DE102008007016A1

DE102008007016A1 - Hydraulikanordnung zur Steuerung eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes

Info

Publication number: DE102008007016A1
Application number: DE102008007016A
Authority: DE
Inventors: Roshan Willeke; Eric MÜLLER
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Buehl Verwaltungs GmbH; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Priority date: 2007-02-21
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2008-08-28
Also published as: WO2008101457A1; WO2008101461A1; DE102008007049A1; DE112008000277A5; DE112008000278A5; US20080227595A1; WO2008101459A1; DE102008007054A1; US20080214353A1; DE112008000284A5; DE112008000235A5; DE102008007051A1; US20080220935A1; US20080227594A1; WO2008101460A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikanordnung zur Steuerung eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes mit einem variablen einstellbaren Übersetzungsverhältnis eines Kraftfahrzeuges, mit: - einer ersten Ventilanordnung zur Steuerung eines Anpressdrucks des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes, - einer zweiten Ventilanordnung zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes, - einer hydraulischen Energiequelle zur Versorgung der Hydraulikanordnung mit hydraulischer Energie. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine dritte Ventilanordnung zur Steuerung einer Vorwärtskupplung und einer Rückwärtskupplung sowie zur Steuerung einer Parksperre vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikanordnung zur Steuerung eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes (CVT) mit einem variabel einstellbaren Übersetzungsverhältnis eines Kraftfahrzeuges, mit einer ersten Ventilanordnung zur Sicherstellung eines Anpressdrucks des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes, einer zweiten Ventilanordnung zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes und einer hydraulischen Energiequelle zur Versorgung der Hydraulikanordnung mit hydraulischer Energie. Die Erfindung betrifft außerdem ein damit gesteuertes Kegelscheibenumschlingungsgetriebe sowie ein damit ausgerüstetes Kraftfahrzeug.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe können eine kontinuierlich veränderbare, insbesondere automatisch erfolgende Übersetzungsveränderung aufweisen.
Solche stufenlose Automatikgetriebe weisen beispielsweise eine Anfahreinheit, ein Planetenwendegetriebe als Vorwärts-/Rückwärtsfahreinheit, eine Hydraulikpumpe, einen Variator, eine Zwischenwelle und ein Differential auf. Der Variator besteht aus zwei Kegelscheibenpaaren und einem Umschlingungsorgan. Jedes Kegelscheibenpaar enthält eine in axialer Richtung verschiebbare zweite Kegelscheibe. Zwischen diesen Kegelscheibenpaaren läuft das Umschlingungsorgan, zum Beispiel ein Schubgliederband, eine Zugkette oder ein Riemen. Über die Verstellung der zweiten Kegelscheibe ändert sich der Laufradius des Umschlingungsorgans und somit die Übersetzung des stufenlosen Automatikgetriebes.
Stufenlose Automatikgetriebe erfordern ein hohes Druckniveau, um die Kegelscheiben des Variators in allen Betriebspunkten mit der gewünschten Geschwindigkeit verstellen zu können und außerdem mit einem genügenden Basisanpressdruck weitgehend verschleißfrei das Drehmoment zu übertragen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hydraulikanordnung eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes und/oder ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe zu schaffen, das eine hydraulische „Shift-by-wire" Steuerung aufweist, die eine mechanische Betätigung der Parksperre und der Kupplungswahl ersetzen kann.
Die Aufgabe ist bei einer Hydraulikanordnung zur Steuerung eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes mit einem variabel einstellbaren Übersetzungsverhältnis eines Kraftfahrzeu ges, mit einer ersten Ventilanordnung zur Sicherstellung eines Anpressdrucks des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes, einer zweiten Ventilanordnung zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes und einer hydraulischen Energiequelle zur Versorgung der Hydraulikanordnung mit hydraulischer Energie, dadurch gelöst, dass eine dritte Ventilanordnung zur Steuerung einer Vorwärts- und Rückwärtskupplung sowie zur Steuerung einer Parksperre vorgesehen ist. Die Vorwärtskupplung und die Rückwärtskupplung und die Parksperre sind Teile eines Triebstrangs des Kraftfahrzeuges und können wahlweise mittels der dritten Ventilanordnung angesteuert werden, wobei bei angesteuerter Vorwärtskupplung sich das Kraftfahrzeug vorwärts und bei angesteuerter Rückwärtskupplung das Kraftfahrzeug sich rückwärts bewegt und bei eingelegter Parksperre ein Wegrollen verhindert werden kann. Ein mechanischer Durchgriff, beispielsweise mittels eines Schaltstocks, bedienbar von einem Fahrer des Kraftfahrzeuges, ist zum Einlegen des Vorwärts- beziehungsweise Rückwärtsganges und/oder der Parksperre des Kraftfahrzeuges nicht notwendig.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydraulikanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Ventilanordnung ein erstes Ventil mit einem ersten Steuerkolben zur mechanischen Ansteuerung der Parksperre und zur hydraulischen Ansteuerung der Vorwärts- und Rückwärtskupplung aufweist. Vorteilhaft können sowohl die hydraulische Ansteuerung der Kupplungen sowie die mechanische Betätigung der Parksperre mittels eines einzigen ersten Steuerkolbens des ersten Ventils erfolgen. Weitere Hydraulikschieber sind nicht notwendig.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydraulikanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Ventilanordnung ein stromaufwärts des ersten Ventils angeordnetes zweites Ventil zur wahlweisen Versorgung des ersten Ventils mit einem Systemdruck oder einem Vorsteuerdruck beziehungsweise Steuerdruck der Hydraulikanordnung aufweist. Vorteilhaft kann der Vorsteuerdruck zur hydraulischen Ansteuerung der Kupplungen verwendet werden. Zum Lösen der Parksperre, insbesondere falls höhere Kräfte erforderlich sind, kann mittels des zweiten Ventils der vergleichsweise höhere Systemdruck angelegt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydraulikanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Ventilanordnung ein stromaufwärts des ersten Ventils angeordnetes drittes Ventil zur Ansteuerung des ersten Steuerkolbens des ersten Ventils aufweist. Das dritte Ventil kann als Steuerventil, insbesondere als elektrisch ansteuerbares Proportionalventil ausgelegt sein. Vorteilhaft kann das dritte Ventil mittels des zweiten Ventils auf eine entspre chende Steuerfläche des ersten Steuerkolbens des ersten Ventils zur Ansteuerung der Kupplungen geschaltet werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydraulikanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Ventilanordnung ein stromaufwärts des zweiten Ventils angeordnetes viertes Ventil zur Ansteuerung eines zweiten Steuerkolbens des zweiten Ventils aufweist. Mittels des zweiten Steuerkolbens kann das zweite Ventil das erste Ventil wahlweise dem Systemdruck oder dem Vorsteuerdruck zuordnen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydraulikanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerkolben des ersten Ventils zur Ansteuerung der Parksperre mechanisch über einen Hebel einer Schaltwelle des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes zugeordnet ist. Über die mechanische Zuordnung kann ein entsprechender Zapfen der Parksperre zur Blockierung des Triebstrangs des Kraftfahrzeuges entsprechend mit einem Bauteil des Triebstrangs in Eingriff gebracht werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydraulikanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel und/oder die Schaltwelle einer Einlegefeder zum Bereitstellen einer Einlegekraft zum Einlegen der Parksperre zugeordnet ist. In drucklosem Zustand kann also die Parksperre mittels der Feder selbsttätig angelegt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydraulikanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels des ersten Steuerkolbens des ersten Ventils

– eine erste Schaltstellung (P) zum Einlegen der Parksperre und Drucklosschalten der Vorwärts- und Rückwärtskupplung,
– eine zweite Schaltstellung (R) zum Beaufschlagen der Rückwärtskupplung mit Druck und Drucklosschalten der Vorwärtskupplung,
– eine dritte Schaltstellung (N) zum Drucklosschalten der Vorwärts- und Rückwärtskupplung, und
– eine vierte Schaltstellung (D) zum Beaufschlagen der Vorwärtskupplung mit Druck und Drucklosschalten der Rückwärtskupplung

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydraulikanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass zum Wechseln von der ersten Schaltstellung (P) in die zweite Schaltstellung (R) das erste Ventil mit dem Systemdruck ansteuerbar ist. Mittels des vergleichsweise großen Systemdrucks kann die Parksperre sicher angesteuert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydraulikanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass zum Ansteuern der zweiten bis vierten Schaltstellung (R, N, D) das erste Ventil mit dem Vorsteuerdruck ansteuerbar ist. Der Vorsteuerdruck kann mittels des dritten Ventils zum Anfahren der Schaltstellungen bereitgestellt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydraulikanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensorik zum Detektieren der ersten bis vierten Schaltstellung (P, R, N, D) des ersten Steuerkolbens vorgesehen ist. Vorteilhaft können mittels der Sensorik die tatsächlichen Schaltzustände des ersten Steuerkolbens erkannt und einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden. Die so gewonnenen Daten können beispielsweise für eine Anzeige der tatsächlich gewählten Schaltstellung genutzt werden. Aus sicherheitstechnischen Aspekten ist es möglich, die gewonnenen Daten zum Erkennen möglicherweise nicht erwünschter Zwischenzustände oder einer nicht gewollten Schaltstellung zu verwenden. Falls sich beispielsweise eine nicht erwünschte Schaltstellung ergibt, kann dies zum Einleiten einer Notfunktion, beispielsweise Notabschaltung, genutzt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydraulikanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil stromabwärts über ein fünftes Ventil der hydraulischen Ener giequelle zuordenbar ist. Mittels des fünften Ventils kann die Versorgung des ersten Ventils mit hydraulischer Energie gesteuert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydraulikanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Ventil stromabwärts einem sechsten Ventil zur Ansteuerung des fünften Ventils zugeordnet ist. Mittels des sechsten Ventils, das beispielsweise als Steuerventil, beispielsweise als elektrisch ansteuerbares Proportionalventil, ausgelegt sein kann, kann das fünfte Ventil angesteuert werden. Es ist denkbar, das fünfte Ventil so auszulegen, dass dieses bei einer entsprechenden Ansteuerung mittels des sechsten Ventils das erste Ventil vollständig von der hydraulischen Energiequelle abtrennt und gleichzeitig das erste Ventil auf Tank schaltet. Dies kann vorteilhaft als Notabschaltung genutzt werden, wobei die Rückwärtskupplung und die Vorwärtskupplung drucklos geschaltet werden können, sich mithin öffnen, wobei das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe automatisch in Neutralstellung geschaltet ist. Als weitere Sicherheitsvorkehrung ist es denkbar, den ersten Steuerkolben des ersten Ventils so auszulegen, dass dieser im drucklosen Zustand, also ohne Steuerdruck des dritten Ventils, sich automatisch in eine Schaltstellung begibt, bei der die Vorwärts- und die Rückwärtskupplung drucklos geschaltet sind.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydraulikanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Ventilanordnung zur Steuerung eines Kühlölvolumenstroms, insbesondere zur Kühlung der Kupplungen, vorgesehen ist. Mittels der vierten Ventilanordnung können vorteilhaft Komponenten des Triebstrangs, beispielsweise die Vorwärts- und Rückwärtskupplung, eine Fliehölhaube und/oder Kegelscheiben sowie Umschlingungsorgane des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes mit einem gesteuerten Kühlölvolumenstrom beaufschlagt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hydraulikanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Ventilanordnung zur Ansteuerung das vierte Ventil aufweist. Das vierte Ventil kann also gleichzeitig das zweite Ventil sowie die vierte Ventilanordnung ansteuern.
Die Aufgabe ist außerdem mit einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit einer vorab beschriebenen Hydraulikanordnung gelöst.
Die Aufgabe ist außerdem mit einem Kraftfahrzeug mit einem vorab beschriebenen Kegelscheibenumschlingungsgetriebe gelöst.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
1 einen Hydraulikschaltplan einer Hydraulikanordnung zur Steuerung eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes;
2 eine schematische Ansicht eines ersten Steuerkolbens eines ersten Ventils zur Ansteuerung einer Vorwärts- und Rückwärtskupplung sowie Parksperre zusammen mit einer Mechanik der Parksperre und
3 ein Diagramm des an dem ersten Ventil mittels des zweiten Ventils geschalteten Vorsteuerdrucks beziehungsweise Systemdrucks in Abhängigkeit von den Schaltstellungen des ersten Steuerkolbens des ersten Ventils.
1 zeigt einen teilweise dargestellten Schaltplan einer Hydraulikanordnung 1. Die Hydraulikanordnung 1 dient zur Steuerung eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes, das mit der Bezugsziffer 3 in 1 angedeutet ist. Das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe 3 kann Teil eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeuges 5 sein, das mit der Bezugsziffer 5 angedeutet ist. Die Hydraulikanordnung 1 weist eine hydraulische Energiequelle 7, beispielsweise eine mechanisch oder elektrisch angetriebene Hydraulikpumpe zur Förderung eines Hydraulikmediums auf. Zum Antrieb kann die hydraulische Energiequelle 7 einem nicht näher dargestellten Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges 5 zugeordnet sein. Die hydraulische Energiequelle 7 dient zur Versorgung der Hydraulikanordnung 1 mit hydraulischer Energie.
Der hydraulischen Energiequelle 7 ist eine erste Ventilanordnung 9 nachgeschaltet, die einem Momentenfühler 11 zugeordnet ist. Die erste Ventilanordnung 9 und der Momentenfühler 11 dienen zum Bereitstellen und/oder Steuern eines Anpressdrucks zur Übertragung von Drehmomenten zwischen Kegelscheiben und einem entsprechenden Umschlingungsorgan des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes 3, insbesondere in Abhängigkeit der an dem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe 3 anliegenden Drehmomente. Stromabwärts ist der Momentenfühler 11 über einen nicht dargestellten Kühler einem Kühlerrücklauf 31 zugeordnet. Der Momentenfühler 11 kann mittels einer geeigneten Steuerkante und abhängig von den anliegenden Drehmomenten einen von der hydraulischen Energiequelle gelieferten Systemdruck 45 erhöhen oder absenken.
Der hydraulischen Energiequelle 7 ist außerdem eine zweite Ventilanordnung 13 nachgeschaltet. Die zweite Ventilanordnung 13 ist mittels Bezugszeichen 15 angedeuteten Kegelscheiben zugeordnet und dient zur Verstellung der Kegelscheiben 15, also zum Einstellen des Übersetzungsverhältnisses des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes 3.
Der hydraulischen Energiequelle 7 ist ferner eine dritte Ventilanordnung 17 nachgeschaltet, die zur Ansteuerung einer Vorwärtskupplung 19 und einer Rückwärtskupplung 21 zugeordnet ist.
Der hydraulischen Energiequelle 7 ist außerdem einer hydraulischen Parksperren-Entriegelungsanordnung 23 nachgeschaltet, die Teil der dritten Ventilanordnung 17 ist. Die Parksperren-Entriegelungsanordnung 23 der Hydraulikanordnung 1 ist einer mittels des Bezugszeichens 25 angedeuteten mechanischen Parksperre 25 zugeordnet. Die Zuordnung kann mittels geeigneter mechanischer Hilfsmittel, beispielsweise eines Hebels, erfolgen. Mittels der Parksperren-Entriegelungsanordnung 23 der dritten Ventilanordnung 17 kann die mechanischen Parksperre 25 des Kraftfahrzeuges 5 eingelegt, also hergestellt und wieder gelöst werden.
Die hydraulische Energiequelle 7 dient außerdem zur Versorgung einer vierten Ventilanordnung 27. Die vierte Ventilanordnung 27 dient zum Bereitstellen eines ebenfalls mittels der hydraulischen Energiequelle 7 bereitgestellten Kühlölvolumenstroms. Hierzu ist die vierte Ventilanordnung 27 einem mittels des Bezugszeichens 29 angedeuteten Kühlkreislauf, insbesondere dem Kühlerrücklauf 31, einer aktiven Hytronic-Kühlung 33, einer Strahlpumpe 35 sowie einer Fliehölhaube 37 zugeordnet.
Die hydraulische Energiequelle 7 ist stromabwärts über einen Abzweig 39 einem Vorsteuerdruckregelventil 41 zugeordnet. Das Vorsteuerdruckregelventil 41 regelt stromabwärts einen Vorsteuerdruck 43, beispielsweise von circa 5 bar, während die hydraulische Energiequelle 7 einen höheren Systemdruck 45 bereitstellt. Der Vorsteuerdruck dient auf bekannte Art und Weise mittels geeigneten Proportionalventilen, beispielsweise elektrisch ansteuerbaren Proportionalventilen, zur Steuerung der Schaltkomponenten der Hydraulikanordnung 1. Zum Einstellen und Verteilen der von der hydraulischen Energiequelle 7 gelieferten hydraulischen Energie ist eine fünfte Ventilanordnung 47 vorgesehen, insbesondere zum Einstellen eines maximalen Ölvolumenstroms zum Momentenfühler 11 und Abregeln von zu viel geförderten Öls in den Kühlerrücklauf 31.
Zur Einstellung beziehungsweise Regelung des Systemdrucks 45 vor dem Momentenfühler 11, weist dieser nicht dargestellte Druckregelventile auf. Dem Momentenfühler 11 vorgeschaltet weist die erste Ventilanordnung 9 ein Systemdruckventil 49 auf. Das Systemdruckventil 49 ist der fünften Ventilanordnung 47 nachgeschaltet und lässt einen entsprechenden Volumenstrom für den Momentenfühler 11 passieren, wobei der Systemdruck 45 stromabwärts auf einen Mindestsystemdruck, beispielsweise von 6 bar, eingeregelt werden kann. Zur Einstellung eines Verstelldrucks durch kurzfristiges zusätzliches Anheben des Systemdrucks 45 ist das Systemdruckventil 49 über ein Oderglied 63 stromaufwärts zusätzlich der zweiten Ventilanordnung 13 zugeordnet.
Die zweite Ventilanordnung 13 weist ein der hydraulischen Energiequelle 7 nachgeschaltetes siebtes Ventil 51 mit einem siebten Steuerkolben 53 auf. Der siebte Steuerkolben 53 ist stromabwärts einem achten Ventil 55 zur Ansteuerung zugeordnet. Bei dem achten Ventil 55 kann es sich um ein Steuerventil, beispielsweise um ein elektrisch ansteuerbares Proportionalventil handeln. Das siebte Ventil 51 weist eine erste Flut 57 sowie eine zweite Flut 59 auf, die jeweils entsprechenden Verstellorganen der Kegelscheiben 15 zugewiesen sind. Mittels des siebten Steuerkolbens 53 des siebten Ventils 51 kann die hydraulische Energiequelle 7 wahlweise kontinuierlich, also fließend übergehend der ersten Flut 57 oder der zweiten Flut 59 zugeordnet werden. Die jeweils nicht der hydraulischen Energiequelle 7 zugeordnete Flut kann entsprechend einem Tank 61 zugeordnet werden. In einer Mittenstellung können beide Fluten 57 und 59 von der hydraulischen Energiequelle 7 abgetrennt und auf den Tank 61 geschaltet werden. Mittels des siebten Ventils 51 der zweiten Ventilanordnung 13 kann also in den Fluten 57 und 59 zum Verstellen der Kegelscheiben 15 ein gewünschtes Druckverhältnis eingestellt werden. Die Fluten 57 und 59 sind außerdem über das Oderglied 63 des Systemdruckventils 49 diesem zugeordnet. Über die Zuordnung kann der mittels des Systemdruckventils 49 eingeregelte Mindestsystemdruck in einem gewünschten Maß bei mittels des siebten Ventils 51 vorgenommenen Verstellbewegungen diesem angepasst werden, also beispielsweise angehoben werden.
Die vierte Ventilanordnung 27 weist ein mittels eines vierten Ventils 65 angesteuertes Kühlölregelventil 67 auf. Das Kühlölregelventil 67 ist der fünften Ventilanordnung 47 nachgeschaltet und wird über dieses mittels der hydraulischen Energiequelle 7 mit hydraulischer Energie versorgt. Die vierte Ventilanordnung 27 weist außerdem ein Rückführventil 69 auf, das stromaufwärts direkt der hydraulischen Energiequelle 7 beziehungsweise einem Pumpeninjektor 70 der hydraulischen Energiequelle 7 zugeordnet ist. Das Rückführventil 69 ist stromabwärts über eine Flut des Rückführventils 69 durchgeschaltet der Fliehölhaube 37 zugeordnet und lei tet bei ansteigenden Volumenströmen einen Teilstrom direkt in den Pumpeninjektor 70. Das Kühlölregelventil 67 dient zum Aufrechterhalten und Einregeln eines gewünschten Kühlölvolumenstroms zu der zu kühlenden Komponente 35.
Die dritte Ventilanordnung 17 weist ein erstes Ventil 71 mit einem ersten Steuerkolben 73 auf. Zur Ansteuerung des ersten Steuerkolbens 73 ist dieser stromabwärts einem dritten Ventil 89 zugeordnet, beispielsweise einem Steuerventil, beispielsweise einem elektrisch ansteuerbaren Proportionalventil. Der erste Steuerkolben 73 des ersten Ventils 71 kann zur Ansteuerung der Vorwärtskupplung 19 und der Rückwärtskupplung 21 sowie der Parksperre 25 im Wesentlichen vier Schaltstellungen einnehmen.
In einer ersten Schaltstellung des ersten Steuerkolbens 73 des ersten Ventils 71, die in 1 mit P gekennzeichnet ist, befindet sich der erste Steuerkolben 73 ganz links, was einer eingelegten Parksperre 25 entspricht.
In einer zweiten Schaltstellung, in 1 mit R gekennzeichnet, kann die Rückwärtskupplung 21 mit einem Kupplungsansteuerdruck beaufschlagt werden. Der Kupplungsansteuerdruck kann durch Minderung des Systemdrucks 45 mit Hilfe des Ventils 91 erzeugt werden.
In einer dritten, in 1 mit N bezeichneten Schaltstellung können die Vorwärts- und die Rückwärtskupplung 19, 21 mittels des ersten Steuerkolbens 73 auf den Tank geschaltet werden.
In einer vierten Schaltstellung, in 1 mit D bezeichnet und dargestellt, kann die Vorwärtskupplung 19 mit dem Kupplungsansteuerdruck beaufschlagt werden. Zur Ansteuerung einer Stirnfläche 75 des ersten Steuerkolbens 73 ist diese stromabwärts einem zweiten Ventil 77 mit einem zweiten Steuerkolben 79 zugeordnet.
Das zweite Ventil 77 weist insgesamt vier Fluten auf, wobei eine dritte Flut 81 stromabwärts dem vierten Ventil 65 zur Ansteuerung des zweiten Steuerkolbens 79 zugeordnet ist. Eine vierte Flut 83 ist stromabwärts einem dritten Ventil 89 zugeordnet. Eine fünfte Flut 85 ist stromaufwärts der Stirnfläche 75 des ersten Steuerkolbens 73 zugeordnet. Eine sechste Flut 87 des zweiten Ventils 77 ist stromabwärts der hydraulischen Energiequelle 7 zugeordnet. In einer ersten Schaltstellung verbindet der zweite Steuerkolben 79 die vierte Flut 83 mit der fünften Flut 85, so dass der erste Steuerkolben 73 mittels des dritten Ventils 89, das als elektrisch ansteuerbares Proportionalventil ausgelegt sein kann, ansteuerbar ist. In einem zweiten Schaltzustand, der einer Bewegung des zweiten Steuerkolbens 79 nach rechts entspricht, sind die fünfte Flut 85 und die sechste Flut 87 miteinander verbunden, so dass die Stirnfläche 75 des ersten Steuerkolbens 73 mit dem von der hydraulischen Energiequelle 7 gelieferten Systemdruck beaufschlagt werden kann. Diese Schaltstellung des zweiten Ventils 77 kann angesteuert werden, um die Parksperre 25 zu lösen, also den ersten Steuerkolben 73 von seiner Schaltstellung P in die Schaltstellung R zu bewegen. Der Vorsteuerdruck zum Bewegen des zweiten Steuerkolbens 79 wird von dem vierten Ventil 65 geliefert, das gleichzeitig auch zur Ansteuerung des Kühlölregelventils 67 dient. Es ist möglich, dieses vierte Ventil 65 in verschiedenen Bereichen zu betreiben, beispielsweise in einem Bereich zwischen 0 und 200 mA lediglich zur Vorsteuerung des zweiten Ventils 77, in einem zweiten Bereich, beispielsweise zwischen 200 und 500 mA zum Vorsteuern des zweiten Ventils 77 und zum gleichzeitigen Aktivieren der Kühlung, wobei der Steuerkolben des Kühlölregelventils 67 anspricht, und in einem dritten Bereich, beispielsweise zwischen 500 und 800 mA, bei dem der zweite Steuerkolben 79 des zweiten Ventils 77 das erste Ventil 71 mit dem Systemdruck 45 ungedrosselt beaufschlagt und das Kühlölregelventil die maximale Kühlung einstellt.
Die Hydraulikanordnung 1 weist zur Versorgung der Kupplungen 19 und 21 mit dem Kupplungsansteuerdruck ein der hydraulischen Energiequelle 7 nachgeschaltetes fünftes Ventil 91 auf. Ein fünfter Steuerkolben 93 des fünften Ventils 91 kann so verstellt werden, dass das nachgeschaltete erste Ventil 71 wahlweise drucklos, also mit dem Tank 61 verbunden oder mit einem gängigerweise geminderten Systemdruck 45 beaufschlagt werden kann. Zur Ansteuerung des fünften Steuerkolbens 93 ist eine entsprechende Steuerfläche stromabwärts einem sechsten Ventil 95 nachgeschaltet. Das sechste Ventil 95 kann ebenfalls als elektrisch ansteuerbares Proportionalventil ausgelegt sein.
Zur vorrangigen Versorgung des Momentenfühlers 11 mit mittels der hydraulischen Energiequelle 7 gelieferter hydraulischer Energie weist die Hydraulikanordnung 1 ein neuntes Ventil 97 auf, das mit einem Überdruckventil 99 die Druckverhältnisse so einstellt, dass bei zu hohen Volumenströmen kein Überdruck entstehen kann, wobei insbesondere ein überschüssiger Volumenstrom in den Kühlölkreislauf 29 eingeleitet wird. Bis zu einem mittels einer Blende 101 festgelegten Mindestvolumenstrom werden die zweite Ventilanordnung 13, das Vorsteuerdruckregelventil 41 sowie das fünfte Ventil 91, das Systemdruckventil 49 sowie der nachgeschaltete Momentenfühler 11 vorrangig mit hydraulischer Energie versorgt.
2 zeigt eine schematische Ansicht einer Parksperrenentriegelung 131, wobei der erste Steuerkolben 73 des ersten Ventils 71 schematisch angedeutet ist. Es ist ersichtlich, dass ei ne Mechanik der Parksperrenentriegelung 131 mit einem Hebel 117 mechanisch im Eingriff steht mit dem ersten Steuerkolben 73. Eine Bewegung des ersten Steuerkolbens 73, in Ausrichtung der 2 gesehen, nach rechts oder links, angedeutet mittels eines Doppelpfeils 115, angesteuert mittels des zweiten Ventils 77 bewirkt eine Drehbewegung einer Schaltwelle 119, angedeutet mittels eines gekrümmten Doppelpfeils 121. Zum Lösen einer Parksperrenklinke 123, kann der erste Steuerkolben 73, in Ausrichtung der 2, nach rechts bewegt werden, wobei die Schaltwelle 119 entgegen des Uhrzeigersinns verdreht werden kann, wobei mittels eines weiteren Hebels 133 die Parksperrenklinke 123 betätigbar ist. Die dafür notwendige Energie, die beispielsweise bei einem an einem Hang geparkten Fahrzeug 5 vergleichsweise hoch sein kann, kann mittels der Ansteuerung des zweiten Ventils 77 mit dem Systemdruck 45 geleistet werden.
Zur Erkennung der Position kann ein Positionssensor 127 vorgesehen sein, der beispielsweise mittels der Schaltwelle 119 zugeordneten Magneten 129 zusammenwirkt. Mittels des Positionssensors 127 und den Magneten 129 kann die Schaltstellung der Parksperrenklinke 123 ermittelt werden. Der Hebel 117 ist zum Aufbau einer Federgegenkraft einer Einlegefeder zugeordnet.
3 zeigt ein Diagramm des an dem ersten Steuerkolben 73 des ersten Ventils 71 anliegenden Steuerdrucks in Abhängigkeit der verschiedenen Schaltstellungen P, R, N sowie D. Mittels eines Doppelpfeils 103 ist die Bewegungsrichtung des ersten Steuerkolbens 73 angedeutet. Mittels einer gestrichelten Linie 105 ist ein Schaltvorgang des zweiten Steuerkolbens 79 des zweiten Ventils 77 angedeutet, wobei der an dem ersten Steuerkolben 73 anliegende Steuerdruck von dem Systemdruck 45 auf den vom Ventil 89 eingestellten Steuerdruck umgeschaltet wird. In einer x-Achse (109) ist der Bewegungsweg des ersten Steuerkolbens 73 aufgetragen. Auf einer y-Achse 109 ist der an der Stirnfläche 75 des ersten Steuerkolbens 73 anliegende Steuerdruck aufgetragen. Es ist ersichtlich, dass durch Schalten des zweiten Ventils 77 der Steuerdruck steil abfällt bis zu einem unsteten Wendepunkt 111, der mit der gestrichelten Linie 105 zusammenfällt. Ab diesem Wendepunkt übernimmt das dritte Ventil 89 die Ansteuerung des ersten Steuerkolbens 73, wobei bei ansteigendem Druck sich der Steuerkolben 73 zunächst in die Schaltstellung R, dann in die Schaltstellung N, dann in die Schaltstellung D bewegt. Das Anheben und Absenken des vom dritten Ventil 89 eingestellten Steuerdrucks ist mittels eines Doppelpfeils 113 angedeutet. Zum Entriegeln der Parksperre 25 kann der vergleichsweise hohe Systemdruck 45 angelegt werden, was in 3 linksseitig von der gestrichelten Linie 105 verdeutlicht ist.
Vorteilhaft ermöglicht die Hydraulikanordnung 1 eine hydraulische Ansteuerung und Wahl der Vorwärts- und Rückwärtskupplung 19, 21, eine Kühlung der Kupplungen 19, 21, ein Verstellen der Scheibensätze des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes 3 sowie eine entsprechende Vorspannung der Scheibensätze, eine Bereitstellung eines Ölvolumenstroms durch einen nicht dargestellten Kühler über dem Kühlölkreislauf 29 sowie eine Ansteuerung der Parksperre 25 integriert in einen Aktor beziehungsweise den ersten Steuerkolben 73 des ersten Ventils 71 zur Wahl der Kupplungen 19, 21.
Auf die Stirnfläche 75 des ersten Steuerkolbens 73 wirken wahlweise der Systemdruck 45 beim Schalten von P nach R und ein vom Ventil 89 eingestellter Steuerdruck von R nach N nach D. Dies ist nötig, da von P nach R (Parksperre lösen) eine hohe Kraft aufgebracht werden muss, um die Parksperre 25 über die Schaltwelle 119 (vgl. 2) aus ihrer Rastierung zu ziehen (vgl. 3). Das zweite Ventil 77 verteilt die zwei verschiedenen Arbeitsdrücke auf das erste Ventil 71. Die Kraftübertragung an die Parksperrenklinke läuft weiterhin über das bestehende Gestänge beziehungsweise die Schaltwelle 119.
Vorteilhaft kann der bisher eingesetzte manuelle Handschieber (Kupplungswahl- und Parksperren-Entriegelung in einem) durch den vorgesteuerten Schieber beziehungsweise ersten Steuerkolben 73 ersetzt werden. Vorteilhaft werden dazu möglichst wenig Elektro- und Schieberventile benötigt, wobei sowohl Bauraum wie auch Kosten eingespart werden können.
Das zweite Ventil 77 schaltet abwechselnd den Systemdruck 45 und einen vom Ventil 89 eingestellter Steuerdruck auf den ersten Steuerkolben 73. Das erste Ventil 71 betätigt das Parksperrengestänge und wählt die Kupplungen 19, 21, wobei P für "Parksperre 25 eingelegt", R für "Rückwärtskupplung 21 befüllt und Parksperre 25 ausgelegt" und D für "Vorwärtskupplung 19 befüllt und Parksperre 25 ausgelegt" stehen. Das dritte Ventil 89 steuert den Steuerdruck des ersten Ventils 71, wenn das zweite Ventil den Steuerdruck durchgeschaltet hat.
Das erste Ventil 71 wird mit Hilfe des Steuerdrucks des dritten Ventils 89 in die drei Positionen R, N, D gefahren. Das Rückstellen wird durch eine Feder gewährleistet, gegen die der Steuerdruck arbeiten muss.
Von P nach R arbeitet der Systemdruck 45 und schiebt das erste Ventil 71 in Stellung R. Rückgestellt wird es über eine Einlegefeder (125), die dem ersten Ventil 71 entgegenwirkt.
Das vierte Ventil 65 wird so mit dem zweiten Ventil 77 verschaltet, dass es sowohl den Schaltbefehl für die zwei verschiedenen Arbeitsdrücke wie auch die Ansteuerung der Kühlung beziehungsweise des Kühlölregelventils 67 übernehmen kann. Das zweite Ventil 77 wird durch den Systemdruck 45 und den Steuerdruck vom Ventil 89 gespeist und kann somit in jedem Fahrzustand das erste Ventil 71 mit Druck beaufschlagen. Das erste Ventil 71 arbeitet gegen eine extern angebrachte Parksperrenklinke und Einlegefeder, welche den Zylinder bei Stellung drucklos in seine Ausgangslage zurückschiebt.
Die Verschaltung der in 1 gezeigten Hydraulikanordnung 1 gewährleistet folgende Sicherheitsfunktionen: Im Falle eines Stromausfalls werden automatisch beide Kupplungen 19, 21 drucklos geschaltet. Gleichzeitig wird die Parksperre 25 hydraulisch freigegeben (Einlegeposition), da der Druckregler des ersten Ventils 71, also das dritte Ventil 89 drucklos wird und gleichzeitig das zweite Ventil 77 in die Stellung "Vorsteuerdruck" geschaltet wird (das Kraftfahrzeug 5 ist gegen Wegrollen gesichert).
Als zusätzliche Sicherheitsüberwachung und Reglerinput wird an der Schaltwelle 119 eine Wegpositionssensorik 127, 129 auf Basis der vorhandenen Sensoren appliziert. Die Sensoren melden dem Steuergerät die Stellung und die Bewegungsrichtung der Schaltwelle 119 beziehungsweise des ersten Ventils 71 beziehungsweise des ersten Steuerkolbens 73 bei der Kupplungswahl. Mit Hilfe der Sensoren kann der Regler eine der Schaltstellungen N, P, D anfahren. Eine Fehlwahl der Kupplungen 19, 21 oder ein Hängenbleiben des ersten Steuerkolbens 73 können somit detektiert werden.
Es ist denkbar, zur Erhöhung des Systemdrucks 45 während des Entriegelns der Parksperre 25 zeitgleich das siebte Ventil 51 der zweiten Ventilanordnung 13 in eine beliebige Verstellrichtung zu betätigen, wobei über das nachgeschaltete Oderglied und das Systemdruckventil 49 der Systemdruck 45 erhöht wird, zum Beispiel auf bis zu 50 bar.
Mittels der in 1 und 2 gezeigten Hydraulikanordnung 1 ist es möglich, bisher notwendige manuelle Handschieber zur Kupplungswahl und/oder zum Betätigen der Parksperre 25 durch den vorgesteuerten ersten Steuerkolben 73 zu ersetzen. Insgesamt ergibt sich eine Hydraulikanordnung 1 mit möglichst wenig Bauraumbedarf und einer geringen Anzahl an Elektro- und Schieberventilen.

1: Hydraulikanordnung
3: Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
5: Kraftfahrzeug
7: hydraulische Energiequelle
9: erste Ventilanordnung
11: Momentenfühler
13: zweite Ventilanordnung
15: Kegelscheiben
17: dritte Ventilanordnung
19: Vorwärtskupplung
21: Rückwärtskupplung
23: Parksperren-Entriegelungsanordnung
25: mechanischen Parksperre
27: vierte Ventilanordnung
29: Kühlkreislauf
31: Kühlerrücklauf
33: aktive Hytronic-Kühlung
35: Strahlpumpe
37: Fliehölhaube
39: Abzweig
41: Vorsteuerdruckregelventil
43: Vorsteuerdruck
45: Systemdruck
47: fünfte Ventilanordnung
49: Systemdruckventil
51: siebtes Ventil
53: siebter Steuerkolben
55: achtes Ventil
57: erste Flut
59: zweite Flut
61: Tank
63: Oderglied
65: viertes Ventil
67: Kühlölregelventil
69: Rückführventil
70: Pumpeninjektor
71: erstes Ventil
73: erster Steuerkolben
75: Stirnfläche
77: zweites Ventil
79: zweiter Steuerkolben
81: dritte Flut
83: vierte Flut
85: fünfte Flut
87: sechste Flut
89: drittes Ventil
91: fünftes Ventil
93: fünfter Steuerkolben
95: sechstes Ventil
97: neuntes Ventil
99: Überdruckventil
101: Blende
103: Doppelpfeil
105: gestrichelte Linie
107: X-Achse
109: Y-Achse
111: Wendepunkt
113: Doppelpfeil
115: Pfeil
117: Hebel
119: Schaltwelle
121: Doppelpfeil
123: Parksperrenklinke
125: Einlegefeder
127: Sensor
129: Magnet
131: Parksperrenentriegelung
133: Hebel

Claims

Hydraulikanordnung (1) zur Steuerung eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes (3) mit einem variabel einstellbaren Übersetzungsverhältnis eines Kraftfahrzeuges (5), mit: – einer ersten Ventilanordnung (9) zur Sicherstellung eines Anpressdrucks des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes (3), – einer zweiten Ventilanordnung (13) zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes (3), – einer hydraulischen Energiequelle (7) zur Versorgung der Hydraulikanordnung (1) mit hydraulischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Ventilanordnung (17) zur Steuerung einer Vorwärtskupplung (19) und einer Rückwärtskupplung (21) sowie zur Steuerung einer Parksperre (25) vorgesehen ist.
Hydraulikanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Ventilanordnung (17) ein erstes Ventil (71) mit einem ersten Steuerkolben (73) zur mechanischen Ansteuerung der Parksperre (25) und zur hydraulischen Ansteuerung der Vorwärtskupplung (19) sowie Rückwärtskupplung (21) aufweist.
Hydraulikanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Ventilanordnung (17) ein stromaufwärts des ersten Ventils (71) angeordnetes zweites Ventil (77) zur wahlweisen Versorgung des ersten Ventils (71) mit einem Systemdruck (45) oder einem Steuerdruck der Hydraulikanordnung (1) aufweist.
Hydraulikanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Ventilanordnung (17) ein stromaufwärts des ersten Ventils (71) angeordnetes drittes Ventil (89) zur Ansteuerung des ersten Steuerkolbens (73) des ersten Ventils (71) aufweist.
Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Ventilanordnung (17) ein stromaufwärts des zweiten Ventils (77) angeordnetes viertes Ventil (65) zur Ansteuerung eines zweiten Steuerkolbens (79) des zweiten Ventils (77) aufweist.
Hydraulikanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerkolben (73) des ersten Ventils (71) zur Ansteuerung der Parksperre (25) mechanisch über einen Hebel (117) einer Schaltwelle (119) des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes (3) zugeordnet ist.
Hydraulikanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (117) und/oder die Schaltwelle (119) einer Einlegefeder (125) zum Bereitstellen einer Einlegekraft zum Einlegen der Parksperre (25) zugeordnet ist.
Hydraulikanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des ersten Steuerkolbens (73) des ersten Ventils (71) – eine erste Schaltstellung (P) zum Einlegen der Parksperre (25) und drucklosschalten der Vorwärts- und Rückwärtskupplung (19, 21), – eine zweite Schaltstellung (R) zum Beaufschlagen der Rückwärtskupplung (21) mit Druck und Drucklosschalten der Vorwärtskupplung (19), – eine dritte Schaltstellung (N) zum Drucklosschalten der Vorwärtskupplung (19) und der Rückwärtskupplung (21) und eine vierte Schaltstellung (D) zum Beaufschlagen der Vorwärtskupplung (19) mit Druck und Drucklosschalten der Rückwärtskupplung (21) wahlweise alternativ ansteuerbar sind.
Hydraulikanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zum Wechseln von der ersten Schaltstellung (P) in die zweite Schaltstellung (R) das erste Ventil (71) mit dem Systemdruck (45) ansteuerbar ist.
Hydraulikanordnung nach einem der vorhergehenden zwei Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ansteuern der zweiten bis vierten Schaltstellung (R, N, D) das erste Ventil (71) mit dem Steuerdruck ansteuerbar ist.
Hydraulikanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensorik (127, 129) zum Detektieren der ersten bis vierten Schaltstellung (P, R, N, D) des ersten Steuerkolbens (73) vorgesehen ist.
Hydraulikanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (71) stromabwärts über ein fünftes Ventil (91) der hydraulischen Energiequelle (7) zuordenbar ist.
Hydraulikanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Ventil (91) stromabwärts einem sechsten Ventil (95) zur Ansteuerung des fünften Ventils (91) zugeordnet ist.
Hydraulikanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Ventilanordnung (27) zur Steuerung eines Kühlölvolumenstroms, insbesondere zur Kühlung der Kupplungen (19, 21) vorgesehen ist.
Hydraulikanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Ventilanordnung (27) zur Ansteuerung das vierte Ventil (65) aufweist.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe (3) mit einer Hydraulikanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug (5) mit einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe (3) nach dem vorhergehenden Anspruch.