DE102006026977A1

DE102006026977A1 - Hydraulisch betätigter Schaltaktuator

Info

Publication number: DE102006026977A1
Application number: DE102006026977A
Authority: DE
Inventors: Viggo L. Norum
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2006-06-10
Publication date: 2007-01-11

Abstract

Die Erfindung sieht einen hydraulisch betätigten Schaltaktuator vor zur Betätigung eines automatisierten Schaltgetriebes, mit mindestens einer Kolben/Zylindereinheit und Mitteln zur Übertragung von Kraft auf getriebeinterne Schaltelemente und einem mittels Arbeitsfluid mit einem ersten Druck beaufschlagten schaltbaren hydraulischen Verstärker, der dem Schaltaktuator vorgeschaltet ist, derart, dass ein die Kolben/Zylindereinheit beaufschlagender zweiter Arbeitsfluiddruck zur Erhöhung der Schaltkraft während einer Synchronisierung anhebbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulisch betätigten Schaltaktuator zur Betätigung eines automatisierten Schaltgetriebes, mit mindestens einer Kolben-/Zylindereinheit und Mitteln zur Übertragung von Kraft auf getriebeinterne Schaltelemente. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren der Ansteuerung eines mit getriebeinternen Schaltelementen gekoppelten hydraulisch betätigten Schaltaktuators mit einem Arbeitsfluiddruck.

Neben vom Fahrer eines Fahrzeugs zu betätigenden Handschaltgetrieben sind auch bereits Schaltgetriebe bekannt geworden, die automatisiert betätigt werden. Bei diesen Schaltgetrieben kann es sich um sogenannte automatisierte Schaltgetriebe handeln, Parallelschaltgetriebe, Doppelkupplungsgetriebe, unterbrechungsfreie Schaltgetriebe oder auch um andere Getriebebauformen, die mittels Aktuatoren betätigt werden. Bei einem solchen Aktuator kann es sich nun um einen elektromotorisch betätigten Aktuator handeln oder auch um beispielsweise hydraulisch betätigte Aktuatoren.

Neben dem Vorgang des Wählens der Schaltgasse findet bei solchen automatisierten Getrieben auch das daraufhin folgende Schalten der Gangstufe durch die mit dem Getriebe gekoppelten Aktuatoren statt. Der Wähl- und Schaltvorgang läuft dann beispielsweise programmgesteuert mittels der Aktuatoren ab, die mit einer Kraftübertragungsstrecke mit getriebeinternen Schaltelementen, wie beispielsweise einer zentralen Schaltwelle und Schaltstangen gekoppelt sind, und zur Ansteuerung der Aktuatoren eine Getriebesteuerung besitzen.

Wenn dann beispielsweise ein dem Schaltvorgang vorgeschalteter Wählvorgang abgeschlossen ist, dann muss zur Durchführung des Schaltvorgangs die aktuelle Gangstufe ausgelegt werden, ein Synchronisiervorgang durchlaufen werden und sodann nach der Synchronisierung die neue Gangstufe eingelegt werden. Während der Synchronisierung wird die Drehzahldifferenz abgebaut und zwar umso schneller, je höher die Schaltkraft und damit das Synchronisierdrehmoment ist.

Die für die Synchronisierung benötigte Zeit kann damit mit einer höheren Schaltkraft verringert werden, was bei einem hydraulisch betätigten Aktuator mit einer Kolben-/Zylindereinheit, die von einem Arbeitsfluid beaufschlagt wird, ein höheres Druckniveau oder eine größere, vom Druckniveau beaufschlagbare wirksame Kolbenfläche bedeutet. Diese große Kolbenfläche ist aber kontraproduktiv, wenn hohe Verfahrgeschwindigkeiten der getriebeinternen Schaltelemente erreicht werden sollen, beispielsweise beim Vorgang des Auslegens der aktuellen Gangstufe und dem Einlegen der neuen Gangstufe, da diese hohen Verfahrgeschwindigkeiten mit hohen Geschwindigkeiten bei der Verlagerung des Kolbens der Kolben-/Zylindereinheit einher gehen, wobei solche hohen Verfahrgeschwindigkeiten des Kolbens große Volumenströme an zur Kolbenbeaufschlagung eingesetztem Arbeitsfluid bedeuten. Diese großen Volumenströme wiederum setzen in den eingesetzten Hydraulikkreisläufen entsprechend groß dimensionierte Ventile, Anschlussverbindungen und Pumpeneinheiten voraus.

Es liegt demnach ein Zielkonflikt vor zwischen den gewünschten hohen Verfahrgeschwindigkeiten und den gewünschten hohen Schaltkräften während des Synchronisiervorgangs. Eine hohe Geschwindigkeit nämlich setzt kleine Kolben voraus, da andernfalls der Volumenstrom an Arbeitsfluid zu groß wird, während hohe Schaltkräfte große wirksame Kolbenflächen in dem hydraulisch betätigten Schaltaktuator erforderlich machen, da anderenfalls zur Herbeiführung der gewünschten hohen Schaltkräfte hohe Systemdrücke erforderlich werden, die wiederum zu teuren Verbindungsbauteilen im Hydraulikkreis führen.

Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde, einen hydraulisch betätigten Schaltaktuator zur Betätigung eines automatisierten Schaltgetriebes zu schaffen, der einerseits die Realisierung hoher Verfahrgeschwindigkeiten ermöglicht und andererseits hohe Schaltkräfte während des Synchronisiervorgangs erlaubt. Darüber hinaus soll auch ein Verfahren der Ansteuerung eines mit getriebeinternen Schaltelementen gekoppelten hydraulisch betätigten Schaltaktuators mit einem Arbeitsfluiddruck geschaffen werden, welches einerseits die vorstehend erwähnten hohen Verfahrgeschwindigkeiten zulässt und andererseits die hohen Schaltkräfte während des Synchronisiervorgangs.

Die Erfindung schafft nun zur Lösung dieser Aufgabe hinsichtlich des Schaltaktuators einen hydraulisch betätigten Schaltaktuator zur Betätigung eines automatisierten Schaltgetriebes, mit mindestens einer Kolben-/Zylindereinheit und Mitteln zur Übertragung von Kraft auf getriebeinterne Schaltelemente mit einem mittels Arbeitsfluid mit einem ersten Druck beaufschlagten schaltbaren hydraulischen Verstärker, der dem Schaltaktuator vorgeschaltet ist derart, dass ein die Kolben-/Zylindereinheit beaufschlagender zweiter Arbeitsfluiddruck zur Erhöhung der Schaltkraft während einer Synchronisierung anhebbar ist.

Darüber hinaus ist nach der Erfindung auch ein Verfahren vorgesehen der Ansteuerung eines mit getriebeinternen Schaltelementen gekoppelten hydraulisch betätigten Schaltaktuators mit einem Arbeitsfluiddruck, nach dem der Schaltaktuator während einer Verfahrbewegung der Schaltelemente zur Herbeiführung einer Verfahrkraft mit einem Arbeitsfluid mit einem ersten Druck und während einer Synchronisierung zur Herbeiführung eines Synchronisiermoments mit einem Arbeitsfluid mit einem höheren zweiten Druck beaufschlagt wird.

Der nach der Erfindung vorgesehene hydraulisch betätigte Schaltaktuator weist demnach einen schaltbaren hydraulischen Verstärker auf, der dem Schaltaktuator vorgeschaltet ist und der das Arbeitsfluid unter einen höheren Druck setzen kann als dem Systemdruck im hydraulischen Kreislauf, mit dem der hydraulische Verstärker beispielsweise über eine im hydraulischen Kreislauf vorgesehene Pumpe angesteuert wird. Damit kann der Schaltaktuator eine Schaltkraft bereitstellen, die höher ist als diejenige Schaltkraft, die erreicht werden könnte, wenn der Schaltaktuator von der im hydraulischen Kreislauf vorgesehenen Pumpe direkt angesteuert werden würde. Unter dem Begriff der Pumpe kann im vorliegenden Fall auch ein Druckspeicher oder ein Sammler verstanden werden, der sich im hydraulischen Kreislauf befindet und das Arbeitsfluid unter Druck setzen kann.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Schaltaktuators ist daher derart, dass der hydraulische Verstärker das Arbeitsfluid, mit dem der Kolben der Kolben-/Zylindereinheit des Schaltaktuators beaufschlagt wird, während des Synchronisiervorgangs zur Erhöhung der Schaltkraft unter Druck setzt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Verstärker einen Differenzialdruckkolben auf, der eingangsseitig vom Arbeitsfluid ersten Drucks beaufschlagt wird und ausgangsseitig federbelastet ist und darüber hinaus ausgangsseitig den anhebbaren zweiten Arbeitsfluiddruck bereitstellt. Die ausgangsseitig des Verstärkers vorgesehene Feder sorgt für eine definierte Rückstellung des Differenzialdruckkolbens im unbelasteten Zustand und kann beispielsweise als Membrandruckspeicher oder als Stapel eines Membrandruckspeichers ausgebildet sein.

Zwischen der Druckerzeugungseinheit, wie beispielsweise der vorstehend genannten Pumpe und dem Schaltaktuator kann ein dem hydraulischen Verstärker parallel geschaltetes Sperrventil vorgesehen sein, welches nach Erreichen eines vorbestimmten Schwellenwertes des ersten Drucks des Arbeitsfluids öffnet. Solange dieser Schwellenwert nicht erreicht ist, wird der Differenzialdruckkolben eingangsseitig mit einem beispielsweise auch steigenden ersten Druck des Arbeitsfluids beaufschlagt und sorgt ausgangsseitig, d. h. also auf der Seite des Kolbens der Kolben-/Zylindereinheit des Schaltaktuators für einen beispielsweise linear ansteigenden erhöhten zweiten Arbeitsfluiddruck. Aufgrund des vom Differenzialdruckkolbens bereitgestellten Übersetzungsverhältnisses als Funktion der eingangseitig und ausgangseitig wirkenden Kolbenflächen steigt der ausgangsseitig anliegende zweite Arbeitsfluiddruck mit ei ner höheren Steigung an, als der eingangsseitig am Differenzialdruckkolben anliegende erste Arbeitsfluiddruck. Damit kann also der erste niedrigere Arbeitsfluiddruck zu einem zweiten höheren Arbeitsfluiddruck transformiert werden, der zu einer Beaufschlagung des Kolbens der Kolben-/Zylindereinheit des Schaltaktuators mit dem erhöhten zweiten Arbeitsfluiddruck führt, woraus sich die erhöhte Schaltkraft ergibt, die für eine Verkürzung der Synchronisierung wünschenswert ist.

Steigt nun der erste Arbeitsdruck über den vorbestimmten Schwellenwert an, so öffnet das Sperrventil und sorgt auf diese Weise dafür, dass der zweite Arbeitsfluiddruck nicht über einen vorbestimmten Wert ansteigt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann der Differenzialdruckkolben eine Bohrung aufweisen, in der das Sperrventil angeordnet ist, es wird also eine Funktionsintegration des hydraulischen Verstärkers mit integriertem Sperrventil geschaffen. Die Funktionsweise entspricht dabei der bereits vorstehend genannten Funktionsweise, nämlich dass der Differenzialdruckkolben eingangsseitig mit einem ersten Arbeitsdruck beaufschlagt wird, der niedriger ist als der ausgangsseitig herrschende zweite höhere Arbeitsdruck, der den Kolben des Schaltaktuators beaufschlagt. Steigt der erste Arbeitsdruck über einen vorbestimmten Schwellenwert an, so öffnet das im Differenzialdruckkolben angeordnete Sperrventil und vermeidet auf diese Weise ein Ansteigen des zweiten Arbeitsdrucks über den vorbestimmten Schwellenwert hinaus.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann dem hydraulischen Verstärker ein Magnetventil vorgeschaltet werden, mit dem die Beaufschlagung des hydraulischen Verstärkers mit Arbeitsfluid vom ersten Druck gesteuert werden kann.

Mit dieser Ausführungsform ist es beispielsweise möglich, eine schnelle Verfahrbewegung der getriebeinternen Schaltelemente dadurch zu erreichen, dass von der Pumpe ein bestimmtes Volumen an Arbeitsfluid verschoben wird und dieser Volumenstrom zu einer Verlagerung des Kolbens in der Kolben-/Zylindereinheit des Schaltaktuators führt und damit wiederum über eine Betätigung der getriebeinternen Schaltelemente ein Vorgang des Auslegens der auszulegenden Gangstufe oder des Einlegens der neuen einzulegenden Gangstufe mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt wird. Zu diesem Zweck kann beispielsweise auch in einem Druckspeicher vorhandenes Volumen an Arbeitsfluid über ein Magnetventil gesteuert schnell entspannt werden, sodass der Kolben entsprechend schnell verlagert wird. Um nun die nach dem Auslegen der auszulegenden Gangstufe ablaufende Synchronisierung mit hoher Schaltkraft ablaufen zu lassen, wird das dem hydraulischen Verstärker vorgeschaltete Magnetventil ge öffnet und der Differenzialdruckkolben entsprechend beaufschlagt, sodass sich ausgangsseitig des hydraulischen Verstärkers ein erhöhter zweiter Arbeitsfluiddruck zur Herbeiführung der hohen Schaltkraft einstellt, sodass der Schaltaktuator mit zwei Übersetzungsverhältnissen betrieben werden kann, nämlich einem ersten Übersetzungsverhältnis, welches zur schnellen Verlagerung des Kolbens eingesetzt wird, bei dem der hydraulische Verstärker nicht in Aktion ist und einem zweiten Übersetzungsverhältnis, bei dem der hydraulische Verstärker zur Steigerung des zweiten Arbeitfluiddrucks im Hydraulikkreis vor dem Schaltaktuator über das Magnetventil freigeschaltet wird und damit zu einer Druckerhöhung in der Kolben-/Zylindereinheit des Schaltaktuators führt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es auch möglich, dass am Ausgang des hydraulischen Verstärkers, an dem das Arbeitsfluid vom zweiten Druck bereitgestellt wird, ein Magnetventil vorgesehen ist, über das die Beaufschlagung der Kolben-/Zylindereinheit mit Arbeitsfluid vom zweiten Druck geschaltet werden kann. Mit diesem schaltbaren Magnetventil kann beispielsweise über einen Schaltpositionssensor die Beaufschlagung der Kolben-/Zylindereinheit des Schaltaktuators mit Arbeitsfluid vom zweiten Druck genau gesteuert werden, um die genaue Positionierung der getriebeinternen Schaltelemente sicherstellen zu können.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Schaltaktuator während einer Verfahrbewegung der Schaltelemente zur Herbeiführung einer Verfahrkraft mit einem Arbeitsfluid mit erstem Druck beaufschlagt werden und während einer Synchronisierung zur Herbeiführung eines Synchronisiermoments mit einem Arbeitsfluid mit einem höheren zweiten Druck. Damit wird erreicht, dass mit einem Kolben mit kleiner wirksamer Fläche in der Kolben-/Zylindereinheit sowohl eine hohe Verfahrgeschwindigkeit erreicht werden kann, da nur wenig Volumenstrom an Arbeitsfluid von der Pumpe bewegt werden muss, um eine entsprechend hohe Verfahrgeschwindigkeit des Kolbens zu erreichen, und andererseits aber auch durch den hydraulischen Verstärker eine auf den Kolben des Schaltaktuators wirkende Drucksteigerung realisiert werden kann, mit dem eine entsprechend hohe Schaltkraft erreicht werden kann.

Damit wird mit dem erfindungsgemäßen Schaltaktuator der Eingangs geschilderte Zielkonflikt gelöst. Der erfindungsgemäße Schaltaktuator ermöglicht eine Verkleinerung der wirksamen Kolbenfläche in der Kolben-/Zylindereinheit. Damit wird mit wenig bewegtem Volumen an Arbeitsfluid eine Verlagerung des Kolbens und damit der getriebeinternen Schaltelemente erreicht. Es muss mit anderen Worten nur eine geringe Menge an Arbeitsfluid bewegt werden, um eine hohe Verfahrgeschwindigkeit der getriebeinternen Schaltelemente zu realisieren.

Wird dagegen eine hohe Schaltkraft benötigt, so sorgt der hydraulische Verstärker dafür, dass der Kolben der Kolben-/Zylindereinheit des Schaltaktuators mit Arbeitsfluid von hohem Druck beaufschlagt wird, sodass auch bei kleiner wirksamen Kolbenfläche hohe Schaltkräfte realisiert werden können und damit das Synchronisierdrehmoment zur Verkürzung der Synchronisierzeit ansteigt.

Die kleine wirksame Kolbenfläche sorgt für eine hohe Verfahrgeschwindigkeit, ohne dass der Volumenstrom im Hydrauliksystem hohe Werte annimmt. Trotz der nur kleinen wirksamen Kolbenfläche werden hohe Schaltkräfte erreicht, da mit dem hydraulischen Verstärker verglichen mit dem im hydraulischen System wirkenden ersten Arbeitsfluiddruck eine Drucküberhöhung ausgangsseitig des hydraulischen Verstärkers erreicht werden kann und mit diesem erhöhten Druck der Kolben des Schaltaktuators beaufschlagt werden kann.

Die Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

1 eine schematische Darstellung eines hydraulischen Verstärkers mit Sperrventil, wie er an einem Schaltaktuator nach der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen kann;

2 eine ebenfalls schematische Darstellung des hydraulischen Verstärkers nach 1 zur Erläuterung seiner Funktionsweise;

3 eine Darstellung des im Hydraulikkreislauf vor dem Schaltaktuator herrschenden Drucks (Ausgangsdruck), aufgetragen über dem im Hydraulikkreis herrschenden Pumpendruck (Eingangsdruck);

4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des hydraulischen Verstärkers mit integriertem Sperrventil;

5 eine schematische Darstellung eines hydraulischen Verstärkers mit vorgeschaltetem Magnetventil und parallelgeschaltetem Sperrventil nach einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung; und

6 eine Darstellung des Ausgangsdrucks aufgetragen über dem Eingangsdruck im Hydraulikkreis vor dem Schaltaktuator bei offenem bzw. geschlossenem Magnetventil nach 5.

1 der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines hydraulischen Verstärkers, wie er einem Schaltaktuator nach der vorliegenden Erfindung vorgeschaltet werden kann.
Mit dem Bezugszeichen 1 wird dabei eine hydraulische Druckerzeugungseinheit (HPU) bezeichnet und mit dem Bezugszeichen 2 ein hydraulisch betätigter Schaltaktuator (GSA). Das Bezugszeichen 3 bezeichnet ein federbelastetes Sperrventil oder auch Rückschlagventil und mit dem Bezugszeichen 4 wird der hydraulische Verstärker bezeichnet. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Tank, der zur Aufnahme und Bereitstellung von Arbeitsfluid dient.
Wenn nun über die hydraulische Druckerzeugungseinheit 1 Arbeitsfluid mit einem ersten Druck bereitgestellt wird und dieser erste Druck kleiner ist als der Druck, bei dem das Sperrventil in Richtung zum Schaltaktuator 2 hin öffnet, so beaufschlagt das Arbeitsfluid vom ersten Druck den hydraulischen Verstärker 4.
Der hydraulische Verstärker 4 weist dabei einen Differenzialdruckkolben 6 auf, der ausgangsseitig federbelastet ist, also im unbelasteten Zustand von einer Feder 7 in der Ausgangsstellung gehalten wird.
Wie es anhand von 2 der Zeichnung ersichtlich ist, beaufschlagt das von der hydraulischen Druckerzeugungseinheit 1 stammende Arbeitsfluid vom ersten Druck den Differenzialdruckkolben 6 eingangsseitig auf der Kolbenfläche 8 (Fläche A_M), die größer ist als die ausgangsseitige Kolbenfläche 9 (Kolbenfläche A_S). Bei der in 2 der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist die Feder 7 als ein Stapel 10 von Membrandruckspeichern ausgebildet, die unter dem Druck aus dem Tank 5 stehen und eine Federkraft F erzeugen.
Am Differenzialdruckkolben 6 stellt sich daher ein Kräftegleichgewicht ein wie folgt: pM·AM – pS·AS – F = m·amit:

p_M: = erster Druck des Arbeitsfluids (Eingangsdruck)
A_M: = mit p_M beaufschlagte Kolbenfläche
p_S: zweiter Druck des Arbeitsfluids (Ausgangsdruck)
A_S: = von p_S beaufschlagte Kolbenfläche
F: = Federkraft
m·a: = Masse des Differenzialdruckkolbens multipliziert mit seiner Beschleunigung

Verglichen mit der Masse des Arbeitsfluids ist die Masse des Differenzialdruckkolbens vernachlässigbar. Da die vom Arbeitsfluid ersten Drucks beaufschlagte Kolbenfläche A_M größer ist als die vom Arbeitsfluid zweiten Drucks beaufschlagte Kolbenfläche A_S wirkt der hydraulische Verstärker 4 als Drucküberhöher, sodass der ausgangsseitig des Differenzialdruckkolbens 4 herrschende Druck p_S größer ist als der eingangsseitig herrschende Druck p_M und zwar nach der folgenden Formel p_S > p_M – p_CV, wobei p_CV: Druckverlust an dem Sperrventil.
Damit kann mit dem hydraulischen Verstärker 4 der vor dem Schaltaktuator herrschende Druck gegenüber dem von der hydraulischen Druckerzeugungseinheit 1 bereitgestelltem Druck p_M deutlich erhöht werden.
Je nachdem, ob der Schaltaktuator mit dem vom hydraulischen Verstärker 4 überhöhten Druck angesteuert wird oder dem von der hydraulischen Druckerzeugungseinheit 1 bereitgestelltem Druck herrscht am Schaltaktuator ein dem Pumpendruck entsprechender Ausgangsdruck oder ein vom hydraulischen Verstärker 4 verstärkter Druck. Diese Beziehung ist in 3 der Zeichnung dargestellt. Während des mit 1 bezeichneten Bereichs steigt der Ausgangsdruck linear mit steigendem Pumpendruck an. Kommt nun der hydraulische Verstärker 4 zum Einsatz, so führt ein weiteres Ansteigen des Pumpendrucks (in 3 mit II bezeichnet) zu einem mit deutlich größerer Steigung steigenden Ausgangsdruck, mit dem dann der Schaltaktuator während der Synchronisierung beaufschlagt werden kann.
4 der Zeichnung zeigt nun eine schematische Darstellung eines hydraulischen Verstärkers nach einer modifizierten Ausführungsform, bei der ein Sperrventil in den Differenzialdruckkolben 12 integriert ist. Das Arbeitsfluid ersten Drucks beaufschlagt mit dem Druck p_M die Kolbenfläche 11 des Differenzialdruckkolbens 12, der ausgangsseitig mit seiner Kolbenfläche 13 das Arbeitsfluid auf das höhere zweite Druckniveau p_S anhebt. Der Differenzialdruckkolben 12 wird ausgangsseitig von einer als Schraubendruckfeder dargestellten Feder 14 beaufschlagt und in seine Ruheposition zurückbewegt, wenn die Kolbenfläche 11 nicht mit dem Druck p_M beaufschlagt wird. In einer Bohrung des Differenzialdruckkolbens 12 befindet sich ein schematisch mit dem Bezugszeichen 15 dargestelltes Sperrventil, welches für eine Entspannung des Arbeitsfluids ersten Drucks in den Tank 5 sorgt, wobei in 4 der Zeichnung ein entsprechender Auslaß mit dem Buchstaben T bezeichnet ist.
5 der Zeichnung nun zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform eines hydraulischen Verstärkers 16, dem ein schaltbares Magnetventil 17 vorgeschaltet ist. Mit dieser Ausführungsform kann durch das Öffnen bzw. Schließen des Magnetventils 17 eine Beaufschlagung des Differenzialdruckkolbens 18 erreicht werden. Dem schaltbaren Magnetventil 17 ist ein weiteres schaltbares Magnetventil 19 zugeordnet, mit dem einerseits ein Ausgang des hydraulischen Verstärkers 16 zum Tank 20 geöffnet bzw. geschlossen werden kann und andererseits auch der im Tank 20 herrschende Druck zu einem Membrandruckspeicher geführt werden kann, der als nicht dargestellte Feder den Differenzialdruckkolben 18 im unbelasteten Zustand in seine Ausgangsposition zurückführt.
6 der Zeichnung zeigt eine Darstellung des Ausgangsdrucks aufgetragen über dem Pumpendruck. Diese Darstellung zeigt dabei den Verlauf des Ausgangsdrucks über dem Pumpendruck bei offenem Magnetventil 17, bei dem der Differenzialdruckkolben dann so beaufschlagt wird, dass der vor dem Schaltaktuator herrschende Ausgangsdruck höher ist als der Pumpendruck (in 6 der Zeichnung ist dies mit III bezeichnet). IV in 6 bezeichnet den Druckverlauf des Ausgangsdrucks über dem Pumpendruck bei geschlossenem Magnetventil 17, der Ausgangsdruck steigt also linear im Verhältnis 1 : 1 mit steigendem Pumpendruck.
Der in 3 mit 1 bezeichnete Verlauf und der in 6 mit IV bezeichnete Verlauf des Ausgangsdrucks über dem Pumpendruck dient einer schnellen Verfahrbewegung des Kolbens in der Kolben-/Zylindereinheit des Schaltaktuators und damit einer schnellen Verfahrbewegung der getriebeinternen Schaltelemente. Damit kann mit nur einem geringen Volumen an Arbeitsfluid eine hohe Verfahrgeschwindigkeit der getriebeinternen Schaltelemente erreicht werden, wobei aufgrund der Möglichkeit, die wirksame Kolbenfläche des Schaltaktuators verringern zu können, ein verglichen mit bekannten Schaltaktuatoren beispielsweise halbierter Volumenstrom zur schnellen Verfahrbewegung der getriebeinternen Schaltelement ausreicht.
Der in 3 mit II und in 6 mit III bezeichnete Verlauf des Ausgangsdrucks über dem Pumpendruck ist dann von Vorteil, wenn mit dem Kolben der Kolben-/Zylindereinheit des Schaltaktuators eine hohe Schaltkraft zur Bereitstellung eines hohen Synchronisierdrehmoments erreicht werden soll. Der hydraulische Verstärker 4, 16 sorgt in beiden Fällen für einen den Kolben mit Arbeitsfluid von hohem zweiten Druck beaufschlagenden hohen Druck, so dass auch bei einem Kolben mit nur kleiner wirksamen Kolbenfläche eine hohe Schaltkraft erreicht werden kann.
Die Möglichkeit der Verkleinerung der wirksamen Kolbenfläche des Schaltaktuators führt zu geringeren Volumenströmen im Hydraulikkreis und damit zu der Möglichkeit, kleinere und schnellere Ventile und kleinere hydraulische Verbindungsbauteile im Hydraulikkreis verwenden zu können. Wenn geringe Verfahrkräfte zur Verfahrbewegung der getriebeinternen Schaltelemente notwendig sind, dann kann der Kolben des Schaltaktuators mit geringeren Volumenströmen schnell bewegt werden und wenn der Schaltaktuator hohe Schaltkräfte bereitstellen muss, dann wird über den hydraulischen Verstärker eine Drucküberhöhung vor dem Schaltaktuator erreicht, d. h. das Arbeitsfluid vor dem Schaltaktuator besitzt ein hohes zweites Druckniveau, während von der hydraulischen Druckerzeugungseinheit nur ein niedrigeres erstes Druckniveau bereitgestellt werden muss.

1: hydraulische Druckerzeugungsein
: heit (HPU)
2: Schaltaktuator (GSA)
3: Sperrventil
4: hydraulischer Verstärker
5: Tank
6: Differenzialdruckkolben
7: Feder
8: Kolbenfläche A_M
9: Kolbenfläche A_S
10: Membrandruckspeicher
11: Kolbenfläche
12: Differenzialdruckkolben
13: Kolbenfläche
14: Feder
15: Sperrventil
16: hydraulischer Verstärker
17: schaltbares Magnetventil
18: Differenzialdruckkolben
19: schaltbares Magnetventil
20: Tank

Claims

Hydraulisch betätigter Schaltaktuator zur Betätigung eines automatisierten Schaltgetriebes, mit mindestens einer Kolben/Zylindereinheit und Mitteln zur Übertragung von Kraft auf getriebeinterne Schaltelemente, gekennzeichnet durch einen mittels Arbeitsfluid mit einem ersten Druck beaufschlagten schaltbaren hydraulischen Verstärker (4, 16), der dem Schaltaktuator vorgeschaltet ist derart, dass ein die Kolben/Zylindereinheit beaufschlagender zweiter Arbeitsfluiddruck zur Erhöhung der Schaltkraft während einer Synchronisierung anhebbar ist.
Hydraulisch betätigter Schaltaktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker (4, 16) einen Differentialdruckkolben (6, 18) besitzt, der eingangsseitig vom Arbeitsfluid ersten Drucks beaufschlagt und ausgangsseitig federbelastet ist und ausgangsseitig den anhebbaren zweiten Arbeitsfluiddruck bereitstellt.
Hydraulisch betätigter Schaltaktuator nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein dem hydraulischen Verstärker (4, 16) parallel geschaltetes Sperrventil (3, 15), welches nach Erreichen eines vorbestimmten Schwellenwerts des ersten Drucks des Arbeitsfluids öffnet.
Hydraulisch betätigter Schaltaktuator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Differentialdruckkolben (18) eine Bohrung aufweist, in der das Sperrventil (15) angeordnet ist.
Hydraulisch betätigter Schaltaktuator nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein dem hydraulischen Verstärker (16) vorgeschaltetes Magnetventil (17), mit dem die Beaufschlagung des hydraulischen Verstärkers (16) mit Arbeitsfluid vom ersten Druck schaltbar ist.
Hydraulisch betätigter Schaltaktuator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgang des hydraulischen Verstärkers, an dem das Arbeitsfluid vom zweiten Druck bereit gestellt ist, mit einem Magnetventil verbunden ist, über das die Beaufschlagung der Kolben/Zylindereinheit mit Arbeitsfluid vom zweiten Druck schaltbar ist.
Verfahren der Ansteuerung eines mit getriebeinternen Schaltelementen gekoppelten hydraulisch betätigten Schaltaktuators mit einem Arbeitsfluiddruck, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltaktuator während einer Verfahrbewegung der Schaltelemente zur Herbeiführung einer Verfahrkraft mit einem Arbeitsfluid mit einem ersten Druck und während einer Synchroni sierung zur Herbeiführung eines Synchronisiermoments mit einem Arbeitsfluid mit einem höheren zweiten Druck beaufschlagt wird.
Verfahren der Ansteuerung eines mit getriebeinternen Schaltelementen gekoppelten hydraulisch betätigten Schaltaktuators nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der höhere zweite Druck mittels eines hydraulischen Verstärkers erzeugt wird, der mit Arbeitsfluid mit einem Druck beaufschlagt wird, der niedriger ist als der zweite Druck.