DE10149527A1 - Hydraulische Betätigungssysteme - Google Patents

Abstract

Hydraulisches Betätigungssystem für ein automatisches Getriebesystem, umfassend: einen Hydraulikflüssigkeitsspeicher, ein Hydraulikflüssigkeitreservoir, einen Kupplungsnehmerzylinder und Gangschaltungs-Wähl- und Schaltstellglieder; wobei der Kupplungsnehmerzylinder und die Wähl- und Schaltstellglieder durch ein Hauptsteuerventil selektiv mit dem Speicher oder dem Reservoir verbunden werden; ein weiteres elektromagnetisches Kupplungssteuerventil, welches das Hauptsteuerventil mit dem Kupplungsnehmerzylinder verbindet, wobei das Kupplungssteuerventil zwischen einer offenen Position, in welcher der Kupplungsnehmerzylinder mit dem Hauptsteuerventil verbunden ist, und einer geschlossenen Position, in welcher der Kupplungsnehmerzylinder vom Hauptsteuerventil getrennt ist, umschaltbar ist, wobei die Arbeitskammern der Wähl- und Schaltstellglieder selektiv mit dem Hauptsteuerventil oder dem Reservoir durch elektromagnetische Gangsteuerventile verbunden werden.

Description

Diese Erfindung betrifft hydraulische Betätigungssysteme und insbesondere hydraulische Betätigungssysteme für automatische Getriebesysteme.

In automatischen Getriebesystemen zum Beispiel jener Art, die in WO97/05410; WO97/40300; GB005186.2; GB0024999.5 oder GB025000.1 offenbart ist, de­ ren Inhalt ausdrücklich in der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung aufge­ nommen wird, werden Flüssigkeitsdruckstellglieder zur Steuerung der Betäti­ gung eines Kupplungsstellgliedmechanismus und/oder eines Gangschaltungs­ mechanismus verwendet.

In solchen Systemen werden elektromagnetische Steuerventile zur Steuerung des Flüssigkeitsflusses zu und von den Flüssigkeitsdruckstellgliedern verwen­ det, um die Betätigung der Kupplungs- und Gangschaltungsmechanismus zu steuern.

Da solche Systeme zunehmend komplizierter werden, werden für gewöhnlich drei oder vier proportionale Strömungssteuerventile zur Steuerung des Systems verwendet. Diese Steuerventile sind für gewöhnlich Spulenventile mit mehreren Stegen und Öffnungen. Ferner müssen die Ventile für gewöhnlich gesteuert werden, um sich zwischen drei oder vier Positionen zu bewegen. Diese Ventile sind daher relativ teuer und erfordern komplexe elektronische Steuersysteme, welche die Gesamtkosten des hydraulischen Betätigungssystems deutlich er­ höhen.

Die vorliegende Erfindung stellt ein vereinfachtes hydraulisches Betätigungs­ system bereit, welches die Kosten und komplizierte Konstruktion des Systems verringern soll.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein hydraulisches Betätigungssystem für ein automatisches Getriebesystem:
eine Hydraulikdruckflüssigkeitsquelle;
ein Hydraulikflüssigkeitsreservoir;
ein hydraulisches Kupplungsstellglied zur Steuerung des Einrückens einer Kupplung, wobei das hydraulische Kupplungssteilglied einen einfach wirkenden Stößel mit einer einzigen Arbeitskammer umfasst;
ein hydraulisches Gangschaltungsstellglied zur Steuerung des Schaltens in ei­ nen Gang, wobei das hydraulische Gangschaltungsstellglied einen doppelt wir­ kenden Stößel mit einer ersten und zweiten Arbeitskammer umfasst;
ein Hauptsteuerventil, wobei das Hauptsteuerventil zwischen einer ersten Posi­ tion, in welcher das Kupplungsstellglied und das Gangschaltungsstellglied mit der Druckflüssigkeitsquelle verbunden sind, und einer zweiten Position, in wel­ cher das Kupplungsstellglied und das Gangschaltungsstellglied mit dem Reser­ voir verbunden sind, umschaltbar ist;
wobei die Arbeitskammer des Kupplungsstellgliedes mit dem Hauptsteuerventil über ein Kupplungssteuerventil verbunden ist, wobei das Kupplungssteuerventil zwischen einer offenen Position, in welcher die Arbeitskammer des Kupplungs­ stellgliedes mit dem Hauptsteuerventil verbunden ist, und einer geschlossenen Position, in welcher die Arbeitskammer des Kupplungsstellgliedes von dem Hauptsteuerventil getrennt ist, umschaltbar ist;
wobei die erste und zweite Arbeitskammer des Gangschaltungsstellgliedes se­ lektiv mit dem Hauptsteuerventil oder dem Reservoir über ein erstes bezie­ hungsweise zweites Gangsteuerventil verbunden sind.

Das zuvor beschriebene hydraulische Betätigungssystem ersetzt die komplexen proportionalen Strömungssteuerventile, die bisher verwendet wurden, durch einfache elektromagnetische Zweipositions-Steuerventile. Wenn dies auch die Verwendung mehrerer Ventile mit sich bringt, werden dennoch die Gesamt­ kosten des Systems gesenkt und das elektronische System, das zur Steuerung der Ventile notwendig ist, wesentlich vereinfacht. Das Hauptsteuerventil ermög­ licht eine Druckentlastung des Systems und verringert die Anzahl möglicher Leckstellen, wenn das System nicht verwendet wird.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden zwei Gangschaltungsstellglieder verwendet, ein Schaltstellglied zur Steuerung der Bewegung eines Wählmechanismus in eine erste "Wahlrichtung" und ein Schaltstellglied zur Steuerung der Bewegung des Wählmechanismus in eine zweite "Schaltrichtung". Jedes der Wähl- und Schaltstellglieder ist mit ersten und zweiten Gangsteuerventilen versehen.

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; und

Fig. 4 schematisch eine Modifizierung des hydraulischen Betätigungssys­ tems des in Fig. 1 dargestellten Getriebesystems 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 Ausrückgabel 20 betätigt, die von einem hyd­ raulischen Nehmerzylinder 22 in Form eines einfach wirkenden Stößels mit ei­ ner einzigen Arbeitskammer 23 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 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 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 Gangschaltungsmechanismus 25, der die Gangübersetzungsverhältnisse 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 WO92/13208 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 52 verbunden, der den Fahrzeug­ betreiber warnt/aufmerksam macht, wenn bestimmte Betriebsbedingungen ein­ treten. Zusätzlich oder anstelle des Summers 52 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 Gangschaltungsmechanismus 25 drei Schaltschienen 111, 112, 113, die parallel zueinander zur Bewegung in eine axi­ ale Richtung montiert sind. Jede Schaltschiene 111, 112, 113 ist zwei der Gang­ übersetzungsverhältnisse des Schaltgetriebes 12 durch eine Kupplungsausrück­ gabel 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 Bewe­ gung der Schaltschienen 111, 112, 113 in die entgegengesetzte axiale Richtung das Schalten in das andere der zugehörigen Gangübersetzungsverhältnisse be­ wirkt.

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 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.

Das Wählstellglied 114 umfasst einen doppelt wirkenden Stößel mit einem Kol­ ben 116, der das Stellglied 114 in zwei Arbeitskammern 118, 119 teilt, wobei die Arbeitskammern 118, 119 an gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 116 angeordnet sind. Eine Betätigungsstange 114a erstreckt sich von einer Seite des Kolbens 116 und ist betriebsbereit mit dem Wählstellglied 110 zu dessen Bewegung in die Wählrichtung X verbunden. Infolge der Verbindung der Betäti­ gungsstange 114a mit dem Kolben 116 ist die Arbeitsfläche des Kolbens 116, die in der Arbeitskammer 118 freiliegt, kleiner als die Arbeitsfläche des Kolbens 116, die in der Arbeitskammer 119 freiliegt.

Das Schaltstellglied 115 ist ein doppelt wirkender Stößel mit einem Kolben 117, der das Stellglied in zwei Arbeitskammern 118, 119 teilt, wobei die Arbeits­ kammern 118, 119 an gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 117 angeordnet sind. Eine Betätigungsstange 115a erstreckt sich von einer Seite des Kolbens 117 und ist betriebsbereit mit dem Wählstellglied 110 zu dessen Bewegung in die Schaltrichtung Y verbunden. Eine Ausgleichsstange 115b erstreckt sich von der anderen Seite des Kolbens 117, so dass die Arbeitsfläche des Kolbens 117, die in den Arbeitskammern 118 und 119 freiliegt, ausgeglichen ist.

Ein elektromagnetisches Hauptsteuerventil 120 umfasst ein Zweiwegventil mit einem Einlass 138, einem Auslass 140 und einer Öffnung 142. Der Einlass 138 des Hauptsteuerventils 120 ist mit einer Hydraulikdruckflüssigkeitsquelle in Form eines Speichers 275 verbunden. Eine elektrisch angetriebene, positive Verdrängerpumpe 223 ist vorgesehen, um den Speicher 275 über ein Rück­ schlagventil 276 zu laden. Ein Druckwandler 280 misst den Druck im Speicher 275 und steuert die elektrisch angetriebene Pumpe 223 über die Steuereinheit 36, um den Druck im Speicher bei einem passenden Wert zu halten. Der Aus­ lass 140 vom Hauptsteuerventil 120 ist mit einem Reservoir 278 verbunden. Wenn der Elektromagnet 120a des Hauptsteuerventils 120 abgeschaltet wird, verbindet das Ventil 120 den Auslass 140 mit der Öffnung 142, wobei das Ventil 120 den Einlass 138 mit der Öffnung 142 verbindet, wenn der Elektromagnet 120a erregt ist.

Die Arbeitskammer 23 des Kupplungsnehmerzylinders 22 ist mit der Öffnung 142 des Hauptsteuerventils 120 über ein elektromagnetisches Kupplungssteu­ erventil 122 verbunden. Das Kupplungssteuerventil 122 öffnet die Arbeitskam­ mer 23 zur Öffnung 142, wenn der Elektromagnet 122a des Kupplungssteuer­ ventils abgeschaltet ist, und trennt die Arbeitskammer 23 von der Öffnung 142 des Hauptsteuerventils 120, wenn der Elektromagnet 122a erregt ist.

Die Arbeitskammer 118 des Wählstellgliedes 114 ist selektiv mit der Öffnung 142 des Hauptsteuerventils 120 oder mit dem Reservoir 278 durch das elek­ tromagnetische Ventil 144 verbunden;
die Arbeitskammer 119 des Wählstellgliedes 114 ist selektiv mit der Öffnung 142 des Hauptsteuerventils 120 oder mit dem Reservoir 278 durch das elek­ tromagnetische Ventil 145 verbunden;
die Arbeitskammer 118 des Schaltstellgliedes 115 ist selektiv mit der Öffnung 142 des Hauptsteuerventils 120 oder mit dem Reservoir 278 durch das elek­ tromagnetische Ventil 14E3 verbunden; und
die Arbeitskammer 119 des Schaltstellgliedes 115 ist selektiv mit der Öffnung 142 des Hauptsteuerventils 120 oder mit dem Reservoir 278 durch das elek­ tromagnetische Ventil 147 verbunden. Die elektromagnetischen Ventile 144, 145, 146 und 147 verbinden die entsprechenden Arbeitskammern 118, 119 der Wähl- und Schaltstellglieder 114, 115 mit dem Reservoir 278, wenn sie abge­ schaltet sind, und mit der Öffnung 142 des Hauptsteuerventils 120, wenn sie erregt sind.

Wenn das Getriebe im Eingriff und die Kupplung 14 eingerückt ist, sind das Hauptsteuerventil 120, das Kupplungssteuerventil 122 und die Gangsteuerven­ tile 144, 145, 146 und 147 abgeschaltet. Unter dieser Bedingung ist die Arbeits­ kammer 23 des Kupplungsnehmerzylinders 22 durch die Ventile 122 und 120 mit dem Reservoir 278 verbunden und die Arbeitskammern 118, 119 der Wähl- und Schaltstellglieder 114, 115 sind durch die Ventile 144, 145, 146 und 147 mit dem Reservoir 278 verbunden. Dadurch werden die Kupplungs- und Gang­ schaltungsstellglieder 22, 114, 115 unter Druck gesetzt und der Speicher wird von den Stellgliedern 22, 114, 115 durch das Hauptsteuerventil 120 getrennt.

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 das Hauptsteuerventil 120 erregt, wo­ durch die Arbeitskammer 23 des Kupplungsnehmerzylinders 22 mit dem Spei­ cher 275 verbunden wird, wodurch hydraulischer Druck zur Lösung der Kupp­ lung 14 ausgeübt wird. Während dieser Periode bleiben die Ventile 144, 145, 146 und 147 abgeschaltet, so dass die Arbeitskammern 118, 119 der Wähl- und Schaltstellglieder 114, 115 mit dem Reservoir 278 verbunden bleiben, und kein Druck über die Kolben 116, 117 angelegt wird.

Wenn die Kupplung 14 vollständig gelöst ist, wird das elektromagnetische Ventil 122 erregt, so dass die Verbindung zwischen der Arbeitskammer 23 und dem Speicher 275 geschlossen ist und die Kupplung 14 in der gelösten Position festgeklemmt ist. Beim Lösung und Festklemmen der Kupplung 14 wird, ab­ hängig von dem gegenwärtig eingelegten Gang, eines der elektromagnetischen Ventile 146 oder 147 erregt, um die zugehörige Arbeitskammer 118, 119 des Schaltstellgliedes 115 mit dem Speicher 275 zu verbinden. Die Erregung des elektromagnetischen Ventils 146 öffnet die Arbeitskammer 118 des Schaltstell­ gliedes 115 zu dem Speicher 275, wodurch die Stange 115a nach oben bewegt wird, wie in Fig. 3 dargestellt ist, während die Erregung des elektromagneti­ schen Ventils 147 die Arbeitskammer 119 des Schaltstellgliedes 115 zu dem Speicher 275 öffnet, wodurch die Stange 115a nach unten bewegt wird, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Ein Positionssensor in Form eines linearen Potentiome­ ters 127 ist der Stange 115b zugeordnet und liefert ein Signal, welches die Po­ sition des Kolbens 117 anzeigt. Der gegenwärtig eingelegte Gang kann dadurch durch die Bewegung des Schaltstellgliedes 115 aus der Position, die dem ge­ genwärtig eingelegten Gang entspricht, in eine Position, die der neutralen Ebe­ ne A-B entspricht, ausgerückt werden.

Wenn der gewünschte neue Gang von derselben Schaltschiene 111, 112, 113 gesteuert wird wie der gelöste Gang, zum Beispiel bei einem Wechsel vom ersten in den zweiten Gang, kann das erregte elektromagnetische Ventil 146, 147 erregt bleiben, bis sich das Stellglied 115 über die Position, die der neutra­ len Ebene A-B entspricht, und in die Position, die dem neuen Gang entspricht, bewegt hat. Das erregte elektromagnetische Ventil 146, 147 wird dann abge­ schaltet, so dass beide Seiten des Kolbens 117 mit dem Reservoir 278 verbun­ den sind und das Stellglied 115 aufhört, sich zu bewegen. Wenn der neue Gang jedoch von einer anderen Schaltschiene 111, 112, 113 gesteuert wird, zum Bei­ spiel bei einem Wechsel vom zweiten in den dritten Gang, wird das erregte elektromagnetische Ventil 146, 147 abgeschaltet, wenn der Kolben 117 eine Po­ sition erreicht, die der neutralen Ebene A-B entspricht, so dass beide Seiten des Kolbens 117 mit dem Reservoir 278 verbunden sind, und der Kolben 117 hält in der neutralen Ebene A-B an. Eines oder beide der elektromagnetischen Ventile 144, 145 des Wählstellgliedes 114 können nun erregt werden, wodurch der Kolben 116 in eine richtige Richtung bewegt wird, um mit der Schaltschiene 111, 112, 113 in Eingriff zu gelangen, die dem gewünschten neuen Gang ent­ spricht. Es sollte festgehalten werden, dass bei dem beschriebenen Wählstell­ glied 114 aufgrund der unterschiedlichen Kolbenfläche das Stellglied nach links bewegt werden kann, wie in Fig. 3 dargestellt ist, indem das elektromagneti­ sche Ventil 144 erregt wird, während das elektromagnetische Ventil 145 abge­ schaltet bleibt; oder nach rechts, wie in Fig. 3 dargestellt, indem das elektro­ magnetische Ventil 145 erregt wird, während das elektromagnetische Ventil 144 erregt oder abgeschaltet ist.

Auch hier ist ein lineares Potentiometer 126 dem Wählstellglied 114 zugeord­ net, wobei das Potentiometer 126 ein Signal liefert, welches die Position des Kolbens 116 anzeigt. Wenn sich der Kolben 116 in einer Position befindet, die der gewünschten Schaltschiene 111, 112, 113 entspricht, werden beide Elek­ tromagneten 144 und 145 abgeschaltet, wodurch beide Seiten des Kolbens 116 mit dem Reservoir 278 verbunden werden und das Stellglied 114 angehalten wird. Eine Seite des Schaltstellgliedes 115 kann nun durch Erregung eines der elektromagnetischen Ventile 146 oder 147 mit Druck beaufschlagt werden, um den neuen Gang einzulegen, wobei das elektromagnetische Ventil 146, 147 abgeschaltet wird, sobald der neue Gang eingelegt ist.

Wenn der neue Gang eingelegt ist, können die elektromagnetischen Ventile 120 und 122 abgeschaltet werden, wodurch die Arbeitskammer 23 des Kupplungs­ nehmerzylinders 22 mit dem Reservoir 278 verbunden wird und die Kupplung 114 wieder eingerückt werden kann. Die Rate, bei welcher die Kupplung wieder eingerückt wird, kann gesteuert werden, um ein sanftes Anfahren zu ermögli­ chen, wie zum Beispiel in EP0038113; EP0043660; EP0059035; EP0101220 oder WO92/13208 beschrieben ist, indem rasch zwischen dem erregten und abgeschalteten Zustand des elektromagnetischen Ventils 120 umgeschaltet wird.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Positio­ nen der Wähl- und Schaltstellglieder 114, 115 für jedes der Gangübersetzungs­ verhältnisse und die neutrale Ebene A-B kalibriert; und die Potentiometer 126 und 127 werden in einem geschlossenen Regelsystem zur Steuerung der Ven­ tile 144, 145, 146 und 147 verwendet, um dis Kolben 116 und 117 der Wähl- und Schaltstellglieder 114, 115 in vorbestimmte Positionen zu bewegen, um den gegenwärtig gewählten Gang zu lösen und den neuen Gang einzulegen.

In der in Fig. 4 dargestellten Modifizierung ist ein Verdrängerventil 300 zwi­ schen dem Ventil 122 und dem Kupplungsnehmerzylinder 22 angeordnet. Wie in EP0702760 offenbart ist, dessen Inhalt ausdrücklich in der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung aufgenommen wird, ermöglicht das Verdrängerventil die Anordnung eines Kupplungspositionssensors 124 an einer Position, die von dem Kupplungsnehmerzylinder 22 entfernt ist, wenn räumliche Begrenzungen verhindern, dass ein solcher Sensor bei dem Kupplungsnehmerzylinder ange­ ordnet wird, wie in Fig. 3 dargestellt ist.

Das Verdrängerventil 300 umfasst einen Kolben 302, der gleitfähig in einem Zylinder 304 eingeschlossen ist. Der Zylinder 304 ist an einer Seite des Kolbens 302 mit dem elektromagnetischen Ventil 122 über eine Öffnung 306 verbunden, und an der anderen Seite des Kolbens 302 über eine Öffnung 308 mit der Ar­ beitskammer 23 des Kupplungsnehmerzylinders 22. Die Öffnung 308 ist des weiteren mit dem Reservoir 278 über ein elektromagnetisches Ventil 312 ver­ bunden. Das elektromagnetische Ventil 312 verbindet im abgeschalteten Zu­ stand den Zylinder 3041 und die Arbeitskammer 23 des Kupplungsneh­ merzylinders 22 mit dem Reservoir 278; und trennt im eingeschalteten Zustand den Zylinder 304 und die Arbeitskammer 23 vom Reservoir 278.

Wenn bei diesem modifizierten Ausführungsbeispiel das Getriebe in Gang ist, wobei die Kupplung 14 eingerückt ist, bleibt das Ventil 312 abgeschaltet, wie in Fig. 4 dargestellt ist, und folglich sind der Zylinder 304 und die Arbeitskammer 23 mit dem Reservoir 278 verbunden, so dass Flüssigkeit abgegeben werden kann, um Flüssigkeit nachzufüllen, die ausgeleckt ist, und einem Verschleiß in der Kupplung 14 und dem Kupplungsbetätigungsmechanismus vorzubeugen. Bei Einleiten eines Gangwechsels wird das elektromagnetische Ventil 312 zu­ nächst erregt und bleibt erregt, bis der Gangwechsel vollendet ist und die Kupplung vollständig wieder eingerückt ist. Der Zylinder 304 und der Kupp­ lungsnehmerzylinder 22 werden dadurch von dem Reservoir 278 getrennt. Der Gangwechsel kann nun wie zuvor beschrieben fortgesetzt werden, wobei eine Erregung des Steuerventils 120 die Öffnung 306 des Verdrängerventils 300 mit dem Speicher 275 verbindet, wodurch Druck auf den Kolben 302 des Verdrän­ gerventils 300 ausgeübt wird, so dass der Kolben veranlasst wird, sich nach links zu bewegen, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Die Bewegung des Kolbens 302 verdrängt Flüssigkeit aus dem Zylinder 304 des Verdrängerventils 300 zu der Arbeitskammer 23 des Kupplungsnehmerzylinders 22 und löst die Kupplung 14. Die Bewegung des Kolbens 302 entspricht dabei der Bewegung des Kolbens des Kupplungsnehmerzylinders 22, und der Positionssensor 124 gibt ein Signal aus, das der Position der Kupplung 14 entspricht. Auf gleiche Weise wird beim Abschalten des Hauptsteuerventils 120 Flüssigkeit vom Zylinder 304 zurückge­ leitet, so dass sich der Kolben 302 nach rechts bewegen kann, wie in Fig. 4 dargestellt ist, und Flüssigkeit von der Arbeitskammer 23 zu dem Zylinder 304 zurückgeführt werden kann, so dass ein Wiedereinrücken der Kupplung 14 möglich ist.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung können das Hauptsteuerventil 120, die elektromagnetischen Ventile 122, 144, 145, 146, 147 und 312, die Zylinder der Wähl- und Schaltstellglieder 114, 115, und/oder der Zylinder 304 des Verdrängerventils 300 durch ein gemeinsames Gehäuse defi­ niert sein, wobei die Bohrungen/Zylinder der verschiedenen Komponenten durch Durchlässe durch das gemeinsame Gehäuse richtig miteinander verbun­ den 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 den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen das Wählstellglied 114 als doppelt wirkender Stößel mit unterschiedlichen Kolbenflächen und das Schaltstellglied 115 als doppelt wirkender Stößel mit ausgeglichenen Flächen beschrieben wurden, kann jede Art von Stellglied für jede Anwendung verwen­ det werden.

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 Gegen­ standsschutzes 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 (13)

1. Hydraulisches Betätigungssystem für ein automatisches Getriebesystem, umfassend:
eine Hydraulikdruckflüssigkeitsquelle;
ein Hydraulikflüssigkeitsreservoir;
ein hydraulisches Kupplungsstellglied zur Steuerung des Einrückens einer Kupplung, wobei das hydraulische Kupplungsstellglied einen einfach wir­ kenden Stößel mit einer einzigen Arbeitskammer umfasst;
ein hydraulisches Gangschaltungsstellglied zur Steuerung des Schaltens in einen Gang, wobei das Gangschaltungsstellglied einen doppelt wirkenden Stößel mit einer ersten und zweiten Arbeitskammer umfasst;
ein Hauptsteuerventil, wobei das Hauptsteuerventil zwischen einer ersten Position, in welcher das Kupplungsstellglied und das Gangschaltungsstell­ glied mit der Druckflüssigkeitsquelle verbunden sind, und einer zweiten Po­ sition, in welcher das Kupplungsstellglied und das Gangschaltungsstellglied mit dem Reservoir verbunden sind, umschaltbar ist;
wobei die Arbeitskammer des Kupplungsstellgliedes mit dem Hauptsteuer­ ventil über ein Kupplungssteuerventil verbunden ist, wobei das Kupplungs­ steuerventil zwischen einer offenen Position, in welcher die Arbeitskammer des Kupplungsstellgliedes mit dem Hauptsteuerventil verbunden ist, und ei­ ner geschlossenen Position, in welcher die Arbeitskammer des Kupplungs­ stellgliedes von dem Hauptsteuerventil getrennt ist, umschaltbar ist;
wobei die erste und zweite Arbeitskammer des Gangschaltungsstellgliedes selektiv mit dem Hauptsteuerventil oder dem Reservoir über ein erstes be­ ziehungsweise zweites Gangsteuerventil verbunden sind.

2. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 1, wobei das Hauptsteu­ erventil sich in seiner zweiten Position befindet, wenn der Elektromagnet abgeschaltet ist.

3. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich das Kupplungssteuerventil in seiner offenen Position befindet, wenn der Elek­ tromagnet abgeschaltet ist.

4. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 1, wobei das erste und zweite Gangsteuerventil die Arbeitskammern des Gangschaltungsstellglie­ des mit dem Reservoir verbinden, wenn die Elektromagneten abgeschaltet sind.

5. Hydraulisches Betätigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, wobei der Gangschaltungsmechanismus zwei Gangschaltungsstellglie­ der enthält, ein Wählstellglied zur Bewegung eines ausgewählten Elements in eine erste Richtung und ein Schaltstellglied zur Bewegung des ausge­ wählten Elements in eine zweite Richtung, wobei das Wähl- und das Schalt­ stellglied unabhängige erste und zweite Gangsteuerventile haben.

6. Hydraulisches Betätigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, wobei das Gangschaltungsstellglied einen doppelt wirkenden Stößel mit einem Kolben umfasst, wobei die Arbeitsfläche an einer Seite des Kol­ bens größer als jene an der anderen Seite des Kolbens ist.

7. Hydraulisches Betätigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Gangschaltungsstellglied einen doppelt wirkenden Stößel mit einem Kolben umfasst, wobei die Arbeitsfläche an einer Seite des Kolbens gleich jener an der anderen Seite des Kolbens ist.

8. Hydraulisches Betätigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, wobei ein Verdrängerventil zwischen dem Hauptsteuerventil und dem Kupplungsstellglied angeordnet ist, wobei das Verdrängerventil einen Kol­ ben umfasst, der gleitfähig in einem Zylinder eingeschlossen ist, wobei der Zylinder an einer Seite des Kolbens mit dem Hauptsteuerventil verbunden ist und an der anderen Seite des Kolbens mit der Arbeitskammer des Kupplungsstellgliedes.

9. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 8, wobei der Zylinder des Verdrängerventils an der anderen Seite des Kolbens ebenso über ein elek­ tromagnetisches Ventil mit dem Reservoir verbunden ist, wobei das elektro­ magnetische Ventil in einer offenen Position den Zylinder des Verdränger­ ventils an der anderen Seite des Kolbens und die Arbeitskammer des Kupplungsstellgliedes mit dem Reservoir verbindet, und in einer geschlos­ senen Position den Zylinder des Verdrängerventils an der anderen Seite des Kolbens und die Arbeitskammer des Kupplungsstellgliedes vom Reservoir trennt.

10. Hydraulisches Betätigungssystem nach Anspruch 9, wobei das elektromag­ netische Ventil in seiner offenen Position ist, wenn der Elektromagnet abge­ schaltet ist.

11. Hydraulisches Betätigungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wo­ bei ein Positionssensor an dem Verdrängerventil vorgesehen ist, wobei der Positionssensor in einem geschlossenen Regelkreis zur Steuerung der Posi­ tion der Kupplung verwendet wird.

12. Hydraulisches Betätigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, wobei eine Mehrzahl der Komponenten durch ein gemeinsames Ge­ häuse definiert ist, wobei die Komponenten in passender Weise durch Durchlässe, die in dem gemeinsamen Gehäuse ausgebildet sind, miteinan­ der verbunden sind.

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