers 275 über ein Rückschlagventil 276 vorgesehen. Ein Auslass 140 von der Bohrung 124 ist mit einem Reservoir 278 verbunden. Eine erste Öff nung 142 von der Bohrung 124 ist mit den Arbeitskammern 118 der Wähl- und Schaltstellglieder 114, 115 und wählbar mit den Arbeitskammern 119 über die Wähl- und Schaltventile 144, 146 verbunden und eine zweite Öffnung 148 ist mit dem Kupplungsnehmerzylinder 22 verbunden. Ein Druckentlastungsventil 280 ist zwischen dem Auslass der Pumpe 223 und dem Reservoir 278 vorge sehen, welches dafür sorgt, dass der Druck, der von der Pumpe 223 zugeführt wird, einen vorbestimmten Maximalwert nicht überschreitet.

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 das 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 Re servoir 278 verbunden. Eine Öffnung 178 des Wählventils 144 ist mit der zwei ten Arbeitskammer 119 des Wählstellgliedes 114 verbunden und die Öffnung 178 des Schaltventils 146 ist mit der zweiten Arbeitskammer 119 des Schalt stellgliedes 115 verbunden.

Die Konstruktion und Betriebsweise der Ventile 144 und 146 und Stellglieder 114 und 115 sind identisch, wie in den Fig. 7 bis 9 dargestellt ist.

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 Ruhepositionen, die in Fig. 3 dargestellt sind. In dieser Po sition ist der Kupplungsnehmerzylinder 22 durch die Öffnung 148 und den Aus lass 140 des Hauptsteuerventils 120 mit dem Reservoir 278 verbunden; die Ar beitskammern 118 der Wähl- und Schaltstellglieder 114, 115 sind durch den Einlass 172, die Durchlässe 164, 160 und den Auslass 174 der Wähl- und Schaltventile 144, 146 mit dem Reservoir 278 verbunden; und die Arbeits kammern 119 der Wähl- und Schaltstellglieder 114, 115 sind durch die Öffnung 178 und den Auslass 174 der Wähl- und Schaltventile 144, 146 mit dem Reser voir 278 verbunden. Folglich gibt es keine Bewegung des Kupplungsnehmerzy linders 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 zweite Position zu bewegen, wie in Fig. 4 dargestellt ist. In dieser zweiten Position werden die Arbeitskammern 118 sowohl der Wähl- als auch Schaltstellglieder 114, 115 wie auch die Einläs se 172 der Wähl- und Schaltventile 144, 146 durch die Öffnung 142 und den Einlass mit dem Federspeicher 275 verbunden. In dieser zweiten Position bleibt der Kupplungsnehmerzylinder 22 mit dem Reservoir 278 verbunden.

Gleichzeitig mit der Erregung des Elektromagneten 134 zur Bewegung des Hauptsteuerventils 120 in die zweite Position, die in Fig. 4 dargestellt ist, wer den die Elektromagneten 166 der Wähl- und Schaltsteuerventile 144, 146 er regt, um die Spule 152 in eine Null-Position zu bewegen, wie in Fig. 7 darge stellt ist. In dieser Position schließt der Steg 158 der Spule 152 die Öffnung 178, wodurch die Arbeitskammer 119 geschlossen und eine hydraulische Ver riegelung erzeugt wird, die eine Bewegung der Wähl- und Schaltstellglieder 114 und 115 verhindert, obwohl deren Arbeitskammern 118 durch die Wähl- und Schaltventile 144, 146 und das Hauptsteuerventil 120 mit dem Federspeicher 275 verbunden sind. Ebenso wird die Verbindung der Öffnung 172 mit dem Auslass 174 über die Bohrungen 160 und 164 der Wähl- und Schaltventile 144, 146 geschlossen.

Eine weitere Erregung des Elektromagneten 134 in die dritte Position, die in Fig. 5 dargestellt ist, schließt dann die Verbindung zwischen dem Kupplungs nehmerzylinder 22 und dem Reservoir 278 und öffnet die Verbindung zwischen dem Kupplungsnehmerzylinder 22 und dem Federspeicher 275, wodurch die Kupplungsausrückgabel 20 zur Lösung der Kupplung 14 betätigt wird.

Beim Ausrücken der Kupplung 14 kann der Elektromagnet 134 des Hauptsteu erventils 120 erregt werden, um das Hauptsteuerventil in eine vierte Position zurückzubewegen, wie in Fig. 6 dargestellt ist. In dieser vierten Position ist die Öffnung 148 von dem. Einlass 138 und dem Auslass 140 getrennt, so dass die Kupplung 14 in der ausgerückten Position verriegelt wird. Die Elektromagneten 166 der Wähl- und Schaltventile 144, 146 können dann selektiv erregt werden, wodurch die Wähl- und Schaltventile 144, 146 zwischen der dritten und vierten Position bewegt werden, um den gegenwärtig gewählten Gang auszukuppeln und in einen neuen Gang zu schalten.

Die Erregung des Elektromagneten 166 zur Bewegung des Wähl- oder Schalt ventils 144, 146 in die dritte Position, die in Fig. 8 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 den Kolben 116 und 117, wodurch die Betätigungsstange 114a, 115a aus gerückt wird. Die Erregung des Elektromagneten 166 zur Bewegung des Wähl- oder Schaltventils 144, 146 in die vierte Position, die in Fig. 9 dargestellt ist, in welcher beide Arbeitskammern 118 und 119 mit dem Speicher 275 verbunden 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 Schaltventile 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 110 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 Null-Positionen zurückzubewegen, wodurch die Öffnun gen 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 vierten in seine zweite Position zu bewegen, wodurch Flüssigkeit von dem Kupplungsnehmerzylinder 22 zu dem Reservoir 278 zurückgeleitet werden kann, wodurch ein Wiedereinrücken der Kupplung 14 möglich ist. Das Hauptsteuerventil 120 wird zwischen der dritten und zweiten Position geschaltet, so dass die Kupplung 14 gesteuert wiederein gerückt wird, wie zum Beispiel in EP 0038113; EP 0043660; EP 0059035; EP 0101220 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 Ruheposition 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 Ruheposition, die in Fig. 3 darge stellt ist, öffnet die Arbeitskammer 119 zu dem Reservoir 278, wodurch der Druck darin entlastet wird.

Während der Gangwahl mit dem Hauptsteuerventil 120 in der vierten Position, wie in Fig. 6 dargestellt, kann die Kraft, die von den Wähl- und Schaltstellglie dern 114, 115 ausgeübt wird, durch die Steuerung des Flüssigkeitsdrucks ge steuert werden, der durch die Pumpe 223 ausgeübt wird, die ihrerseits durch den Pumpenmotorstrom unter Verwendung der Impulsbreitenmodulation ge steuert wird. Folglich kann der Druck abhängig von der Art des erforderlichen Wechsels, zum Beispiel ein rascher Wechsel oder ein langsamer Wechsel; der jeweiligen Gangstufe; und ob es sich um ein Hinaufschalten oder einer Herun terschalten handelt, geändert werden. Ferner kann der Druck, insbesondere zu dem Schaltstellglied 115 während eines Gangwechsels geändert werden, um zum Beispiel die Kraft zu verändern, die während der Warmlauf-, Synchronisie rungs-, Durchschalt- und Einklinkphasen des Gangwechsels ausgeübt wird. Insbesondere können die Lasten, die während der Synchronisierungsphase ausgeübt Werden, verringert werden, um den Abrieb an den Synchrongetrieben zu vermindern.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung können die Boh rungen 124 und 151 des Hauptsteuerventils 120 und der Wähl- und Schaltven tile 144, 146 und auch der Wähl- und Schaltstellglieder 114, 115 durch ein ge meinsames Gehäuse definiert sein, wobei die Bohrungen 124, 151 der ver schiedenen Komponenten durch Durchlässe durch das gemeinsame Gehäuse richtig miteinander verbunden sind. Die derart gebildete Ventil/Stellgliedeinheit wäre an oder neben dem Schaltgetriebe 12 zu montieren.

Die elektrisch angetriebene Pumpe 223, der Speicher 275, das Reservoir 278 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.

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 Getriebesystem beschrieben wurde, ist die Erfindung gleichermaßen bei vollautomatischen Getriebesystemen oder automatischen Wechselschaltge triebesystemen anwendbar.

Während in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel der Druck, der von der Pumpe 223 abgegeben wird, durch den Pumpenmotorstrom gesteuert wird, kann wahlweise ein Druckwandler 282, wie in gestrichelter Linie in Fig. 3 dar gestellt, in dem Gangschaltungssystem (114, 115, 144, 146) enthalten sein, wobei der Druckwandler 282 in einem geschlossenen Rückkopplungsregelsys tem verwendet wird, um für eine exakte Steuerung des Drucks zu sorgen.

Während ferner in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der Kupp lungsnehmerzylinder 22 direkt an das Hauptsteuerventil 120 angeschlossen ist, kann ein Fernverdrängerventil mit einem Positionserfassungsmittel jener Art, die in EP 0702760 offenbart ist, dessen Inhalt ausdrücklich in der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung aufgenommen wird, zwischen dem Hauptsteuer ventil 120 und dem Kupplungsnehmerzylinder 22 eingefügt sein.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind vorgeschlagene Formulierungen unbeschadet der Erreichung eines weiteren Patentschutzes. Der Antragsteller behält sich das Recht vor, Ansprüche für weitere Kombinatio nen von Merkmalen einzureichen, die zuvor nur in der Beschreibung und/oder den Zeichnungen offenbart wurden.

Rückverweise, die in den untergeordneten Ansprüchen verwendet werden, be ziehen sich auf die Weiterentwicklung des Gegenstandes des Hauptanspruchs durch die Merkmale des entsprechenden untergeordneten Anspruchs; sie sind nicht als Verzicht in bezug auf das Erreichen eines unabhängigen Gegens tandsschutzes für die Kombination von Merkmalen in den zugehörigen unterge ordneten Ansprüchen zu verstehen.

Da der Gegenstand der untergeordneten Ansprüche in bezug auf den Stand der Technik zum Prioritätsdatum separate und unabhängige Erfindungen darstellen kann, behält sich der Antragsteller das Recht vor, diese zum Gegenstand un abhängiger Ansprüche oder Ausscheidungserklärungen zu machen. Ferner können sie auch unabhängige Erfindungen enthalten, die eine Konstruktion zei gen, die von einem der Gegenstände der vorangehenden untergeordneten An sprüche unabhängig ist.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu ver stehen. Vielmehr ist im Umfang der vorliegenden Offenbarung ein großer Be reich von Verbesserungen und Modifizierungen, insbesondere jene Variationen, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die der Fachmann zum Beispiel durch Kombination einzelner mit jenen in der allgemeinen Beschrei bung und den Ausführungsbeispielen in Erfahrung bringen kann, zusätzlich zu den Merkmalen und/oder Elementen oder Verfahrensstufen, die in den Ansprü chen beschrieben und in den Zeichnungen enthalten sind, möglich, mit dem Ziel, eine Aufgabe zu lösen, was zu einem neuen Gegenstand oder neuen Verfahrensstufen oder Abfolgen von Verfahrensstufen durch kombinierbare Merkmale führt, auch wenn sie die Herstellung, das Testen und Arbeits prozesse betreffen.

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 einer Kupplung;
ein Gangschaltungsstellglied zur Steuerung des Schaltens in einen Gang;
einen Speicher;
eine durch einen Elektromotor betriebene Pumpe, wobei ein Ausgang der motorbetriebenen Pumpe an den Speicher angeschlossen ist, um diesen über ein Rückschlagventil zu laden, wobei der Druck der Flüssigkeit, die von der Pumpe zugeführt wird, durch den Strom gesteuert wird, der dem Elektro motor zugeführt wird; und
ein Hauptsteuerventil zum selektiven Verbinden des Speichers mit dem hydraulischen Kupplungsstellglied und/oder dem Gangschaltungsstellglied.

2. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 1, wobei der Speicher ein Federspeicher ist.

3. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Drucksensor vorgesehen ist und ein geschlossenes Rückkopplungsregelsystem den Druck der Flüssigkeit steuert, die von der Pumpe abgegeben wird.

4. Hydraulisches Betätigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Hauptsteuerventil bewegbar ist zwischen:

a) einer ersten Position, in welcher das Kupplungsstellglied mit dem Reservoir verbunden ist und die Verbindung des Gangschaltungs stellgliedes mit dem Speicher geschlossen ist;
b) einer zweiten Position, in welcher das Kupplungsstellglied mit dem Reservoir verbunden ist und das Gangschaltungsstellglied mit dem Speicher verbunden ist;
c) einer dritten Position, in welcher sowohl das Kupplungsstellglied als auch das Gangschaltungsstellglied mit dem Speicher verbunden sind; und
d) einer vierten Position, in welcher das Kupplungsstellglied sowohl vom Speicher als auch vom Reservoir getrennt ist, und das Gangschaltungs stellglied mit dem Speicher verbunden ist.

5. Hydraulisches Betätigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Gangschaltungsstellglied selektiv mit dem Hauptsteuerventil oder dem Reservoir durch ein Gangschaltungssteuerventil verbunden ist.

6. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 5, wobei das Gangschaltungssteuerventil bewegbar ist zwischen:

a) einer Ruheposition, in welcher eine erste und zweite Arbeitskammer des Gangschaltungsstellgliedes und der Anschluss an das Hauptsteuerventil alle mit dem Reservoir verbunden sind;
b) einer Null-Position, in welcher die erste Arbeitskammer des Gangschaltungsstellgliedes mit dem Hauptsteuerventil verbunden ist und die zweite Kammer des Gangschaltungsstellgliedes geschlossen ist;
c) einer dritten Position, in welcher die erste und zweite Arbeitskammer des Gangschaltungsstellgliedes mit dem Hauptsteuerventil verbunden und von dem Reservoir getrennt sind; und
d) einer vierten Position, in welcher die zweite Arbeitskammer des Gangschaltungsstellgliedes mit dem Hauptsteuerventil verbunden ist und die erste Arbeitskammer mit dem Reservoir verbunden ist.

7. Hydraulisches Betätigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Getriebeschaltungsmechanismus zwei Gangschaltungsstellglieder, 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 Wähl- und Schaltsteuerventile aufweisen, wobei die Wähl- und Schaltsteuerventile das Wählstellglied bzw. Schaltstellglied selektiv mit dem Hauptsteuerventil oder dem Reservoir verbinden.

8. Hydraulisches Betätigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 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 Bohrung für den Anschluss der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeitsquelle 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 Einlass und Auslass getrennt ist und die zweite Öffnung mit dem Auslass verbunden ist;
in einer zweiten Position der Spule die erste Öffnung mit dem Einlass verbunden ist, und die zweite Öffnung mit dem Auslass verbunden ist;
in einer dritten Position der Spule die erste und zweite Öffnung mit dem Einlass verbunden sind; und
in einer vierten Position der Spule die erste Öffnung mit dem Einlass verbunden ist und die zweite Öffnung sowohl vom Einlass als auch vom Auslass getrennt ist.

9. Hydraulisches Betätigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Gangschaltungssteuerventil 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 Bohrung für die Verbindung mit dem Hauptsteuerventil vorgesehen ist; ein Auslass von der Bohrung für die Verbindung mit dem Reservoir vorgesehen ist; und eine erste Öffnung, die sich zur Bohrung öffnet, wobei die erste Öffnung mit einer ersten Arbeitskammer des Gangschaltungsstellgliedes verbunden ist; wobei die Spule eine axiale Bohrung aufweist, die sich zu einem Ende der Spule öffnet, wobei die axiale Bohrung mit einer Querbohrung verbunden ist, die sich zwischen dem ersten und zweiten Steg der Spule öffnet:
wobei in einer Ruheposition der Spule der Einlass mit dem Auslass durch die Querbohrung und axiale Bohrung verbunden ist, und die erste Öffnung mit dem Auslass zwischen benachbarten Stegen auf der Spule verbunden ist;
in einer Null-Position der Spule die erste Öffnung geschlossen ist und der Einlass vom Auslass getrennt ist;
in einer dritten Position der Spule die erste Öffnung mit dem Einlass verbunden ist und vom Auslass getrennt ist; und
in einer vierten Position der Spule die erste Öffnung mit dem Auslass verbunden ist und der Einlass von der ersten Öffnung und dem Auslass getrennt ist.

10. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 9, wobei das Gangschaltungsstellglied 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 größeren Arbeitsfläche verbunden ist und die Seite des Kolbens mit der kleineren Arbeitsfläche direkt mit dem Hauptsteuerventil verbunden ist.

11. Hydraulisches Betätigungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Bohrungen des Hauptsteuerventils und des oder jedes Gangschaltungssteuerventils in einem gemeinsamen Gehäuse ausgebildet sind, wobei eine Verbindung zwischen dem Hauptsteuerventil und den Gangschaltungssteuerventilen durch Durchlässe durch das Gehäuse gebildet ist.

12. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 10, wobei Bohrungen für das oder jedes Gangschaltungsstellglied in dem gemeinsamen Gehäuse ausgebildet sind, wobei die Verbindungen zwischen den Gangschaltungs steuerventilen und den Gangschaltungsstellgliedern auch durch Durchlässe in dem gemeinsamen Gehäuse gebildet sind.

13. Automatisches Getriebesystem mit einem hydraulischen Betätigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12.