DE102005015480A1

DE102005015480A1 - Schalteinrichtung für ein automatisiertes Getriebe eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102005015480A1
Application number: DE200510015480
Authority: DE
Inventors: Detlef Dipl.-Ing. Schnitzer
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-04-05
Filing date: 2005-04-05
Publication date: 2006-10-19

Abstract

Bei Betätigung von Schaltelementen von Getrieben mittels elektromagnetisch betätigbaren Ventilen müssen Spulen der Ventile mittels elektrischer Verbindungen mit einer Steuerungseinrichtung verbunden werden. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Schalteinrichtung vorzuschlagen, welche mit wenigen elektrischen Leitungen auskommt und so eine geringe Fehleranfälligkeit sowohl bei der Montage als auch im Betrieb der Schalteinrichtung aufweist. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist die Steuerungseinrichtung (46) an einem Schaltmodul (24) angeordnet. Das Schaltmodul (24) und die Steuerungseinrichtung (46) weisen Ausnehmungen auf, welche jeweils eines der elektromagnetisch betätigbaren Ventile (42, 43) teilweise aufnehmen können. Außerdem verfügt die Steuerungseinrichtung (46) über Spulen, mittels welcher die Ventile (42, 43) elektromagnetisch betätigt werden können. Bei der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung ist keine Verkabelung zwischen den Spulen der Ventile (42, 43) und der Steuerungseinrichtung (46) außerhalb der Steuerungseinrichtung (46) notwendig. DOLLAR A Einsatz in einem Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für ein automatisiertes Getriebe eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentsanspruchs 1.

Die DE 697 11 286 T2 beschreibt eine Schalteinrichtung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs, bei welchem Schaltelemente einer Nebengruppe des Getriebes mittels elektromagnetisch betätigbaren Ventilen in Form von Magnetventilen ansteuerbar sind. Ein Schaltelement wird von einer Schaltstange betätigt, welche mit einem Kolben einer Kolben-Zylinder-Einheit verbunden ist. Ein Magnetventil kann durch Zu- oder Abführen von Druckluft zu der Kolben-Zylinder-Einheit den Kolben und damit die Schaltstange bewegen. Die Schalteinrichtung weist ein Schaltmodul auf, welches die Kolben-Zylinder-Einheiten umfasst und Ausnehmungen aufweist, welche jeweils ein Magnetventil teilweise aufnehmen können. Die Magnetventile werden von einer Steuerungseinrichtung angesteuert. Dazu ist jede Spule eines Magnetventils über elektrische Leitungen innerhalb des Schaltmoduls mit einem Anschlusselement verbunden. Das Anschlusselement wird über weitere elektrische Leitungen mit der Steuerungseinrichtung verbunden.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Schalteinrichtung vorzuschlagen, welche mit wenigen elektrischen Leitungen auskommt und so eine geringe Fehleranfälligkeit sowohl bei der Montage, als auch im Betrieb der Schalteinrichtung aufweist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Schalteinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist die Steuerungseinrichtung am Schaltmodul angeordnet und weist Ausnehmungen auf, wobei ebenfalls jede Ausnehmung jeweils eines der elektromagnetisch betätigbaren Ventile teilweise aufnehmen kann. Außerdem verfügt die Steuerungseinrichtung über Spulen, mittels welchen die Ventile elektromagnetisch betätigt werden können. Das Schaltmodul, die Ventile und die Steuerungseinrichtung sind dabei jeweils als einzelne Bauteile ausgeführt. Das Ventil und die zugehörige Spule sind also nicht in einem Bauteil zusammengefasst.

Bei der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung ist keine Verkabelung zwischen den Spulen der Ventile und der Steuerungseinrichtung außerhalb der der Steuerungseinrichtung notwendig. Eine eventuell notwendige Verkabelung kann komplett innerhalb der Steuerungseinrichtung vorgesehen werden. Damit kann die Verkabelung der Spulen vor der Montage der Schalteinrichtung vollständig geprüft werden. Außerdem muss während der Montage keine Verkabelung der Spulen durchgeführt werden, was zu einer Zeitersparnis führt und eine mögliche Fehlerquelle ausschließt. Im Betrieb der Schalteinrichtung ist die eventuell notwendige Verkabelung durch ein Gehäuse der Steuerungseinrichtung vor Beschädigungen geschützt.

Die Steuerungseinrichtung steuert die Spulen der Ventile an und kann so Betriebsfluid, beispielsweise Druckluft oder Getriebeöl Kolben-Zylindereinheiten zu- oder abführen. Ein Kolben einer Kolben-Zylindereinheit ist beispielsweise über eine Schaltstange mit einem Schaltelement, beispielsweise einer Schaltgabel, des Getriebes verbunden. Durch die Zu- oder Abführung von Betriebsfluid kann der Kolben der Kolben-Zylindereinheit verschoben und damit die Schaltstange und die Schiebmuffe bewegt und damit ein Gang im Getriebe ein- oder ausgelegt werden.

Das Getriebe kann beispielsweise als ein Schaltgetriebe in Vorgelegebauweise ausgeführt sein.

Die Ventile können insbesondere Anschlüsse für eine Versorgungsleitung, einen Nullabfluss und einen Verbraucheranschluss aufweisen. Im Fall einer Betätigung mit Druckluft ist der Nullabfluss mit der Umgebung und im Fall einer hydraulischen Betätigung mit einem Tank verbunden. Der Verbraucheranschluss ist mit einer Kolben-Zylindereinheit verbunden. Über die Versorgungsleitung wird dem Ventil unter Betriebsdruck stehendes Betriebsfluid zugeführt. Die Ventile können insbesondere drei Stellungen einnehmen. In einer ersten Stellung ist der Verbraucheranschluss mit dem Nullabfluss verbunden. In der zweiten Stellung ist der Verbraucheranschluss abgeschlossen und in der dritten Stellung ist der Verbraucheranschluss mit dem Versorgungsanschluss verbunden. Die Ventile können auch so ausgeführt sein, dass sie nur zwei Stellungen einnehmen. In einer ersten Stellung ist der Verbraucheranschluss mit dem Nullabfluss verbunden. In der zweiten Stellung ist der Verbraucheranschluss mit dem Versorgungsanschluss verbunden.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die Spulen ringförmig ausgeführt. Die Ventile ragen in die Spulen hinein, so dass die Ventile in einem Teilabschnitt von den Spulen umschlossen werden. Damit wird eine besonders effektive magnetische Kopplung zwischen der Spule und dem Ventil hergestellt.

In Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Spulen auf einer gemeinsamen Platine angeordnet. Die elektrischen Verbindungen zu den Spulen können so auf der Platine vorgesehen werden, so dass keine Verkabelung der einzelnen Spulen notwendig ist. Damit ist ein besonders geringer Verkabelungsaufwand notwendig. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn alle Spulen der Steuerungseinrichtung auf einer Platine angeordnet sind.

In Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuerungseinrichtung nur eine Platine auf. Das bedeutet, dass alle für die Steuerung des Getriebes notwendigen elektronischen Bauteile, wie beispielsweise ein Prozessor oder Speicherelemente gemeinsam mit den Spulen auf einer Platine angeordnet sind. Damit können die elektrischen Verbindungen zu den Spulen vollständig auf der Platine der Steuerungseinrichtung vorgesehen werden. Für die Spulen ist somit keinerlei von der Platine unabhängige Verkabelung notwendig.

In Ausgestaltung der Erfindung sind alle Ventile untereinander austauschbar. Dies wird dadurch gewährleistet, dass alle Ventile die selben Anschlüsse und die selben Abmessungen aufweisen. Insbesondere sind alle Ventile der Schalteinrichtung identisch. Damit kann es bei der Montage der Schalteinrichtung zu keinen Verwechslungen zwischen verschiedenen Ventilen kommen. Dies macht die Montage einfacher und die Gefahr, einen Fehler bei der Montage zu machen, ist gering. Falls bei einem Ventil während des Betriebs des Kraftfahrzeugs ein Defekt auftritt und kein Ersatzventil zur Verfügung steht, können die Ventile untereinander getauscht werden. Falls das defekte Ventil für den Betrieb des Getriebes unbedingt notwendig ist, so kann es gegen ein Ventil, das nicht zwingend benötigt wird, getauscht werden. Beispielsweise ist ein Ventil zur Ansteuerung einer Rangegruppe eines Gruppengetriebes für den Betrieb des Getriebes erforderlich, wohingegen das Getriebe mit einem defekten Ventil einer Splitgruppe weiterhin betriebsbereit ist. In diesem Fall könnte ein defektes Ventil für die Rangegruppe mit einem intakten Ventil der Splitgruppe getauscht werden.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die Ausnehmungen des Schaltmoduls und die Steuerungseinrichtung so angeordnet, dass die Steuerungseinrichtung und die Ventile entfernt werden können, ohne ein Gehäuse des Getriebes öffnen zu müssen. Ein Ersetzen oder Austauschen von Ventilen oder der Steuerungseinrichtung ist so mit einem sehr geringen Aufwand möglich.

Bei entsprechendem Einbau des Getriebes im Kraftfahrzeug können damit im eingebauten Zustand des Getriebes Ventile ersetzt oder untereinander ausgetauscht werden. Es ist so auch möglich, die Steuerungseinrichtung zu tauschen, ohne das Getriebe aus dem Kraftfahrzeug ausbauen zu müssen. Damit können etwaige Reparaturen einfach und kostengünstig durchgeführt werden. Falls keine Werkstatt zur Verfügung steht, können die Teile mit dem zur Verfügung stehenden Bordwerkzeug ersetzt oder ausgetauscht werden. Dies ermöglicht eine hohe Verfügbarkeit des Getriebes und damit des Kraftfahrzeugs.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 ein schematisch dargestelltes automatisiertes Getriebe mit einer Schalteinrichtung,

2 einen Ausschnitt der Schalteinrichtung mit einem elektromagnetisch betätigbaren Ventil und

3 eine Platine einer Steuerungseinrichtung der Schalteinrichtung.

In 1 ist ein automatisiertes Getriebe 20 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Das Getriebe 20 weist eine Getriebeeingangswelle 21 auf, welche mittels einer nicht dargestellten Anfahrkupplung mit einem Motor verbunden ist. Das Getriebe 20 weist ein Hauptgetriebe 22 mit mehreren Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang auf. Das Hauptgetriebe 22 ist als ein Zahnräderwechselgetriebe in Vorgelegebauart ausgeführt.
Exemplarisch ist ein Schaltelement des Hauptgetriebes 22 in Form einer Schaltgabel 34 dargestellt. Mittels der dargestellten Schaltgabel 34 und weiteren nicht dargestellten Schaltgabeln können die verschiedenen Gänge des Getriebes 20 ein- und ausgelegt werden. Die Schaltgabel 34 muss dazu parallel zur Getriebeeingangswelle 21 verschoben werden. Dazu ist die Schaltgabel 34 über eine parallel zur Getriebeeingangswelle 21 angeordnete Schaltstange 35 mit einem Kolben 36 einer Kolben-Zylinder-Einheit 37 verbunden. Die Kolben-Zylinder-Einheit 37 weist auf einer Seite des Kolbens 36 einen Druckraum 38 und auf der gegenüberliegenden Seite einen Druckraum 39 auf. Durch Zu- bzw. Abführen eines Betriebsfluids in Form von Druckluft zu den Druckräumen 38 und 39 kann der Kolben 36 und damit die Schaltstange 35 und die Schaltgabel 34 verschoben werden und so ein Gang im Hauptgetriebe 22 ein- oder ausgelegt werden.
Die Druckräume 38 und 39 sind über Druckleitungen 40 und 41 mit elektromagnetisch betätigbaren Ventilen 42, 43 verbunden. Die Ventile 42 und 43, sowie alle anderen Ventile der Schalteinrichtung sind baugleich. Die Kolben-Zylinder-Einheit 37 und die Druckleitungen 40 und 41 sind in einem Schaltmodul 24 angeordnet, welches auch einen Teil der Ventile 42 und 43 aufnimmt. Das Schaltmodul 24 verfügt außerdem über einen Druckluftanschluss 45, über welchen das Schaltmodul 24 vom Kraftfahrzeug mit Druckluft versorgt wird.
Am Schaltmodul 24 ist eine Steuerungseinrichtung 46 so angeordnet, dass sie den Teil der Ventile 42 und 43, welche nicht vom Schaltmodul 24 aufgenommen werden, aufnimmt. Die Ventile 42 und 43 sind somit gegenüber der Umwelt durch die Steuerungseinrichtung 46 geschützt. Die Steuerungseinrichtung 46 weist einen Getriebestecker 47 auf, über den die Steuerungseinrichtung 46 mit Spannung versorgt und mit anderen Steuerungseinrichtungen des Kraftfahrzeugs verbunden werden kann. Die Steuerungseinrichtung 46 ist außerhalb eines Gehäuses 26 des Getriebes 20 angeordnet. Die Steuerungseinrichtung 46 kann vom Schaltmodul 24 entfernt werden, ohne das Gehäuse 26 öffnen zu müssen.
Gemäß 2 weist das Schaltmodul 24 eine hauptsächlich zylindrische Ausnehmung 49 auf, welche einen Teil des Ventils 42 aufnimmt. Das Schaltmodul 24 weist einen Nullabfluss 50 zur Umgebung auf, der fluchtend zur Druckleitung 40, welche als Verbraucheranschluss des Ventils 42 dient, angeordnet ist. Die Druckleitung 40 und der Nullabfluss 50 sind durch die Ausnehmung 49 getrennt. Außerdem weist das Schaltmodul 24 eine parallel zur Druckleitung 40 angeordnete Versorgungsleitung 51 auf, welche mit dem Druckluftanschluss 45 verbunden ist. Die Versorgungsleitung 51 mündet ebenfalls in die Ausnehmung 49. Das Ventil 42 weist einen innerhalb der Ausnehmung 49 verschiebbaren, zylinderförmigen Kolben 52 auf. Der dem Kolben 52 entgegen liegende Teil 53 des Ventils 42 ist in der Steuerungseinrichtung 46 angeordnet. Ein Abschnitt des Teils 53 des Ventils 42 wird von einer elektromagnetischen Spule 54, welche auf einer Platine 55 der Steuerungseinrichtung 46 angeordnet ist, umschlossen. Der von der Spule 54 gebildete Hohlraum 63 stellt damit eine Ausnehmung der Steuerungseinrichtung 46 dar, die einen Teil des Ventils 42 aufnimmt. Durch eine entsprechende elektrische Ansteuerung der Spule 54 kann der Kolben 52 des Ventils 42 in der Ausnehmung 49 des Schaltmoduls 24 verschoben werden. Das Ventil 42 ist vollständig innerhalb der Steuerungseinrichtung 46 (nicht in 2 dargestellt) angeordnet.
In der dargestellten komplett eingefahrenen Stellung des Kolbens 52, wird die Spule 54 nicht mit Strom beaufschlagt. Die dargestellte Position stellt damit eine Ruheposition des Ventils 42 dar. In dieser Ruheposition ist die Druckleitung 40 mit dem Nullabfluss 50 über die Ausnehmung 49 verbunden. Der Druckraum 38 der Kolben-Zylinder-Einheit 37 ist damit drucklos. Durch entsprechende Ansteuerung der Spule 54 kann der Kolben 52 so weit in Richtung Druckleitung 40 verschoben werden, dass die Druckleitung 40 vom Kolben 52 abgeschlossen wird. In dieser Stellung wird ein momentan herrschender Druck im Druckraum 38 beibehalten. Wird der Kolben 52 durch entsprechende Ansteuerung noch weiter verschoben, so wird die Versorgungsleitung 51 über eine Ausnehmung 57 des Kolbens 52 mit der Druckleitung 40 verbunden. In dieser Stellung wird dem Druckraum 38 Druckluft zugeführt.
Alle anderen Ventile der Schalteinrichtung sind auf entsprechende Weise innerhalb des Schaltmoduls 24 und der Steuerungseinrichtung 46 angeordnet.
3 zeigt die Anordnung der insgesamt 6 Spulen 54, 58 – 62 für die Betätigung der Ventile auf der Platine 55 der Steuerungseinrichtung 46. Die Spulen 54, 58 – 62 sind in zwei Reihen untereinander angeordnet. Mit der dargestellten Anzahl von Spulen können insgesamt 3 Schaltstangen betätigt werden. Damit ist beispielsweise ein Schaltgetriebe mit 4 Vorwärts- und einem Rückwärtsgang darstellbar. Das Schaltmodul und die Steuerungseinrichtung können noch weitere Ventile aufweisen, mittels welchen beispielsweise weitere Schaltstangen, eine Vor- oder Nachschaltgruppe, eine Vorgelegewellenbremse oder eine Anfahrkupplung betätigbar sein können.
Auf der den Spulen 54, 58 – 62 gegenüberliegenden Seite der Platine 55 sind alle für die Ansteuerung des Getriebes 20 notwendigen elektronischen Bauelemente, wie Prozessor oder Speichermodule angeordnet. Die Steuerungseinrichtung 46 weist damit nur die eine Platine 55 auf. Die notwendigen elektrischen Verbindungen zu den Spulen 54, 58 – 62 sind auf der Platine 55 enthalten.
Es ist ebenfalls möglich, dass das Getriebe über einen so genannten X-Y-Steller verfügt, mittels welchen eine Wähl- und eine Schaltbewegung ausgeführt werden kann. Mittels der Wählbewegung kann eine zu betätigende Schaltstange ausgewählt werden. Der X-Y-Steller ist ebenfalls pneumatisch betätigbar und wird von einem oder mehreren Ventilen angesteuert.

Claims

Schalteinrichtung für ein automatisiertes Getriebe eines Kraftfahrzeugs, bei welchem Schaltelemente (34) mittels elektromagnetisch betätigbaren Ventilen (42, 43) ansteuerbar sind, mit – einem Schaltmodul (24), das Ausnehmungen (49) aufweist, wobei jede Ausnehmung (49) jeweils eines der Ventile (42, 43) teilweise aufnehmen kann und – einer Steuerungseinrichtung (46) zur Ansteuerung der Ventile (42, 43), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (46) – am Schaltmodul (24) angeordnet ist, – Ausnehmungen (63) aufweist, wobei ebenfalls jede Ausnehmung (63) jeweils eines der Ventile (42, 43) teilweise aufnehmen kann und – über Spulen (54, 58 – 62) zur elektromagnetischen Betätigung der Ventile (42, 43) verfügt, wobei die Ausnehmungen (49, 63) und die Spulen (54, 58 – 62) so angeordnet sind, dass jeweils eine Ausnehmung (49) des Schaltmoduls (24) und eine Ausnehmung (63) der Steuerungseinrichtung (46) so zusammenwirken, dass sie gemeinsam ein Ventil (42, 43) aufnehmen und das Ventil (42, 43) mittels einer Spule (54, 58 – 62) betätigbar ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (54, 58 – 62) ringförmig ausgeführt sind und die Ventile (42, 43) in die Spulen hineinragen.
Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Spulen (54, 58 – 62) auf einer gemeinsamen Platine (55) angeordnet sind.
Schalteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle Spulen (54, 58 – 62) der Steuerungseinrichtung (46) auf einer gemeinsamen Platine (55) angeordnet sind.
Schalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (46) nur eine Platine (55) aufweist.
Schalteinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Ventile (42, 43) untereinander austauschbar sind.
Schalteinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (49) des Schaltmoduls (24) und die Steuerungseinrichtung (46) so angeordnet sind, dass die Steuerungseinrichtung (46) und die Ventile (42, 43) entfernt werden können, ohne ein Gehäuse (26) des Getriebes (20) öffnen zu müssen.