DE10148081A1

DE10148081A1 - Hydraulische Betätigungssysteme

Info

Publication number: DE10148081A1
Application number: DE10148081A
Authority: DE
Inventors: David Anthony Harries
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; 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: 2002-10-24
Also published as: GB0125033D0; GB2368104B; GB2368104A; ITMI20012195A1; GB0025848D0

Abstract

Hydraulisches Betätigungssystem für ein automatisches Getriebesystem, umfassend: ein hydraulisches Kupplungsstellglied zur Steuerung des Einrückens einer Kupplung, ein Gangschaltungsstellglied zur Steuerung des Schalters in einen Gang, wobei das Gangschaltungsstellglied die Form eines doppeltwirkenden Stößels aufweist, der eine erste und zweite Arbeitskammer aufweist, die auf entgegengesetzte Seiten eines Kolbens wirken, ein Hauptsteuerventil, wobei das Hauptsteuerventil das Kupplungsstellglied selektiv mit einem hydraulischen Speicher oder einem Reservoir verbindet, wobei das Hauptsteuerventil auch die Verbindung eines Gangschaltungsstellgliedes mit einer elektrisch betriebenen Pumpe steuert; ein Gangschaltungsstellglied, das die erste und zweite Arbeitskammer des Gangschaltungsstellgliedes selektiv mit dem Hauptsteuerventil oder dem Reservoir verbindet; 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.

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 Flüssigkeitsdruckstellglieder zur Steuerung der Betätigung eines Kupplungsstellgliedmechanismus und/oder eines Gangschaltungsmechanismus verwendet. Gemäß WO 97/05410 werden separate Steuerventile zur Steuerung des Kupplungsstellgliedmechanismus 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 Gangschaltungsmechanismus steuert. Die derartige Verwendung eines einzigen Hauptsteuerventils verringert die Anzahl von Komponenten und senkt somit die Gesamtgröße und Kosten des Systems. Die Konstruktion des Hauptsteuerventils ist jedoch wesentlich komplizierter, wodurch die Kosteneinsparungen verringert werden.

Bisher wurde hydraulischer Druck zur Kupplungsbetätigung und zum Gangwechsel von einem Gasspeicher zugeführt, der durch eine elektrisch angetriebene Pumpe geladen wird. Der Speicher sorgt für eine direkte Zufuhr von Druckflüssigkeit für das Ausrücken der Kupplung bei Beginn eines Gangwechsels. 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 Gangwechsel erforderlich ist, bis zu 60 bar betragen kann, aber im allgemeinen etwa 20 bar ist. Zur Aufnahme eines ausreichenden Volumens zur Kupplungsbetätigung und für den Gangwechsel muss der Druck im Speicher jedoch 60 bar betragen. Die Pumpe muss folglich bei 60 bar arbeiten, um den Speicher aufzuladen, 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 Synchrongetriebe geschaltet wird. Dies wurde bisher erreicht, indem ein Druckwandler zur Messung des Drucks der Flüssigkeit verwendet wurde, die dem Schaltstellglied zugeführt wird, und der Flüssigkeitsstrom in das System unter Verwendung 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 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 Elektromotor zugeführt wird; und
ein Hauptsteuerventil zum selektiven Anschließen des Speichers an das hydraulische 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. Folglich 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 Federspeicher verwendet. Der Federspeicher sorgt auch für eine passende Nachgiebigkeit in dem System, die eine exakte Drucksteuerung ermöglicht. In dem System kann auch ein Druckwandler enthalten sein, der in einem geschlossenen 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 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 dargestellten 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 erregten dritten Position zeigt;

Fig. 6 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4 des Hauptsteuerventils in einer erregten 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. 1 der beiliegenden Zeichnungen zeigt einen Motor 10 mit einem Starter und einem zugehörigen Starterschaltkreis 10a, der durch die Hauptantriebsreibungskupplung 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, welches vom Gaspedal 19 betätigt wird. Die Erfindung 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 Kupplungsstellglied-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 erstreckt. Die Schaltkulisse 50 legt fünf Positionen fest; "R" am Ende von Schenkel 52; "N" in der Mitte zwischen den Enden der Querbahn 53; "S" an der Verbindung 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 Neutralbereich; "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 Gangübersetzungsverhältnis 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 Schaltkulisse 50 angeordnet sind. Signale von den Sensoren werden zu einer elektronischen Steuereinheit 36 geleitet. Ein Ausgang von der Steuereinheit 36 steuert einen Getriebeschaltungsmechanismus 25, der die Gangübersetzungsverhältnisse des Schaltgetriebes 12 in Übereinstimmung mit der Bewegung des Gangschalthebels 24 durch den Fahrzeugbetreiber einrastet.

Zusätzlich zu den Signalen von dem Gangschalthebel 24 empfängt die Steuereinheit 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 beschrieben ist, deren Inhalt ausdrücklich in der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung aufgenommen wird.

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 Beispiel der Fußbremse 58 des Fahrzeuges.

Mit der Steuereinheit 36 ist ein Summer 50 verbunden, der den Fahrzeugbetreiber warnt/aufmerksam macht, wenn bestimmte Betriebsbedingungen eintreten. Zusätzlich oder anstelle des Summers 50 kann ein aufleuchtendes Warnlicht oder ein anderes Anzeigemittel verwendet werden. Eine Ganganzeige 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 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 Wählelement 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 geschaltet und mit dieser in Eingriff gebracht werden kann. Das Wählelement 110 kann dann in Richtung Y bewegt werden, um die in Eingriff stehende Schaltschiene 111, 112, 113 axial in eine Richtung zu verschieben, um mit einem der zugehörigen Übersetzungsverhältnisse in Eingriff zu gelangen.

Wie in Fig. 3 därgestellt, ist das Wählelement 110 in die Wählrichtung X mittels eines durch Flüssigkeitsdruck betätigten Wählstellgliedes 114 entlang der neutralen 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 Arbeitskammern 118, 119 teilen, wobei die Arbeitskammern 118, 119 an gegen überliegenden Seiten jedes Kolbens 116, 117 angeordnet sind. Betätigungsstangen 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 Arbeitsfläche 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 Bohrung 124 angeordnet, wobei die Spule 126 drei axial beabstandete Umfangsstege 128, 130, 132 aufweist, die mit der Bohrung 124 in dichtem Eingriff stehen. Ein Elektromagnet 134 wirkt auf ein Ende der Spule 126, so dass bei Erregung 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 erster Einlass 138 zu der Bohrung 124 des Ventils 120 ist mit einer Hydraulikflüssigkeitsquelle in Form eines Speichers 275 verbunden. Eine elektrisch angetriebene Pumpe 223 ist zur Beladung des Speichers 275 über ein Rückschlagventil 276 vorgesehen. Ein zweiter Einlass 139 zu der Bohrung 124 des Ventils 120 ist mit dem Auslass der Pumpe 223 an der Pumpenseite des Rückschlagventils 276 verbunden. Ein Auslass 140 von der Bohrung 124 ist mit einem Reservoir 278 verbunden. Eine erste Öffnung 142 von der Bohrung 124 ist mit den ersten Arbeitskammern 118 der Wähl- und Schaltstell glieder 114, 115 und wählbar mit den zweiten Arbeitskammern 119 der Wähl- und Schaltstellglieder 114, 115 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 vorgesehen, 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 Hauptsteuerventils 120 verbunden. Ein Auslass 174 von der Bohrung 151 ist mit dem Reservoir 278 verbunden. Eine Öffnung 178 des Wählventils 144 ist mit der zweiten Arbeitskammer 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 identisch, wie in den Fig. 6 bis 8 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 Position ist der Kupplungsnehmerzylinder 22 durch die Öffnung 148 und den Auslass 140 des Hauptsteuerventils 120 mit dem Reservoir 278 verbunden; die Arbeitskammern 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 Reservoir 278 verbunden. Folglich gibt es keine Bewegung des Kupplungsnehmerzylinders 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 automatisches Auslösen eingeleitet wird, wird der Elektromagnet 134 erregt, um die Spule 126 des Hauptsteuerventils 120 in eine Null-Position zu bewegen, wie in Fig. 4 dargestellt ist. In dieser Null-Position werden die Arbeitskammern 118 sowohl der Wähl- als auch Schaltstellglieder 114, 115 wie auch die Einlässe 172 der Wähl- und Schaltventile 144, 146 durch den Einlass 139 und die Öffnung 142 des Hauptsteuerventils 120 mit dem Auslass von der Pumpe 223 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Kupplungsnehmerzylinder 22 und dem Reservoir 278 durch die Öffnung 148 und den Auslass 140 ist ferner durch den Steg 132 der Spule 126 des Hauptsteuerventils 120 geschlossen.

Gleichzeitig mit der Erregung des Elektromagneten 134 wird der Elektromagnet 166 der Schaltsteuerventile 146 erregt, um die Spule 152 in eine Null-Position zu bewegen, wie in Fig. 6 dargestellt ist. In dieser Position schließt der Steg 158 der Spule 152 die Öffnung 178, wodurch die Arbeitskammer 119 geschlossen und eine hydraulische Verriegelung erzeugt wird, die eine Bewegung des Schaltstellgliedes 115 verhindert. Die Bewegung der Spule 152 des Schaltventils 146 bewirkt auch, dass der Steg 156 die Verbindung der Öffnung 172 mit dem Reservoir 278 über die Durchlässe 160, 164 und die Öffnung 174 schließt.

Der Elektromagnet 166 des Wählventils 144 bleibt jedoch abgeschaltet, so dass seine Öffnung 172 mit dem Reservoir 278 verbunden bleibt. Der Ausgang von der Pumpe 223 wird folglich geradewegs in das Reservoir 278 zurückgeleitet, so dass die elektrisch angetriebene Pumpe 223 unter geringen Lastbedingungen gestartet werden kann.

Der Elektromagnet 116 des Wählventils 144 wird dann erregt, um die Spule 152 in die Null-Position zu bewegen, die in Fig. 6 dargestellt ist, wodurch die Öffnung 178 und die Verbindung zwischen der Öffnung 172 und dem Reservoir 278 geschlossen ist. Die Pumpe 223 ist nun "unter Last".

Dann wird der Strom zu dem Elektromagneten 134 des Hauptsteuerventils 120 erhöht, wodurch die Spule 126 in eine dritte Position bewegt wird, die in Fig. 5 dargestellt ist. In dieser Position ist der Kupplungsnehmerzylinder 22 über die Öffnungen 148 und 138 mit dem Speicher 275 verbunden. Somit wird Druckflüssigkeit vom Speicher 275 an den Kupplungsnehmerzylinder 22 zur Lösung der Kupplung 14 abgegeben. In diesem Zeitraum kann der Motorstrom, der die Pumpe 223 antreibt, und somit der Druck, der von der Pumpe abgegeben wird, falls erforderlich, auf einen Wert zum Wiederaufladen des Speichers 275 eingestellt werden. Flüssigkeit, die vom Speicher 275 zur Betätigung der Kupplung 14 entnommen wird, kann dadurch ersetzt werden.

Beim Ausrücken der Kupplung 14 können die Elektromagneten 166 der Wähl- und Schaltventile 144, 146 selektiv weiter erregt werden, wodurch die Wähl- und Schaltventile 144, 146 zwischen der dritten und vierten Position bewegt werden, wie in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, um den gegenwärtig gewählten Gang auszukuppeln und in einen neuen Gang zu schalten.

Die Erregung des Elektromagneten 166 zur Bewegung des Wähl- oder Schaltventils 144, 146 in die zweite Position, die in Fig. 7 dargestellt ist, in welcher die Arbeitskammer 119 mit dem Reservoir 278 verbunden ist, während die Arbeitskammer 118 mit dem Speicher 275 verbunden ist, erzeugt ein Druckdifferential über den 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 der Pumpe 223 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 Betätigungsstangen 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 Positionssignale von den Potentiometern 226 und 227 dem Eingriff jedes der Gangübersetzungsverhältnisse des Schaltgetriebes 12 entsprechen.

Messungen von den Potentiometern 226 und 227 können somit von einem geschlossenen 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 bewegen.

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 Öffnungen 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 abgeschaltet werden, um das Hauptsteuerventil 120 aus seiner dritten in seine Ruheposition 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 Ruheposition geschaltet, so dass die Kupplung 14 gesteuert wiedereingerückt wird, wie zum Beispiel in EP 0038113; EP 0043660; EP 0059035; EP 0101220 oder WO 92/13208 offenbart ist.

Beim Abschalten des Elektromagneten 134 wird auch die Verbindung zwischen der Pumpe 223 und den Wähl- und Schaltstellgliedern 114, 114 geschlossen. Die Wähl- und Schaltstellventile 144, 146 können dann abgeschaltet werden, um in ihre Ruheposition zurückzukehren, wie in Fig. 3 dargestellt ist, wodurch die Arbeitskammern 118 und 119 zu dem Reservoir 278 geöffnet werden, wodurch Druck in dem System entlastet wird.

Während der Gangwahl kann die Kraft, die von den Wähl- und Schaltstellgliedern 114, 115 ausgeübt wird, durch die Steuerung des Flüssigkeitsdrucks gesteuert werden, der durch die Pumpe 223 ausgeübt wird, die ihrerseits durch den Pumpenmotorstrom unter Verwendung der Impuls breitenmodulation gesteuert 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 Herunterschalten 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-, Synchronisierungs-, 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 Bohrungen 124 und 151 des Hauptsteuerventils 120 und der Wähl- und Schaltventile 144, 146 und auch der Wähl- und Schaltstellglieder 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 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 Erfindung Abstand zu nehmen. Obwohl zum Beispiel in dem obengenannten Ausführungsbeispiel der Hydraulikkreis mit Bezugnahme auf ein halbautomatisches Getriebesystem beschrieben wurde, ist die Erfindung gleichermaßen bei vollautomatischen Getriebesystemen oder automatischen Wechselschaltgetriebesystemen 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 dargestellt, in dem Gangschaltungssystem (114, 115, 144, 146) enthalten sein, wobei der Druckwandler 282 in einem geschlossenen Rückkopplungsregelsystem verwendet wird, um für eine exakte Steuerung des Drucks zu sorgen.

Während ferner in, dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der Kupplungsnehmerzylinder 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 Hauptsteuerventil 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 Kombinationen von Merkmalen einzureichen, die zuvor nur in der Beschreibung und/oder den Zeichnungen offenbart wurden.

Rückverweise, die in den untergeordneten Ansprüchen verwendet werden, beziehen 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 Gegenstandsschutzes für die Kombination von Merkmalen in den zugehörigen untergeordneten 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 unabhängiger Ansprüche oder Ausscheidungserklärungen zu machen. Ferner können sie auch unabhängige Erfindungen enthalten, die eine Konstruktion zeigen, die von einem der Gegenstände der vorangehenden untergeordneten Ansprüche unabhängig ist.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr ist im Umfang der vorliegenden Offenbarung ein großer Bereich von Verbesserungen und Modifizierungen, insbesondere jene Varia tionen, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die der Fachmann zum Beispiel durch Kombination einzelner mit jenen in der allgemeinen Beschreibung und den Ausführungsbeispielen in Erfahrung bringen kann, zusätzlich zu den Merkmalen und/oder Elementen oder Verfahrensstufen, die in den Ansprüchen 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 Arbeitsprozesse betreffen.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin 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 Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen 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 Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kom bination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten 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 hydraulischen 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;
ein Steuerventilelement zum selektiven Verbinden des Speichers mit dem hydraulischen Kupplungsstellglied; und
ein Steuerventilelement, zum selektiven Verbinden des Ausgangs der Pumpe und des Rückschlagventils mit dem Gangschaltungsstellglied.

2. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 1, wobei die durch den Elektromotor betriebene Pumpe betrieben werden kann, um:
nur den Speicher aufzuladen;
den Speicher aufzuladen und das Gangschaltungsstellglied zu versorgen; oder
nur das Gangschaltungsstellglied zu versorgen.

3. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Drucksensor vorgesehen ist, wobei ein geschlossenes Rückkopplungssystem den Druck der von der Pumpe abgegebenen Flüssigkeit steuert.

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

a) einer Ruheposition, in welcher das Kupplungsstellglied mit dem Reservoir verbunden ist und die Verbindung des Gangschaltungsstellgliedes mit der Pumpe geschlossen ist;
b) einer Null-Position, in welcher die Verbindung des Kupplungsstellgliedes mit dem Reservoir geschlossen ist und das Gangschaltungsstellglied mit der Pumpe verbunden ist; und
c) einer dritten Position, in welcher das Kupplungsstellglied mit dem hydraulischen Speicher verbunden ist und das Gangschaltungsstellglied mit der Pumpe 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 erster Einlass zu der Bohrung für die Verbindung mit dem Speicher, ein zweiter Einlass zu der Bohrung zur Verbindung mit dem Auslass der Pumpe, ein Auslass von der Bohrung zur Verbindung mit dem Reservoir vorgesehen ist; sowie eine erste Öffnung, die zu der Bohrung offen ist, zur Verbindung mit dem Gangschaltungsstellglied, und eine zweite Öffnung, die zu der Bohrung offen ist, zur Verbindung mit dem Kupplungsstellglied:
wobei in einer Ruheposition der Spule die erste Öffnung von dem ersten und zweiten Einlass, dem Auslass und der zweiten Öffnung getrennt ist; und die zweite Öffnung von dem ersten und zweiten Einlass und der ersten Öffnung getrennt, aber mit dem Auslass verbunden ist;
in einer Null-Position der Spule die erste Öffnung von dem ersten Einlass, dem Auslass und der zweiten Öffnung getrennt ist, aber mit dem zweiten Einlass verbunden ist; und die zweite Öffnung von dem ersten und zweiten Einlass und der ersten Öffnung getrennt, aber mit dem Auslass verbunden ist; und
in einer dritten Position der Spule die erste Öffnung von dem ersten Einlass, dem Auslass und der zweiten Öffnung getrennt, aber mit dem zweiten Einlass verbunden ist; und die zweite Öffnung von dem zweiten Einlass, dem Auslass und der ersten Öffnung getrennt, aber mit dem ersten Einlass verbunden 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, zur Verbindung mit einer ersten Arbeitskammer des Gangschaltungsstellgliedes vorgesehen 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 gebil det ist.

12. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 11, 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 Betätigungs system nach einem der Ansprüche 1 bis 12.