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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für ein Getriebe
aufweisend eine Druckmittelquelle, eine stromabwärts der Druckmittelquelle angeordnete
Druckbegrenzungseinrichtung, eine stromabwärts der Druckbegrenzungseinrichtung
angeordnete erste und zweite steuerbare Ventileinrichtung, eine
stromabwärts
der Ventileinrichtungen angeordnete Stelleinrichtung zum Verstellen
des Getriebes und eine elektrische Steuerungseinrichtung zum Ansteuern
der steuerbaren Ventileinrichtungen. Die vorliegende Erfindung betrifft
ferner ein Verfahren zur Steuerung eines Getriebes, bei dem die
genannten Ventileinrichtungen in Abhängigkeit von dem Druck innerhalb
der Stelleinrichtung angesteuert werden.
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Aus
der
DE 199 31 973
A1 ist eine solche Einrichtung zum Steuern einer Stelleinrichtung
für ein Getriebe
bekannt. Die bekannte Einrichtung umfasst eine Druckmittelquelle,
die über
eine Versorgungsleitung mit einem Druckbegrenzungsventil verbunden ist.
An das Druckbegrenzungsventil schließen sich zwei parallel angeordnete
und steuerbare Ventileinrichtungen an. Auf die beiden Ventileinrichtungen folgt
wiederum eine Stelleinrichtung zum Verstellen des Getriebes. Die
bekannte Stelleinrichtung weist dabei eine erste Druckmittelkammer
auf, die über
die erste Ventileinrichtung mit Druckmittel versorgbar ist. Ferner
weist die Stelleinrichtung eine zweite Druckmittelkammer auf, die
wiederum über
die zweite Ventileinrichtung mit Druckmittel versorgbar ist. Die
beiden Druckmittelkammern sind durch einen bewegbaren Kolben voneinander
getrennt, an dem eine Kolbenstange angeordnet ist, die als Stellglied
der Stelleinrichtung dient. Das Druckbegrenzungsventil wie auch
die beiden Ventileinrichtungen werden in Abhängigkeit von dem Druck innerhalb
der Druckmittelkammern angesteuert. Um diesen Druck zu ermitteln,
schlägt
die genannte Druckschrift vor, einen Drucksensor innerhalb der Druckmittelleitung
anzuordnen, die sich von dem Druckbegrenzungsventil zu der ersten
bzw. zweiten Ventileinrichtung erstreckt. Der durch den Drucksensor
ermittelte Druck bildet somit die Grundlage zur Ansteuerung des
Druckbegrenzungsventils und der beiden Ventileinrichtungen.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zugrunde, eine besonders einfache und kostengünstige Alternative
zu der bekannten Steuerungsvorrichtung zu schaffen. Der vorliegenden
Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben,
das einfach und sicher durchführbar
ist.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt anhand der in Patentanspruch 1 bzw. 8 angegebenen
Merkmale. Vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung
für ein
Getriebe weist zunächst
eine Druckmittelquelle auf. Unter einer Druckmittelquelle kann beispielsweise
eine Pumpe in Kombination mit einem Druckmittelspeicher verstanden
werden. Als Druckmittel kommen beispielsweise Luft oder Öl in Frage, so
dass es sich um eine pneumatische oder hydraulische Vorrichtung
handeln kann. Stromabwärts
der Druckmittelquelle ist eine Druckbegrenzungseinrichtung angeordnet.
Stromabwärts
bedeutet hier wie auch nachstehend, dass das Druckmittel in diese Richtung
bis zu einer Stelleinrichtung strömen muss, um dort ein Verstellen
zu bewirken. Es ist ferner eine Sensoreinrichtung zur Ermittlung
des Versorgungsdrucks vor der Druckbegrenzungseinrichtung vorgesehen.
Demzufolge kann der Versorgungsdruck zwischen der Druckmittelquelle
einerseits und der Druckbegrenzungseinrichtung andererseits gemessen
werden. Stromabwärts
der Druckbegrenzungseinrichtung ist ferner eine erste steuerbare
Ventileinrichtung und eine zweite steuerbare Ventileinrichtung angeordnet.
Bei den Ventileinrichtungen kann es sich beispielsweise um Magnetventile
handeln. Stromabwärts
der Ventileinrichtungen ist eine Stelleinrichtung zum Verstellen
des Getriebes vorgesehen. Die Stelleinrichtung weist eine erste
Druckmittel kammer und eine zweite Druckmittelkammer auf, wobei die
Druckmittelkammern durch einen bewegbaren Kolben voneinander getrennt
sind. Der bewegbare Kolben bzw. eine hieran befestigte Kolbenstange
kann somit als Stellglied zum Verstellen des Getriebes fungieren. Die
Stelleinrichtung kann hierbei beispielsweise der Wahl der Schaltgasse,
der Schaltung von Gangstufen oder dem Verstellen von Zahnrädern in
dem Getriebe dienen. Die erste Druckmittelkammer ist mit der ersten
steuerbaren Ventileinrichtung verbunden, wohingegen die zweite Druckmittelkammer
mit der zweiten steuerbaren Ventileinrichtung verbunden ist. Die
Steuerungsvorrichtung umfasst ferner eine elektrische Steuerungseinrichtung
zum Ansteuern der steuerbaren Ventileinrichtungen. Erfindungsgemäß ist ferner
eine Verbrauchserfassungseinrichtung zum Erfassen des Druckmittelverbrauchs
vorgesehen. Unter dem Druckmittelverbrauch ist hierbei jedoch nicht
der tatsächliche
Verbrauch sondern vielmehr die durchströmende Druckmittelmenge zu verstehen, die
zur Durchführung
verschiedener Schaltbewegungen innerhalb des Getriebes erforderlich
ist. Die Steuerungsvorrichtung umfasst ferner eine Berechnungseinrichtung,
mit deren Hilfe ein für
den Druck in den Druckmittelkammern repräsentatives Drucksignal aus
dem ermittelten Versorgungsdruck, den bekannten Eigenschaften der
Druckbegrenzungseinrichtung und dem erfassten Druckmittelverbrauch
berechnet werden kann. Die Steuerungseinrichtung kann dann wenigstens
eine der Ventileinrichtungen in Abhängigkeit von dem berechneten
Drucksignal ansteuern.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung
ist die Druckbegrenzungseinrichtung ein Druckbegrenzungsventil.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung kann
auch die Druckbegrenzungseinrichtung durch die Steuerungseinrichtung
in Abhängigkeit
von dem berechneten Drucksignal angesteuert werden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung
weist die Verbrauchserfassungseinrichtung zum Erfassen des Druckmittelverbrauchs
eine Zähleinrichtung
zum Bestimmen der Anzahl der durchgeführten Schaltbewegungen auf,
wobei der Druckmittelverbrauch anhand der Anzahl der durchgeführten Schaltbewegungen
ermittelt werden kann. So ist beispielsweise der Druckmittelverbrauch
bei einzelnen Schaltbewegungen bekannt, so dass hieraus einfach der
gesamte Druckmittelverbrauch über
einen gewissen Zeitraum berechnet werden kann.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung
weist die erste Ventileinrichtung einen Druckmitteleingang, einen
mit der ersten Druckmittelkammer verbundenen Druckmittelausgang
und einen Druckmittelauslass auf. Ferner weist die zweite steuerbare
Ventileinrichtung eine Druckmitteleingang, einen mit der zweiten Druckmittelkammer
verbundenen Druckmittelausgang und einen Druckmittelauslass auf.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung ist
der Druckmitteleingang mit der Druckbegrenzungseinrichtung verbunden
und/oder der Druckmittelauslass mit einer Druckmittelsenke verbunden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung ist
die erste Druckmittelkammer mit Hilfe der ersten steuerbaren Ventileinrichtung
wahlweise mit der Druckmittelquelle oder der Druckmittelsenke verbindbar,
während
die zweite Druckmittelkammer mit Hilfe der zweiten steuerbaren Ventileinrichtung
wahlweise mit der Druckmittelquelle oder der Druckmittelsenke verbunden
werden kann.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Steuerung eines Getriebes umfasst die Verfahrensschritte Bereitstellen
einer Steuerungsvorrichtung für
ein Getriebe mit einer Druckmittelquelle, einer stromabwärts der
Druckmittelquelle angeordneten Druckbegrenzungseinrichtung, einer
stromabwärts
der Druckbegrenzungseinrichtung angeordneten ersten und zweiten
steuerbaren Ventileinrichtung und einer stromabwärts der Ventileinrichtungen
angeordneten Stelleinrichtung zum Verstellen des Getriebes mit einer
ersten Druckmittelkammer, die mit der ersten steuerbaren Ventileinrichtung
verbunden ist, und einer zweiten Druckmittelkammer, die mit der
zweiten steuerbaren Ventileinrichtung verbunden ist, wobei die Druckmittelkammern
durch ein bewegbaren Kolben voneinander getrennt sind, Ermitteln
des Versorgungsdrucks vor der Druckbegrenzungseinrichtung, Erfassen
des Druckmittelverbrauchs, Berechnen eines für den Druck in den Druckmittelkammern
repräsentativen
Drucksignals aus dem ermittelten Versorgungsdruck, den bekannten
Eigenschaften der Druckbegrenzungseinrichtung und dem erfassten Druckmittelverbrauch
und Ansteuern wenigstens einer der Ventileinrichtungen und/oder
der Druckbegrenzungseinrichtung in Abhängigkeit von dem berechneten
Drucksignal.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
umfasst der Verfahrensschritt des Erfassens des Druckmittelverbrauchs die
weiteren Verfahrenschritte Bestimmen der Anzahl der durchgeführten Schaltbewegungen
und Ermitteln des Druckmittelverbrauchs aus der Anzahl der Schaltbewegungen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand einer beispielhaften Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die zugehörige
Zeichnung näher
erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung.
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Die
einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung 1 für ein Getriebe. Die
Steuerungsvorrichtung 1 weist zunächst eine Druckmittelquelle 2 auf,
die sowohl eine Druckmittelpumpe 3 als auch einen Druckmittelspeicher 4 umfasst.
Als Druckmittel kommen beispielsweise Luft oder Öl in Frage. Die Druckmittel pumpe 3 ist
an ihrem ansaugseitigen Ende mit einer Druckmittelleitung 5 verbunden,
deren Ende in eine Druckmittelsenke 6 ragt. An das andere
Ende der Druckmittelpumpe 3 schließt sich die Versorgungsleitung 7 an, an
der auch der Druckmittelspeicher 4 vorgesehen ist.
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Stromabwärts der
Druckmittelquelle 2 schließt sich eine Druckbegrenzungseinrichtung 8 an die
Versorgungsleitung 7 an. Die Druckbegrenzungseinrichtung 8 umfasst
dabei ein Druckbegrenzungsventil 9, das als 2/2-Wegeventil
ausgebildet ist. Das Druckbegrenzungsventil 9 hat dabei
einen Druckmitteleingang 10, der mit der Versorgungsleitung 7 verbunden
ist, und einen Druckmittelausgang 11. Die Steuerung des
Druckbegrenzungsventils 9 erfolgt in der vorliegenden Ausführungsform über einen
Elektromagneten 12, der über eine Steuerleitung 13 mit
einer später
zu erläuternden
elektrischen Steuerungseinrichtung 14 ansteuerbar ist.
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An
den Druckmittelausgang 11 des Druckbegrenzungsventils 9 schließt sich
eine weitere Druckmittelleitung 15 an, die sich in zwei
weitere Druckmittelleitungen 16 und 17 aufspaltet.
Während
die eine Druckmittelleitung 16 zu einer ersten steuerbaren Ventileinrichtung 18 führt, führt die
andere Druckmittelleitung 17 zu einer baugleichen zweiten
steuerbaren Ventileinrichtung 19. Die Ventileinrichtungen 18, 19 sind
jeweils als 3/2-Wegeventil ausgebildet und können über einen Elektromagneten 20, 21 verstellt werden,
der über
eine Steuerleitung 22, 23 mit der elektrischen
Steuerungseinrichtung 14 verbunden ist. Jede der beiden
Ventileinrichtungen 18, 19 weist einen Druckmitteleingang 24, 25 auf,
der mit der Druckmittelleitung 16, 17 verbunden
ist. Ferner weist jede steuerbare Ventileinrichtung 18, 19 einen
Druckmittelauslass 26, 27 auf, der über weitere
Druckmittelleitungen 28, 29, 30 mit der
Druckmittelsenke 6 verbunden ist. Die steuerbaren Ventileinrichtungen 18, 19 weisen
ferner einen Druckmittelausgang 31, 32 auf, der über eine
weitere Druckmittelleitung 33, 34 zu einer stromabwärtigen Stelleinrichtung 35 zum Verstellen
des Getriebes führt.
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Die
Stelleinrichtung 35 umfasst einen doppeltwirkenden Zylinder 36,
in dem ein bewegbarer Kolben 37 angeordnet ist. An dem
bewegbaren Kolben 37 ist eine Kolbenstange 38 angeordnet,
die aus dem Zylinder 36 herausragt und somit als Stellglied zum
Verstellen des Getriebes geeignet ist. Der Kolben 37 unterteilt
den Innenraum in dem Zylinder 36 in eine erste Druckmittelkammer 39 und
eine zweite Druckmittelkammer 40. Dabei ist die erste Druckmittelkammer 39 über die
Druckmittelleitung 33 mit dem Druckmittelausgang 31 der
ersten Ventileinrichtung 18 verbunden, während die
zweite Druckmittelkammer 40 über die Druckmittelleitung 34 mit
dem Druckmittelausgang 32 der zweiten Ventileinrichtung 19 verbunden
ist. Um die Druckmittelkammern 39, 40 mit Druckmittel
zu füllen
oder zu entleeren, müssen lediglich
die beiden Ventileinrichtungen 18, 19 und das
Druckbegrenzungsventil 9 von der elektrischen Steuerungseinrichtung 14 über die
entsprechenden Steuerleitungen 13, 22, 23 angesteuert
werden.
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Die
Steuerungsvorrichtung 1 weist ferner eine Sensoreinrichtung 41 zur
Ermittlung des Versorgungsdrucks vor der Druckbegrenzungseinrichtung 8 auf.
Die Sensoreinrichtung 41 ermittelt demzufolge den Versorgungsdruck
innerhalb der Versorgungsleitung 7 zwischen der Druckmittelquelle 2 einerseits und
der Druckbegrenzungseinrichtung 8 andererseits. Zu diesem
Zweck weist die Sensoreinrichtung 41 einen Drucksensor 42 auf,
der den Druck innerhalb der Versorgungsleitung 7 misst
und ein entsprechendes Signal über
eine Messleitung 43 an eine Berechnungseinrichtung 44 übermitteln
kann. Es ist ferner eine Verbrauchserfassungseinrichtung 45 zum Erfassen
des Druckmittelverbrauchs vorgesehen. Die Verbrauchserfassungseinrichtung 45 umfasst
dabei eine Zähleinrichtung 46,
mit deren Hilfe die Anzahl der durchgeführten Schaltbewegungen bestimmt
werden können.
Dies ist durch die Messleitung 47 angedeutet. Die Verbrauchserfassungseinrichtung 45 kann
nun anhand der Anzahl der durchgeführten Schaltbewegungen den
Druckmittelverbrauch ermitteln und über die Signalleitung 48 an
die Berechnungseinrichtung 44 weitergeben. Die Berechnungseinrichtung 44 ist
derart ausgelegt, dass diese ein für den Druck in den Druckmittelkammern 39, 40 repräsentatives
Drucksignal aus dem ermittelnden Versorgungsdruck in der Versorgungsleitung, den
bekannten Eigenschaften der Druckbegrenzungseinrichtung 8 und
dem erfassten Druckmittelverbrauch berechnen kann. Ein entsprechendes
für den
Druck in den Druckmittelkammern 39, 40 repräsentatives
Drucksignal kann dann über
die Signalleitung 49 an die elektrische Steuerungseinrichtung weiter
gegeben werden.
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Nachstehend
wird das der dargestellten Steuerungsvorrichtung zugrunde liegende
Verfahren erläutert.
Es sei angenommen, dass der bewegbare Kolben 37 von der
in der Figur gezeigten Position nach links verschoben werden soll,
also in Richtung der Druckmittelkammer 39, um das Getriebe
mit Hilfe der Kolbenstange 38 zu verstellen. Während des
Verschiebens des bewegbaren Kolbens 37 ist es wünschenswert,
dass dieser phasenweise mit unterschiedlicher Kraft betätigt wird.
Dies soll über
das Druckbegrenzungsventil 9 der Druckbegrenzungseinrichtung 8 erzielt
werden.
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Um
den Kolben 37 zu verschieben, ergeht zunächst ein
Steuersignal über
die Steuerleitung 23 an den Elektromagneten 21 der
Ventileinrichtung 19, so dass diese eine Verbindung zwischen
der Druckmittelquelle 2 einerseits und der zweiten Druckmittelkammer 40 andererseits
herstellt. Somit kann das Druckmittel in die zweite Druckmittelkammer 40 eindringen
und den Kolben 37 nach links verschieben, wobei das in
der ersten Druckmittelkammer 39 befindliche Druckmittel über die
Ventileinrichtung 18 bis zur Druckmittelsenke 6 gelangt.
Um nun die auf den Kolben 37 wirkende Kraft zu variieren,
steuert die Steuerungseinrichtung 14 das Druckbegrenzungsventil 9 über die
Steuerleitung 13 in entsprechender Weise an. Dies erfolgt
dabei in Abhängigkeit
von einem berechneten Drucksignal, dass für den Druck in den Druckmittelkammern 39, 40 repräsentativ
ist. Das Verfahren bzw. die Vorrichtung verwendet somit ein berechnetes
Drucksignal und nicht etwa den tatsächlich innerhalb der Druckmittelkammern 39, 40 ermittelten
Druck. Hierdurch können
zusätzliche Drucksensoren,
wie beispielsweise ein Drucksensor zwischen der Druckbe grenzungseinrichtung 8 einerseits
und den steuerbaren Ventileinrichtungen 18, 19 andererseits,
eingespart werden.
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Die
Berechnung des genannten Drucksignales erfolgt hierbei in der Berechnungseinrichtung 44. Als
Grundlage der Berechnung dient hierbei der durch die Sensoreinrichtung 41 ermittelte
Versorgungsdruck in der Versorgungsleitung 7 sowie der durch
die Verbrauchserfassungseinrichtung 45 erfasste Druckmittelverbrauch.
Ferner werden der Berechnung die bekannten Eigenschaften der Druckbegrenzungseinrichtung 8 zugrunde
gelegt, wie beispielsweise deren Kennlinie. So kann beispielsweise über Steuerleitung 13 ein
moduliertes Signal auf den Elektromagneten 12 des Druckbegrenzungsventils 9 gegeben
werden, so dass die Druckbegrenzungseinrichtung 8 wechselweise
in ihre Schließstellung
und ihre Offenstellung gelangt, wobei die Dauer der Schließstellung
und die Dauer der Offenstellung der Druckbegrenzungseinrichtung 8 entsprechend
dem Signal der elektrischen Steuerungseinrichtung 14 kürzer oder
länger
ist. Auf diese Weise kann der Druckanstieg in der zweiten Druckmittelkammer 40 und
somit die Stellgeschwindigkeit der Kolbenstange 38 beeinflusst
werden, wobei dies in Abhängigkeit von
dem berechneten Drucksignal erfolgt.
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- 1
- Steuerungsvorrichtung
- 2
- Druckmittelquelle
- 3
- Druckmittelpumpe
- 4
- Druckmittelspeicher
- 5
- Druckmittelleitung
- 6
- Druckmittelsenke
- 7
- Versorgungsleitung
- 8
- Druckbegrenzungseinrichtung
- 9
- Druckbegrenzungsventil
- 10
- Druckmitteleingang
- 11
- Druckmittelausgang
- 12
- Elektromagnet
- 13
- Steuerleitung
- 14
- Elektrische
Steuerungseinrichtung
- 15
- Druckmittelleitung
- 16
- Druckmittelleitung
- 17
- Druckmittelleitung
- 18
- Erste
Ventileinrichtung
- 19
- Zweite
Ventileinrichtung
- 20
- Elektromagnet
- 21
- Elektromagnet
- 22
- Steuerleitung
- 23
- Steuerleitung
- 24
- Druckmitteleingang
- 25
- Druckmitteleingang
- 26
- Druckmittelauslass
- 27
- Druckmittelauslass
- 28
- Druckmittelleitung
- 29
- Druckmittelleitung
- 30
- Druckmittelleitung
- 31
- Druckmittelausgang
- 32
- Druckmittelausgang
- 33
- Druckmittelleitung
- 34
- Druckmittelleitung
- 35
- Stelleinrichtung
- 36
- Zylinder
- 37
- Kolben
- 38
- Kolbenstange
- 39
- Erste
Druckmittelkammer
- 40
- Zweite
Druckmittelkammer
- 41
- Sensoreinrichtung
- 42
- Drucksensor
- 43
- Messleitung
- 44
- Berechnungseinrichtung
- 45
- Verbrauchserfassungseinrichtung
- 46
- Zähleinrichtung
- 47
- Messleitung
- 48
- Signalleitung
- 49
- Signalleitung