DE102006058913A1

DE102006058913A1 - Steuerungsvorrichtung für ein Getriebe

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Publication number: DE102006058913A1
Application number: DE200610058913
Authority: DE
Inventors: Kai Dipl.-Ing. Heinrich; Markus Dipl.-Ing. Ulbricht; Henrik Dipl.-Ing. Schuh; Manfred Dipl.-Ing. Vetter; Klaus Wöhr; Gerhard Dipl.-Ing. Birkenmaier; Frank Dipl.-Ing. Gessler; Bernhard Walter; Andreas Dipl.-Ing. Graf; Hubert Dipl.-Ing. König; Josef Dipl.-Ing. Bader; Gerhard Dipl.-Ing. Höring; Kim Führer; Karl-Fritz Dipl.-Ing. Heinzelmann; Mario Dipl.-Ing. Steinborn; Ludger Dipl.-Ing. Ronge
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-12-13
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2008-06-19
Also published as: WO2008071567A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für ein Getriebe mit einer Druckmittelquelle (2), einer mit der Druckmittelquelle (2) verbundenen ersten und zweiten steuerbaren Ventileinrichtung (43, 44), einer Stelleinrichtung (29) zum Verstellen des Getriebes mit einer ersten Druckmittelkammer (34), die mit der ersten steuerbaren Ventileinrichtung (34) verbunden ist, und einer zweiten Druckmittelkammer (35), die mit der zweiten steuerbaren Ventileinrichtung (44) verbunden ist, wobei die Druckmittelkammern (34, 35) durch einen bewegbaren Kolben (32) voneinander getrennt sind, der von einer ersten Stellung über eine Zwischenstellung in eine zweite Stellung bewegt werden kann, und einer Steuerungseinrichtung (17) zum Steuern der steuerbaren Ventileinrichtungen (43, 44). Erfindungsgemäß steht die Steuerungseinrichtung (17) derart mit den steuerbaren Ventileinrichtungen (43, 44) in Wirkverbindung, dass die jeweiligen Drücke innerhalb der Druckmittelkammern (34, 35) unabhängig voneinander veränderbar sind, so dass der Kolben (42) in die Zwischenstellung gebracht und dort gehalten werden kann. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Getriebe mit einer solchen Steuerungsvorrichtung (42) sowie ein Verfahren zur Steuerung eines Getriebes.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für ein Getriebe aufweisend eine Druckmittelquelle, mit der Druckmittelquelle verbundene erste und zweite steuerbare Ventileinrichtungen, eine Stelleinrichtung zum Verstellen des Getriebes und eine Steuerungseinrichtung zum Steuern der steuerbaren Ventileinrichtungen. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Getriebe mit einer solchen Steuerungsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Steuerung eines Getriebes.
Die DE 103 47 493 A1 offenbart ein Fahrzeuggetriebe mit einer Steuerungsvorrichtung, die eine Stelleinrichtung zum Verstellen des Getriebes aufweist. Die bekannte Stelleinrichtung umfasst einen Betätigungszylinder, in dem ein Kolben in Längsrichtung geführt ist, wobei sich eine Kolbenstange in Form einer Schaltstange aus dem Betätigungszylinder erstreckt. Der Betätigungszylinder umfasst dabei einen ersten und einen zweiten Zylinderteil, wobei der erste Zylinderteil von einem Bereich einer Anschlussplatte gebildet ist, die dem Anschließen einer Kupplungseinrichtung an das Fahrzeuggetriebe dient.
Aus der DE 199 31 973 A1 ist eine weitere Steuerungsvorrichtung für ein Getriebe bekannt. Die offenbarte Steuerungsvorrichtung 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 ge trennt, an dem eine Kolbenstange angeordnet ist, die als Stellglied der Stelleinrichtung dient. Die Druckschrift schlägt vor, die steuerbaren Ventileinrichtungen in Abhängigkeit von dem innerhalb der Druckmittelkammern ermittelten Druck anzusteuern. Die Stelleinrichtung kann durch Druckbeaufschlagung der ersten Druckmittelkammer und Entleerung der zweiten Druckmittelkammer von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung bewegt werden.
Bei den bekannten Steuerungsvorrichtungen für ein Getriebe sind die Stelleinrichtungen besonders aufwendig konstruiert. So sind beispielsweise bei einer Stelleinrichtung, deren Kolben in eine erste Stellung, eine Zwischenstellung und eine zweite Stellung verschoben werden kann, mindestens zwei Schleppkolben an dem eigentlichen Kolben erforderlich, um den Kolben in die Zwischenstellung zu bringen, wenn in beiden Druckmittelkammern derselbe Druck herrscht. Erst durch den Einsatz zweier Schleppkolben ist es nämlich möglich, den Kolbendurchmesser auf den beiden Seiten des Kolbens frei zu wählen, wodurch sich eine größere gestalterische Freiheit für den Entwickler ergibt.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungsvorrichtung für ein Getriebe zu schaffen, deren Stelleinrichtung einerseits besonders einfach aufgebaut sein kann und andererseits einen größeren Gestaltungsspielraum des Entwicklers ermöglicht. Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe mit einer solchen vorteilhaften Steuerungsvorrichtung zu schaffen. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines Getriebes anzugeben.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt anhand der in Patentanspruch 1, 16 bzw. 17 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für ein Getriebe. Die Steuerungsvorrichtung weist eine Druckmittelquelle auf. Unter der 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 Steuerungsvorrichtung handeln kann. Mit der Druckmittelquelle sind eine erste und zweite steuerbare Ventileinrichtung verbunden. Bei den Ventileinrichtungen kann es sich beispielsweise um Magnetventile handeln. Die Steuerungsvorrichtung umfasst ferner eine 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. Die Druckmittelkammern sind durch einen bewegbaren Kolben voneinander getrennt, der von einer ersten Stellung über eine Zwischenstellung in eine zweite Stellung bewegt werden kann. Der bewegbare Kolben bzw. eine hieran befestigte Kolbenstange kann somit als Stellglied zum Verstellen des Getriebes fungieren. Durch die drei möglichen Stellungen kann ein Getriebe dank der Steuerungsvorrichtung beispielsweise in eine erste Schaltstellung, in eine Neutralstellung und eine zweite Schaltstellung geschaltet werden. Dabei kann die Stelleinrichtung beispielsweise der Wahl der Schaltgasse oder dem Verstellen der Zahnräder in dem Getriebe dienen. Die Steuerungsvorrichtung umfasst ferner eine Steuerungseinrichtung zum Steuern der steuerbaren Ventileinrichtungen, wobei die Steuerungseinrichtung vorzugsweise als elektrische Steuerungseinrichtung ausgebildet ist. Erfindungsgemäß steht die Steuerungseinrichtung derart mit den steuerbaren Ventileinrichtungen in der Verbindung, dass die jeweiligen Drücke innerhalb der Druckmittelkammern unabhängig voneinander verändert werden können, so dass der Kolben sowohl in die Zwischenstellung gebracht werden kann als auch in der Zwischenstellung gehalten werden kann. Letzteres kann beispielsweise durch entsprechende Modulation des Drucks innerhalb der Druckmittelkammern erreicht werden, so dass ein Kräftegleichgewicht erzielt ist.
Die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung hat im Gegensatz zum Stand der Technik den Vorteil, dass die Stelleinrichtung nicht mehr zwei Schleppkolben aufweisen muss, um den Kolben bei unterschiedlichen Zylinderdurchmessern auf beiden Seiten in eine Zwischenstellung bzw. Mittelstellung zu bringen. Vielmehr kann der Kolben wie auch die gesamte Stelleinrichtung auf Seiten der ersten Druckmittelkammer anders aufgebaut sein als auf Seiten der zweiten Druckmittelkammer, wobei die Zwischenstellung erreicht wird, indem der Druck in der ersten Druckmittelkammer und der Druck in der zweiten Druckmittelkammer entsprechend verändert bzw. moduliert wird. Der Entwickler der Stelleinrichtung hat somit einen größeren Spielraum bei der Gestaltung derselben.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung weist der Kolben eine der ersten Druckmittelkammer zugewandte Wirkfläche und eine der zweiten Druckmittelkammer zugewandte Wirkfläche auf. Unter der Wirkfläche sind zusammengefasst diejenigen Flächen auf der jeweiligen Kolbenseite zu verstehen, die durch ihre Gestaltung eine Verschiebung des Kolbens in dessen Bewegungsrichtung bewirken würden, wenn ein Druck auf diese Flächen wirkt. In der Zwischenstellung des Kolbens wirkt die Steuerungseinrichtung derart mit den steuerbaren Ventileinrichtungen zusammen, dass der Druck in der ersten Druckmittelkammer derart auf die der ersten Druckmittelkammer zugewandte Wirkfläche und der Druck in der zweiten Druckmittelkammer derart auf die der zweiten Druckmittelkammer zugewandte Wirkfläche abgestimmt ist, dass der Kolben durch ein Kräftegleichgewicht in der Zwischenstellung gehalten ist. So könnte beispielsweise die der ersten Druckmittelkammer zugewandte Wirkfläche größer als die der zweiten Druckmittelkammer zugewandte Wirkfläche sein. In diesem Fall müsste der Druck in der ersten Druckmittelkammer entsprechend kleiner als der Druck in der zweiten Druckmittelkammer gewählt sein, um ein Kräftegleichgewicht zu erzielen, das den Kolben in der Zwischenstellung hält.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung sind die beiden Wirkflächen des Kolbens derart ausgebildet, dass bei Druckgleichheit in den Druckmittelkammern ein Kräfteungleichgewicht besteht. Dies bedeutet, dass der Kolben auf seinen beiden Seiten ganz unterschiedlich gestaltete Wirkflächen haben kann, so dass dem Entwickler eine größere Gestaltungsfreiheit bei der Auslegung der Steileinrichtung für die Steuerungsvorrichtung zur Verfügung steht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung ist die der ersten Druckmittelkammer zugewandte Wirkfläche des Kolbens daher größer oder kleiner als die der zweiten Druckmittelkammer zugewandte Wirkfläche des Kolbens.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung kann die erste Druckmittelkammer mit Hilfe der ersten steuerbaren Ventileinrichtung wahlweise mit der Druckmittelquelle oder einer Druckmittelsenke verbunden werden. Entsprechend kann die zweite Druckmittelkammer mit Hilfe der zweiten steuerbaren Ventileinrichtung wahlweise mit der Druckmittelquelle oder der Druckmitteisenke verbunden werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung weist die erste und/oder zweite steuerbare Ventileinrichtung ein 3/2-Wegeventil zum Ein- und Auslassen des Druckmittels in die erste bzw. zweite Druckmittelkammer auf. Die 3/2-Wegeventile haben sich in der Praxis bewährt und können beispielsweise als Magnetventil ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung weist die erste und/oder zweite steuerbare Ventileinrichtung ein Einlassventil zum Einlassen und ein Auslassventil zum Auslassen des Druckmittels in die bzw. aus der jeweiligen Druckmittelkammer auf. Im Gegensatz zu den 3/2-Wegeventil ist somit jeweils ein Ventil mehr vorgesehen, jedoch kann hierdurch auch eine Ventilstellung erreicht werden, bei der sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil geschlossen ist. Hierdurch kann ein in der jeweiligen Druckmittelkammer erzeugter Druck sicher gehalten werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung ist daher das Einlassventil und/oder Auslassventil ein 2/2-Wegeventil.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung ist eine Druckermittlungseinrichtung zur Ermittlung des Drucks innerhalb der ersten und zweiten Druckmittelkammer vorgesehen. Die Druckermittlungseinrichtung kann beispielsweise entsprechende Drucksensoren in den Druckmittelkammern oder in zuführenden Leitungen aufweisen. Der ermittelte Druck kann beispielsweise als Grundlage für die Steuerung durch die Steuerungseinrichtung dienen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung ist ferner eine Positionsermittlungseinrichtung zur Ermittlung der Position des Kolbens vorgesehen. Auch hier kann die ermittelte Position des Kolbens, die beispielsweise über Weg- oder Positionssensoren ermittelt werden kann, als Grundlage für die Steuerung der steuerbaren Ventileinrichtungen dienen.
Aus diesem Grunde können die steuerbaren Ventileinrichtungen in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung in Abhängigkeit von dem ermittelten Druck innerhalb der Druckmittelkammern und der ermittelten Position des Kolbens durch die Steuerungseinrichtung gesteuert werden.
Um die durch die Steuerungsvorrichtung erzielten konstruktiven Vorteile voll auszuschöpfen, ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung an dem Kolben ferner lediglich ein Schleppkolben vorgesehen, dessen Wirkfläche der ersten Druckmittelkammer zugewandt ist. Dank der Steuerung kann also auf einen zweiten Schleppkolben verzichtet werden, während die Zwischenstellung des Kolbens jedoch sicher erreicht und gehalten werden kann. Die Bauform einer solchen Stelleinrichtung ist wesentlich kürzer und die Anzahl der Bauteile ist reduziert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung sind die Wirkfläche des Schleppkolbens und die der ersten Druckmittelkammer zugewandte Wirkfläche des Kolbens zusammen größer als die der zweiten Druckmittelkammer zugewandte Wirkfläche des Kolbens. Dies hat zur Folge, dass bei einer Druckgleichheit zwischen erster und zweiter Druckmittelkammer der Schleppkolben und der Kolben zunächst in Richtung der zweiten Druckmittelkammer verschoben werden bis der Schleppkolben beispielsweise an einem Anschlag anschlägt. Unter einem Schleppkolben ist hierbei ein Kolben zu verstehen, der relativ zu dem eigentlichen Kolben verschoben werden kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die der ersten Druckmittelkammer zugewandte Wirkfläche des Kolbens kleiner als die der zweiten Druckmittelkammer zugewandte Wirkfläche des Kolbens. Sind nun, wie zuvor beschrieben, Schleppkolben und Kolben in Richtung der zweiten Druckmittelkammer verschoben, so wirkt bei weiterhin bestehender Druckgleichheit zwischen erster und zweiter Druckmittelkammer eine größere Kraft in Richtung der ersten Druckmittelkammer auf den Kolben ein, so dass der Kolben zusammen mit dem Schleppkolben sicher in der Zwischenstellung gehalten ist, wenn Druckgleichheit zwischen der ersten und zweiten Druckmittelkammer besteht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung sind die steuerbaren Ventileinrichtungen mittels eines von der Steuerungseinrichtung ausgesandten pulsbreitenmodulierten Steuersignals steuerbar.
Das erfindungsgemäße Getriebe weist eine Steuerungsvorrichtung der zuvor beschriebenen Art auf.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines Getriebes umfasst die Verfahrensschritte: Bereitstellen einer Steuerungsvorrichtung für ein Getriebe mit einer Stelleinrichtung zum Verstellen des Getriebes mit einer ersten Druckmittelkammer und einer zweiten Druckmittelkammer, wobei die Druckmittelkammern durch einen bewegbaren Kolben voneinander getrennt sind, der von einer ersten Stellung über eine Zwischenstellung in eine zweite Stellung bewegt werden kann, und Verändern der Drücke innerhalb der Druckmittelkammern unabhängig voneinander, so dass der Kolben in die Zwischenstellung gebracht und in der Zwischenstellung gehalten wird. Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die o. g. Vorteile der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung verwiesen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung eines Getriebes werden die Drücke innerhalb der Druckmittelkammern verändert, bis der Kolben durch ein Kräftegleichgewicht in der Zwischenstellung gehalten ist. Dies bedeutet, dass der Kolben seitens der ersten Druckmittelkammer mit einer Kraft beaufschlagt wird, während auf Seiten der zweiten Druckmittelkammer eine zweite Kraft auf den Kolben einwirkt, wobei sich diese Kräfte gegenseitig ausgleichen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung eines Getriebes werden ferner die Verfahrensschritte Ermitteln des Drucks in der ersten und zweiten Druckmittelkammer, Ermitteln der Position des Kolbens und Verändern der Drücke in den Druckmittelkammern in Abhängigkeit von dem ermittelten Druck in der ersten und zweiten Druckmittelkammer und der ermittelten Position des Kolbens durchgeführt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung für ein Getriebe,
2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung für ein Getriebe und
3 eine teilweise Seitenansicht einer möglichen Stelleinrichtung für die Steuerungsvorrichtungen von 1 und 2 in geschnittener Darstellung.
1 zeigt eine erste 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 Druckmittelpumpe 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 eine Versorgungsleitung 7 an, an der auch der Druckmittelspeicher 4 vorgesehen ist. Die Versorgungsleitung 7 verzweigt sich an einem Verzweigungspunkt 8 in zwei Versorgungsteilleitungen 9, 10. Über die Versorgungsteillei tung 9 ist eine erste steuerbare Ventileinrichtung 11 mit der Druckmittelquelle 2 verbunden, während eine zweite steuerbare Ventileinrichtung 12 über die Versorgungsteilleitung 10 mit der Druckmittelquelle 2 verbunden ist. Die erste und die zweite steuerbare Ventileinrichtung 11, 12 sind jeweils von einem 3/2-Wegeventil gebildet. Die genannten Ventileinrichtungen 11, 12 können über einen Elektromagneten 13, 14 verstellt werden, der über eine Steuerleitung 15, 16 mit einer elektrischen Steuerungseinrichtung 17 verbunden ist. Jede der beiden Ventileinrichtungen 11, 12 weist einen Druckmitteleingang 18, 19 auf, der mit der Versorgungsteilleitung 9, 10 verbunden ist. Ferner weist jede steuerbare Ventileinrichtung 11, 12 einen Druckmittelauslass 20, 21 auf, der über Auslassleitungen 22, 23, 24 mit der Druckmittelsenke 6 verbunden ist. Die steuerbaren Ventileinrichtungen 11, 12 weisen ferner einen Druckmittelausgang 25, 26 auf, der über weitere Versorgungsteilleitungen 27, 28 zu einer Stelleinrichtung 29 zum Verstellen des Getriebes führt.
Die Stelleinrichtung 29 umfasst einen doppelt wirkenden Zylinder 30, in dem ein in Längsrichtung 31 bewegbarer Kolben 32 angeordnet ist. An dem bewegbaren Kolben 32 ist eine Kolbenstange 33 angeordnet, die sich in Längsrichtung des Zylinders 30 erstreckt und aus diesem herausragt. Somit ist die Kolbenstange 33 als Stellglied zum Verstellen des Getriebes geeignet. Der Kolben 32 unterteilt den Innenraum des Zylinders 30 in eine erste Druckmittelkammer 34 und eine zweite Druckmittelkammer 35. Dabei ist die erste Druckmittelkammer 34 über die Versorgungsteilleitung 27 mit dem Druckmittelausgang 25 der ersten steuerbaren Ventileinrichtung 11 verbunden, während die zweite Druckmittelkammer 35 über die Versorgungsteilleitung 28 mit dem Druckmittelausgang 26 der zweiten steuerbaren Ventileinrichtung 12 verbunden ist. Der Kolben 32 kann durch entsprechende Druckbeaufschlagung der Druckmittelkammern 34 bzw. 35 in Längsrichtung 31 des Zylinders 30 verschoben werden, wobei der Kolben 32 von einer ersten Stellung, in der der Kolben 32 weiter in die erste Druckmittelkammer 34 verschoben ist, in eine Zwischenstellung, die in 1 gezeigt ist, und in eine zweite Stellung bewegt wird, in der der Kolben 32 weiter in die zweite Druckmittelkammer 35 verschoben ist. Beim Einsatz der Steuerungsvorrichtung 1 in einem Getriebe (nicht dargestellt) soll die Zwischenstellung, die auch als Neutralstellung bezeichnet werden kann, eine Neutralstellung des Getriebes bewirken, wohingegen bei der ersten Stellung des Kolbens eine erste Schaltstellung des Getriebes und bei der zweiten Stellung des Kolbens eine zweite Schaltstellung des Getriebes erreicht sein soll. Um die Bewegung des Kolbens 32 in Längsrichtung 31 des Zylinders 30 zu bewirken, wird lediglich der Druck innerhalb der Druckmittelkammern 34, 35 verändert, was über eine Ansteuerung der Ventileinrichtungen 11, 12 über die entsprechenden Steuerleitungen 15, 16 durch die elektrische Steuerungseinrichtung 17 erfolgt.
Die Steuerungsvorrichtung 1 weist ferner eine Druckermittlungseinrichtung 36 auf, mit deren Hilfe der Druck innerhalb der ersten und zweiten Druckmittelkammer 34, 35 ermittelt werden kann. Der somit ermittelte Druck kann danach über eine entsprechende Signalleitung 37 an die elektrische Steuerungseinrichtung 17 weitergegeben werden. Des Weiteren ist eine Positionsermittlungseinrichtung 38 vorgesehen, die der Ermittlung der Position des Kolbens 32 dient. Zu diesem Zweck ermittelt die Positionsermittlungseinrichtung 38 die Position der fest bzw. starr mit dem Kolben 32 verbundenen Kolbenstange 33, um anschließend die ermittelte Position des Kolbens 32 über eine weitere Signalleitung 39 an die elektrische Steuerungseinrichtung 17 weiterzugeben. Die elektrische Steuerungseinrichtung 17 ist dabei derart ausgebildet, dass diese die Ventileinrichtungen 11, 12 in Abhängigkeit von dem ermittelten Druck innerhalb der Druckmittelkammern 34, 35 und der ermittelten Position des Kolbens 32 ansteuern kann. Zu diesem Zweck kann die Steuerungseinrichtung 17 vorzugsweise ein pulsbreitenmoduliertes Steuersignal über die Steuerleitungen 15, 16 an die steuerbaren Ventileinrichtungen 11, 12 aussenden.
Der Kolben 32 weist eine der ersten Druckmittelkammer 34 zugewandte Wirkfläche 40 auf, die im vorliegenden Beispiel ringförmig ausgebildet ist, zumal diese von der Kolbenstange 33 unterbrochen ist. Der Kolben 32 weist darüber hinaus eine der zweiten Druckmittelkammer 35 zugewandte Wirkfläche 41 auf, die im vorliegenden Beispiel kreisförmig ausgebildet ist. Die der ersten Druckmittelkammer 34 zugewandte kreisringförmige Wirkfläche 40 des Kolbens 32 ist dabei kleiner als die der zweiten Druckmittelkammer 35 zugewandte kreisförmige Wirkfläche 41 des Kolbens 32. Hierdurch ist erreicht, dass bei Druckgleichheit in den beiden Druckmittelkammern 34, 35 ein Kräfteungleichgewicht besteht, das heißt, im vorliegenden Beispiel würde der Kolben 32 aufgrund der größeren Wirkfläche 41 in Richtung der ersten Druckmittelkammer 34 verschoben, wenn in den beiden Druckmittelkammern 34, 35 derselbe Druck bestünde.
Die Steuerungseinrichtung 17 steht nun derart mit den steuerbaren Ventileinrichtungen 11, 12 in Wirkverbindung, dass die jeweiligen Drücke innerhalb der Druckmittelkammern 34, 35 unabhängig voneinander verändert werden können. Die Drücke innerhalb der Druckmittelkammern 34, 35 können dabei derart verändert werden, dass der Kolben 32 zum einen in die in 1 gezeigte Zwischenstellung gebracht werden kann und zum anderen auch in dieser Zwischenstellung gehalten werden kann. Die Steuerungseinrichtung 17 ist dabei derart ausgebildet, dass der Druck in den Druckmittelkammern 34, 35 auf die entsprechenden Wirkflächen 40, 41 abgestimmt ist, um ein Kräftegleichgewicht in der Zwischenstellung zu erhalten. So werden die steuerbaren Ventileinrichtungen 11 bzw. 12 derart über die Steuerungseinrichtung 17 angesteuert, dass in der ersten Druckmittelkammer 34 ein höherer Druck als in der zweiten Druckmittelkammer 35 erzeugt wird, da die der ersten Druckmittelkammer 34 zugewandte Wirkfläche 40 kleiner als die der zweiten Druckmittelkammer 35 zugewandte Wirkfläche 41 ist. Die Abstimmung durch die Steuerungseinrichtung 17 erfolgt dabei derart, dass von Seiten der ersten Druckmittelkammer 34 dieselbe Kraft wie von Seiten der zweiten Druckmittelkammer 35 auf den Kol ben 32 ausgeübt wird, um das oben erwähnte Kräftegleichgewicht zu erzielen und den Kolben in seiner Zwischenstellung zu halten. Wie bereits erwähnt, kann die Ansteuerung der steuerbaren Ventileinrichtungen 11, 12 mit Hilfe eines entsprechenden pulsbreitenmodulierten Steuersignals erfolgen.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung 42, die im Wesentlichen der ersten Ausführungsform von 1 entspricht, so dass nachstehend gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet werden, wobei die obige Beschreibung dann entsprechend gilt. Im Folgenden soll lediglich auf die Unterschiede der Steuerungsvorrichtung 42 gegenüber der Steuerungsvorrichtung 1 eingegangen werden.
Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform ist die erste steuerbare Ventileinrichtung 43 und die zweite steuerbare Ventileinrichtung 44 jeweils von einem Einlassventil 45 und einem Auslassventil 46 gebildet. Einlass- und Auslassventile sind jeweils von einem 2/2-Wegeventil gebildet, die über einen Elektromagneten 47 und entsprechende Steuerleitungen 48, die zu der elektrischen Steuerungseinrichtung 17 führen, betätigt werden können. Von der ersten Druckmittelkammer 34 führt eine Auslassleitung 49 zu dem Auslassventil 46 der ersten Ventileinrichtung 43 und von der zweiten Druckmittelkammer 35 führt eine Auslassleitung 50 zu dem Auslassventil 46 der zweiten steuerbaren Ventileinrichtung 44. Gegenüber der ersten Ausführungsform von 1 hat die in 2 dargestellte Ausführungsform der Steuerungsvorrichtung 42 den Vorteil, dass die steuerbaren Ventileinrichtungen 43, 44 in die in 2 gezeigte Schließstellung gebracht werden können, so dass das Druckmittel aus den Druckmittelkammern 34, 35 weder austreten kann noch dass neues Druckmittel hinzugeführt wird. Es ist demzufolge keine permanente Ansteuerung der steuerbaren Ventileinrichtungen 43, 44 erforderlich, um den Kolben 32 in der gewählten ersten Stellung, Zwischenstellung oder zweiten Stellung zu halten.
3 zeigt eine mögliche Ausführungsform der Stelleinrichtung 29 aus den 1 und 2. An dem Kolben 32 ist lediglich ein Schleppkolben 51 vorgesehen, dessen Wirkfläche 52 der ersten Druckmittelkammer 34 zugewandt ist. Der Schleppkolben 51 weist einen radial nach außen hervorstehenden Anschlag 53 auf, der mit einem radial nach innen hervorstehenden Anschlag 54 des Zylinders 30 in Anschlag gebracht werden kann. Der Schleppkolben 51 ist auf den Kolben 32 in Längsrichtung 31 des Zylinders 30 geführt, wobei der Kolben ebenfalls einen Anschlag 55 aufweist, an dem der Schleppkolben 51 anschlagen kann.
Die Wirkfläche 52 des Schleppkolbens 51, die im vorliegenden Beispiel ringförmig ausgebildet ist, und die der ersten Druckmittelkammer 34 zugewandte Wirkfläche 40 des Kolbens 32 sind zusammen größer als die der zweiten Druckmittelkammer 35 zugewandte Wirkfläche 41 des Kolbens 32. Diese Konfiguration würde bei einer Druckgleichheit zwischen den beiden Druckmittelkammern 34, 35 zunächst bewirken, dass der Schleppkolben 51 und der Kolben 32 aus der ersten Druckmittelkammer 34 in Richtung der zweiten Druckmittelkammer 35 verschoben werden, bis der Schleppkolben 51 mit seinem Anschlag 53 an dem Anschlag 54 des Zylinders 30 anschlägt. In dieser Stellung, die in 3 gezeigt ist, kann der Druck innerhalb der Druckmittelkammer 34 nicht mehr zu einer Verschiebung des Schleppkolbens 51 führen. Der Druck in der ersten Druckmittelkammer 34 kann jedoch auch nicht mehr zu einer Verschiebung des Kolbens 32 allein in Richtung der zweiten Druckmittelkammer 35 führen, wenn weiterhin derselbe Druck in den beiden Druckmittelkammern 34, 35 herrscht. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die der ersten Druckmittelkammer 34 zugewandte Wirkfläche 40 kleiner als die der zweiten Druckmittelkammer 35 zugewandte Wirkfläche 41 des Kolbens 32 ist. Durch diese Konfiguration kann folglich sehr einfach die Zwischenstellung erreicht und gehalten werden, selbst wenn Druckgleichheit zwischen den beiden Druckmittelkammern 34, 35 besteht.

1: Steuerungsvorrichtung
2: Druckmittelquelle
3: Druckmittelpumpe
4: Druckmittelspeicher
5: Druckmittelleitung
6: Druckmittelsenke
7: Versorgungsleitung
8: Verzweigungspunkt
9: Versorgungsteilleitung
10: Versorgungsteilleitung
11: Erste steuerbare Ventileinrichtung
12: Zweite steuerbare Ventileinrichtung
13: Elektromagnet
14: Elektromagnet
15: Steuerleitung
16: Steuerleitung
17: Elektrische Steuerungseinrichtung
18: Druckmitteleingang
19: Druckmitteleingang
20: Druckmittelauslass
21: Druckmittelauslass
22: Auslassleitung
23: Auslassleitung
24: Auslassleitung
25: Druckmittelausgang
26: Druckmittelausgang
27: Versorgungsteilleitung
28: Versorgungsteilleitung
29: Stelleinrichtung
30: Zylinder
31: Längsrichtung des Zylinders
32: Kolben
33: Kolbenstange
34: Erste Druckmittelkammer
35: Zweite Druckmittelkammer
36: Druckermittlungseinrichtung
37: Signalleitung
38: Positionsermittlungseinrichtung
39: Signalleitung
40: Der ersten Druckmittelkammer zugewandte Wirkfläche
41: Der zweiten Druckmittelkammer zugewandte Wirkfläche
42: Steuerungsvorrichtung
43: Erste steuerbare Ventileinrichtung
44: Zweite steuerbare Ventileinrichtung
45: Einlassventil
46: Auslassventil
47: Elektromagnet
48: Steuerleitungen
49: Auslassleitung
50: Auslassleitung
51: Schleppkolben
52: Wirkfläche des Schleppkolbens
53: Anschlag
54: Anschlag
55: Anschlag

Claims

Steuerungsvorrichtung (1, 42) für ein Getriebe aufweisend – eine Druckmittelquelle (2), – eine mit der Druckmittelquelle (2) verbundene erste und zweite steuerbare Ventileinrichtung (11, 12; 43, 44), eine Stelleinrichtung (29) zum Verstellen des Getriebes mit einer ersten Druckmittelkammer (34), die mit der ersten steuerbaren Ventileinrichtung (11; 43) verbunden ist, und einer zweiten Druckmittelkammer (35), die mit der zweiten steuerbaren Ventileinrichtung (12; 44) verbunden ist, wobei die Druckmittelkammern (34, 35) durch einen bewegbaren Kolben (32) voneinander getrennt sind, der von einer ersten Stellung über eine Zwischenstellung in eine zweite Stellung bewegbar ist und – eine Steuerungseinrichtung (17) zum Steuern der steuerbaren Ventileinrichtungen (11, 12; 43, 44), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (17) derart mit den steuerbaren Ventileinrichtungen (11, 12; 43, 44) in Wirkverbindung steht, dass die jeweiligen Drücke innerhalb der Druckmittelkammern (34, 35) unabhängig voneinander veränderbar sind, so dass der Kolben (32) in die Zwischenstellung bringbar und in der Zwischenstellung haltbar ist.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (32) eine der ersten Druckmittelkammer (34) zugewandte Wirkfläche (40) und eine der zweiten Druckmittelkammer (35) zugewandte Wirkfläche (41) aufweist, wobei in der Zwischenstellung des Kolbens (32) der Druck in der ersten Druckmittelkammer (34) derart auf die der ersten Druckmittelkammer (34) zugewandte Wirkfläche (40) und der Druck in der zweiten Druckmittelkammer (35) derart auf die der zweiten Druckmittelkammer (35) zugewandte Wirkfläche (41) abgestimmt ist, dass der Kolben (32) durch ein Kräftegleichgewicht in der Zwischenstellung gehalten ist.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wirkflächen (40, 41) des Kolbens (32) derart ausgebildet sind, dass bei Druckgleichheit in den Druckmittelkammern (34, 35) ein Kräfteungleichgewicht besteht.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die der ersten Druckmittelkammer (34) zugewandte Wirkfläche (40) des Kolbens (32) größer oder kleiner als die der zweiten Druckmittelkammer (35) zugewandte Wirkfläche (41) des Kolbens (32) ist.
Steuerungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste bzw. zweite Druckmittelkammer (34, 35) mit Hilfe der ersten bzw. zweiten steuerbaren Ventileinrichtung (11, 43; 12, 44) wahlweise mit der Druckmittelqueile (2) oder einer Druckmittelsenke (6) verbindbar ist.
Steuerungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite steuerbare Ventileinrichtung (11, 43; 12, 44) ein 3/2-Wegeventil zum Ein- und Auslassen des Druckmittels in die erste bzw. zweite Druckmittelkammer (34, 35) aufweist.
Steuerungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite steuerbare Ventileinrichtung (11, 43; 12, 44) ein Einlassventil (45) zum Einlassen und ein Auslassventil (46) zum Auslassen des Druckmittels in die bzw. aus der jeweiligen Druckmittelkammer aufweist.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (45) und/oder Auslassventil ein 2/2-Wegeventil ist.
Steuerungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, ass eine Druckermittlungseinrichtung (36) zur Ermittlung des Drucks innerhalb der ersten und zweiten Druckmittelkammer (34, 35) vorgesehen ist.
Steuerungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Positionsermittlungseinrichtung (38) zur Ermittlung der Position des Kolbens (32) vorgesehen ist.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbaren Ventileinrichtungen (11, 12; 43, 44) in Abhängigkeit von dem ermittelten Druck innerhalb der Druckmittelkammern (34, 35) und der ermittelten Position des Kolbens (32) durch die Steuerungseinrichtung (17) steuerbar sind.
Steuerungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kolben (32) ferner lediglich ein Schleppkolben (51) vorgesehen ist, dessen Wirkfläche (52) der ersten Druckmittelkammer (34) zugewandt ist.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkfläche (52) des Schleppkolbens und die der ersten Druckmittelkammer (34) zugewandte Wirkfläche (40) des Kolbens (32) zusammen größer als die der zweiten Druckmittelkammer (35) zugewandte Wirkfläche (41) des Kolbens (32) sind.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die der ersten Druckmittelkammer (34) zugewandte Wirkfläche (40) des Kolbens (32) kleiner als die der zweiten Druckmittelkammer (35) zugewandte Wirkfläche (41) des Kolbens (32) ist.
Steuerungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbaren Ventileinrichtungen (11, 12; 43, 44) mittels eines von der Steuerungseinrichtung (17) ausgesandten pulsbreitenmodulierten Steuersignals steuerbar sind.
Getriebe mit einer Steuerungsvorrichtung (1, 42) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Verfahren zur Steuerung eines Getriebes mit den Verfahrensschritten: – Bereitstellen einer Steuerungsvorrichtung für ein Getriebe mit einer Stelleinrichtung zum Verstellen des Getriebes mit einer ersten Druckmittelkammer und einer zweiten Druckmittelkammer, wobei die Druckmittelkammern durch einen bewegbaren Kolben voneinander getrennt sind, der von einer ersten Stellung über eine Zwischenstellung in eine zweite Stellung bewegbar ist und – Verändern der Drücke innerhalb der Druckmittelkammern unabhängig voneinander, so dass der Kolben in die Zwischenstellung gebracht und in der Zwischenstellung gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Drücke innerhalb der Druckmittelkammern verändert werden bis der Kolben durch ein Kräftegleichgewicht in der Zwischenstellung gehalten ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18 mit den weiteren Verfahrensschritten: – Ermitteln des Drucks in der ersten und zweiten Druckmittelkammer, – Ermitteln der Position des Kolbens und – Verändern der Drücke in den Druckmittelkammern in Abhängigkeit von dem ermittelten Druck in der ersten und zweiten Druckmittelkammer und der ermittelten Position des Kolbens.