DE102013222976A1

DE102013222976A1 - Getriebevorrichtung mit mehreren Übersetzungen

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Publication number: DE102013222976A1
Application number: DE201310222976
Authority: DE
Inventors: Rainer Novak
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2015-05-13

Abstract

Es wird eine Getriebevorrichtung (1) mit mehreren Übersetzungen beschrieben. Die Übersetzungen sind über hydraulisch betätigbare Kolben-Zylinder-Einrichtungen (3) verstellbare Schaltstangen (4) ein- und auslegbar. Ein Druck (p_B) ist über eine Ventileinrichtung (5) einstellbar. Der Druck (p_B) oder ein hierzu äquivalenter Druck (p_11) ist über eine Schaltventileinrichtung (6) im Bereich von Wirkflächen (7A) von mit den Schaltstangen (4) verbundenen Kolben (7) der Kolben-Zylinder-Einrichtungen (3) anlegbar. Erfindungsgemäß ist der Druck (p_B) oder der hierzu äquivalente Druck (p_11) auch im Bereich eines Kolbens (8) einer Kolben-Zylinder-Messeinrichtung (9) anlegbar, mittels der jeweils ein Stellweg eines Kolbens (7) einer der Kolben-Zylinder-Einrichtungen (3) messtechnisch ermittelbar ist, deren Kolben (7) wiederum zum Einlegen einer angeforderten Übersetzung und/oder zum Auslegen einer eingelegten Übersetzung durch Anlegen des Drucks (p_B) oder des hierzu äquivalenten Druckes (p_11) zu verstellen sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung mit mehreren Übersetzungen gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Bei aus der Praxis bekannten Getriebevorrichtungen, wie Doppelkupplungsgetrieben, werden mehrere Übersetzungen für Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt über hydraulisch betätigbare Kolben-Zylinder-Einrichtungen verstellbare Schaltstangen ein- und ausgelegt. Zur Darstellung der verschiedenen Übersetzungen weist jede Kolben-Zylinder-Einrichtung zwei Druckkammern auf, über die jeweils ein Kolben in zwei verschiedene Stellrichtungen mit Betätigungsdruck beaufschlagbar ist. Jeder Kolben ist mit einer Schaltstange verbunden, womit über jeweils eine Schaltstange zwei verschiedene Übersetzungen in den Kraftfluss zu- oder aus dem Kraftfluss der Getriebevorrichtung abschaltbar sind.
Um Schaltvorgänge in solchen Getriebevorrichtungen überwachen zu können, werden die Schaltstangenpositionen jeweils über separate und jeder Schaltstange zugeordnete Positionssensoren messtechnisch ermittelt.
Nachteilhafterweise erhöhen die jeweils einer Kolben-Zylinder-Einrichtung bzw. Schaltstange zugeordneten Positionssensoren die Herstellkosten einer Getriebevorrichtung in unerwünschtem Umfang. Zusätzlich sind die Bereiche der Getriebevorrichtungen, innerhalb welchen die Positionssensoren mit elektrischen Bauteilen angeordnet sind, aufwendig abzudichten, um eine Beeinträchtigung der Funktionsweise der Positionssensoren durch in den Getriebevorrichtungen vorhandenes Hydraulikfluid zu vermeiden.
Zusätzlich benötigen die verschiedenen Positionssensoren unerwünscht viel Bauraum und die konstruktive Positionierung der Sensorik in den Getriebevorrichtungen verursacht Bauraumeinschränkungen für weitere Getriebeteile. Zusätzlich ist die Montage der Positionssensoren sehr aufwendig und die elektrische Versorgung der Positionssensoren ist über einen eigenen Kabelbaum zu realisieren, der zusätzlich Bauraum benötigt.
Die vorbeschriebene Problematik der messtechnischen Ermittlung der Schaltstangenpositionen über mehrere Positionssensoren nimmt bei steigender Anzahl der in einer Getriebevorrichtung darzustellenden Übersetzungen zu.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Getriebevorrichtung mit mehreren Übersetzungen zur Verfügung zu stellen, bei welcher Schaltstangenpositionen auf bauraum- und kostengünstige Art und Weise in gewünschtem Umfang ermittelbar sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Getriebevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit mehreren Übersetzungen, die über hydraulisch betätigbare Kolben-Zylinder-Einrichtungen verstellbare Schaltstangen ein- und auslegbar sind, ist ein Druck über eine Ventileinrichtung einstellbar und der Druck oder ein hierzu äquivalenter Druck über eine Schaltventileinrichtung im Bereich von Wirkflächen von mit den Schaltstangen verbundenen Kolben der Kolben-Zylinder-Einrichtungen anlegbar.
Erfindungsgemäß ist der Druck oder der hierzu äquivalente Druck auch im Bereich eines Kolbens einer Kolben-Zylinder-Messeinrichtung anlegbar, mittels der jeweils ein Stellweg eines Kolbens einer der Kolben-Zylinder-Einrichtungen messtechnisch ermittelbar ist, deren Kolben wiederum zum Einlegen einer angeforderten Übersetzung und/oder zum Auslegen einer eingelegten Übersetzung durch Anlegen des Druckes oder des hierzu äquivalenten Druckes zu verstellen ist.
Dadurch, dass Kolbenpositionen bzw. Schaltstangenpositionen mehrerer Kolben-Zylinder-Einrichtungen im Bereich der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung bestimmbar ist, ist die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung im Vergleich zu aus der Praxis bekannten Getriebevorrichtungen wesentlich kostengünstiger herstellbar und mit geringerem Bauraumbedarf ausführbar. Dies resultiert aus der Tatsache, dass lediglich eine Positionssensorik im Bereich der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung unabhängig von der Anzahl der in der Getriebevorrichtung darstellbaren Übersetzungen und damit auch unabhängig von der Anzahl der Kolben-Zylinder-Einrichtungen vorzusehen und gegenüber aggressivem Hydraulikfluid abzudichten ist.
Dabei liegt der Erfindung die Annahme zugrunde, dass ein Durchfluss zwischen der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung und einer der jeweils ausgewählten Schaltstange zugeordneten Kolben-Zylinder-Einrichtung inkompressibel ist. Damit ist die aktuelle Position des Kolbens der der aktuell betätigten Schaltstange zugeordneten Kolben-Zylinder-Einrichtung in Abhängigkeit der Geometrie bzw. der Position des Kolbens der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung auf einfache Art und Weise ermittelbar.
In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht die Möglichkeit, die Flächenverhältnisse im Bereich der Kolben-Zylinder-Einrichtungen und der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung unterschiedlich voneinander auszuführen und somit sogenannte Druck- bzw. Volumenübersetzer zu realisieren.
Da die Kolben-Zylinder-Messeinrichtung im Inneren einer Getriebevorrichtung mit großem Freiheitsgrad positionierbar ist, ist der erfindungsgemäße Gegenstand mit geringem konstruktivem Aufwand in bestehende Getriebekonzepte integrierbar.
Steht ein vom Kolben der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung begrenzter Kolbenraum mit der Ventileinrichtung und ein weiterer ebenfalls vom Kolben begrenzter Kolbenraum mit der Schaltventileinrichtung der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung in Wirkverbindung, erfolgt eine Betätigung einer Schaltstange bzw. eines damit wirkverbundenen Kolbens einer zugeordneten Kolben-Zylinder-Einrichtung direkt über den Kolben der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung, womit die Position der aktuell betätigten Schaltstange auf einfache Art und Weise über den Stellweg des Kolbens der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung messtechnisch ermittelbar ist.
Greift am Kolben der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung eine dem Druck bzw. dem hierzu äquivalenten Druck entgegenwirkende Federeinrichtung an, ist der Kolben der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung vor Betätigung einer Schaltstange mit geringem Steuer- und Regelaufwand in eine definierte Ausgangslage überführbar, womit die Betätigung einer Schaltstange auf einfache Art und Weise durchführbar ist.
Weist die Ventileinrichtung wenigstens eine Druckregelventileinheit auf, in deren Bereich der Druck stufenlos einstellbar ist, ist eine Betätigung einer Schaltstange auf einfache Art und Weise an einen aktuell vorliegenden Betriebszustand der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung anpassbar.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung weist die Ventileinrichtung wenigstens zwei Druckregelventileinheiten auf, wobei eine erste Druckregelventileinheit mit dem Kolbenraum der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung in Wirkverbindung steht, während der zweite Kolbenraum der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung mit der Ventileinrichtung gekoppelt ist, und wobei die zweite Druckregelventileinheit mit der Ventileinrichtung direkt verbunden ist und über die Ventileinrichtung mit dem weiteren Kolbenraum der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung verbindbar ist.
Damit ist der im Bereich der Ventileinrichtung einstellbare Druck oder der dazu äquivalente Druck mit geringem konstruktivem Aufwand im Bereich verschiedener Kolben-Zylinder-Einrichtungen betriebszustandsabhängig anlegbar und darüber hinaus der Kolben der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung über die beiden Druckregelventileinheiten hydraulisch in eine definierte Grundstellung überführbar, um eine Betätigung der Schaltstangen jeweils aus einem definierten Betriebszustand der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung heraus durchführen zu können.
Weist die Kolben-Zylinder-Messeinrichtung wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Messeinheiten mit jeweils einem Kolben und zwei davon begrenzten Kolbenräumen auf, sind in der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung auch zwei Schaltstangen gleichzeitig verschiebbar und deren Schaltstangenpositionen im Bereich der Kolben-Zylinder-Messeinheiten in gewünschtem Umfang bestimmbar.
Zusätzlich besteht bei der Ausführung der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit zwei Kolben-Zylinder-Messeinheiten die Möglichkeit, die den KolbenZylinder-Messeinheiten zugeordneten Positionssensoren bzw. deren Signale zueinander zu plausibilisieren, da der zur Betätigung von Schaltstangen erzeugte Durchfluss von Hydraulikfluid dann in der Regel zweimal gemessen wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung weist die Ventileinrichtung wenigstens zwei Druckregelventileinheiten auf, wobei eine erste Druckregelventileinheit mit einem Kolbenraum einer ersten Kolben-Zylinder-Messeinheit in Wirkverbindung steht, während der weitere Kolbenraum der ersten Kolben-Zylinder-Messeinheit mit der Ventileinrichtung gekoppelt ist, und wobei die zweite Druckregelventileinheit mit einem Kolbenraum einer zweiten Kolben-Zylinder-Messeinheit in Wirkverbindung steht, während der weitere Kolbenraum der zweiten Kolben-Zylinder-Messeinheit mit der Ventileinrichtung gekoppelt ist.
Damit wird der im Bereich einer Druckregelventileinheit eingestellte Druck im Bereich einer Kolben-Zylinder-Messeinheit bzw. in einem Kolbenraum einer Kolben-Zylinder-Messeinheit angelegt. Der zur Betätigung der jeweils anzusteuernden Kolben-Zylinder-Einrichtung zu erzeugende Druck wird durch Verschieben eines Kolbens dieser Kolben-Zylinder-Messeinheit im Bereich der Kolben-Zylinder-Einrichtung zur Verfügung gestellt, während der im Bereich der weiteren Druckregelventileinheit einstellbare Druck im Bereich der weiteren Kolben-Zylinder-Messeinheit anlegbar ist und zur Betätigung eines Kolbens der Kolben-Zylinder-Messeinheit verwendet wird. Das daraus resultierende Verschieben des Kolbens der weiteren Kolben-Zylinder-Messeinheit erzeugt wiederum ein Ausschieben von in einem weiteren Kolbenraum der weiteren Kolben-Zylinder-Messeinheit befindlichem Hydraulikfluid, das einen entsprechenden Betätigungsdruck im Bereich der der zu verstellenden Schaltstange zugeordneten Kolben-Zylinder-Einrichtung bewirkt. Bei einer solchen Ausführung der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung besteht auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, die Kolben der Kolben-Zylinder-Messeinheiten mechanisch, vorzugsweise über eine Federeinrichtung oder dergleichen, in die definierte Grundeinstellung zu überführen.
Umfasst die Schaltventileinrichtung wenigstens drei Schaltventile, die zur Darstellung mehrerer Schaltbetriebszustände der Schaltventileinrichtung jeweils über einen im Bereich einer Vorsteuerdruckventileinheit einstellbaren Vorsteuerdruck in eine erste Schaltstellung und wenigstens in eine zweite Schaltstellung überführbar sind, sind in der Getriebevorrichtung eine Vielzahl verschiedener Übersetzungen bei gleichzeitig geringem konstruktivem Aufwand auf bauraumgünstige Art und Weise darstellbar.
Sind mehrere verschiedene Schaltbetriebszustände der Ventileinrichtung darstellbar und sind wenigstens fünf Schaltstangen zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung durch Anlegen von Betätigungsdruck im Bereich der Wirkflächen der Kolben-Zylinder-Einrichtungen über die Ventileinrichtung verstellbar, sind in der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung vorzugsweise neun Übersetzungen für Vorwärtsfahrt und eine Übersetzung für Rückwärtsfahrt darstellbar, womit eine als Brennkraftmaschine ausgeführte Antriebsmaschine eines Fahrzeugantriebsstranges in gewünschtem Umfang jeweils in einem verbrauchsgünstigen Betriebsbereich betreibbar ist.
Bei einer mit geringem Aufwand betreibbaren und konstruktiv einfach ausgeführten sowie kostengünstig herstellbaren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung sind die Vorsteuerdruckventileinheiten als Magnetventile ausgebildet.
Bei einer durch einen geringen Bauteilaufwand gekennzeichneten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung umfassen die Druckregelventileinheiten jeweils ein Druckregelventil, in dessen Bereich der Betätigungsdruck jeweils stufenlos variierbar ist.
Soll der Betätigungsdruck mit hoher Auflösung variierbar sein, umfassen die Druckregelventileinheiten jeweils ein Vorsteuerdruckregelventil und jeweils ein Druckregelventil, wobei im Bereich der Druckregelventile ein Versorgungsdruck anlegbar ist, der über einen im Bereich der Vorsteuerdruckregelventile vorgebbaren und im Bereich der Druckregelventile anlegbaren Vorsteuerdruck über die Druckregelventile auf jeweils ein angefordertes Druckniveau des Drucks stromab der Druckregelventile einstellbar ist.
Sind alle Kolben-Zylinder-Einrichtungen in der ersten Schaltstellung der Schaltventile von den Druckregelventileinheiten getrennt, wird keine der Kolben-Zylinder-Einrichtungen bei im Bereich der Druckregelventileinheiten eingestelltem Druck mit Betätigungsdruck beaufschlagt, womit bei einer fehlerhaften Betätigung einer oder beider Druckregelventileinheiten eine Fehlansteuerung der Kolben-Zylinder-Einrichtungen auf einfache Art und Weise vermeidbar ist. Weisen die Schaltventile der Ventileinrichtung ihre ersten Schaltstellungen in stromlosem Betriebszustand der Getriebevorrichtung auf, ist eine Fehlansteuerung der Kolben-Zylinder-Einrichtungen bei einem Ausfall eines elektrischen Bordnetzes eines mit der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ausgeführten Fahrzeuges auf einfache Art und Weise vermeidbar und somit ein gewünschter Sicherheitsstandard gegeben.
Ist die zweite Druckregelventileinheit in der ersten Schaltstellung der Schaltventile über die Schaltventileinrichtung mit dem weiteren Kolbenraum der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung verbunden, ist die Kolben-Zylinder-Messeinrichtung ohne eine gleichzeitige Betätigung einer Schaltstange in ihren definierten Betriebszustand bzw. in einen definierten Betriebszustand im angeforderten Umfang überführbar.
Sind die Kolben-Zylinder-Einrichtungen jeweils mit einer mechanischen Rastierung für die Kolben ausgebildet, über die die Kolben jeweils in einer Neutralstellung haltbar sind, in der weder die eine noch die andere über die jeweils damit verbundene Schaltstange zuschaltbare Übersetzung eingelegt ist, ist auf einfache Art und Weise gewährleistet, dass die Kolben jeweils aus einer definierten Position heraus zum Einlegen einer Übersetzung betätigt werden, da diese nicht durch Vibrationen und auch nicht durch anliegend niedrigere Drücke aus der Neutrallage herausgeführt werden. Ist die Haltekraft der Rastierung vorzugsweise jeweils größer als eine am zugeordneten Kolben angreifende Stellkraft, die einer über ein Druckbegrenzungsventil definierten und an dem Kolben jeweils anliegenden Druckkraft entspricht, ist eine unerwünschte Betätigung der Kolben aus der Neutrallage heraus auch dann auf konstruktiv einfache Art und Weise vermieden, wenn die Kolbenflächen eines Kolbens ungleich sind.
Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und den unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Es zeigt:
1 ein stark vereinfachtes Ersatzschaltbild eines Teils eines Hydrauliksystems einer Getriebevorrichtung;
2 einen Teil eines Hydraulikschemas eines Hydrauliksystems einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung; und
3 eine 2 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung.
1 zeigt eine stark schematisierte Darstellung eines Ersatzschaltbildes eines Teils eines Hydrauliksystems 1 einer Getriebevorrichtung 2, in der mehrere Übersetzungen darstellbar sind. Die Übersetzungen sind über hydraulisch betätigbare Kolben-Zylinder-Einrichtungen 3 verstellbare Schaltstangen 4, von welchen in 1 jeweils nur eine gezeigt ist, ein- und auslegbar. Ein Druck p_B ist über eine Ventileinrichtung 5 einstellbar und über eine Schaltventileinrichtung 6 im Bereich von Wirkflächen 7A, 7B von mit den Schaltstangen 4 verbundenen Kolben 7 der Kolben-Zylinder-Einrichtungen 3 anlegbar.
Der Druck p_B ist auch im Bereich eines Kolbens 8 einer Kolben-Zylinder-Messeinrichtung 9 anlegbar, mittels der jeweils ein Stellweg eines Kolbens 7 einer der Kolben-Zylinder-Einrichtungen 3 messtechnisch ermittelbar ist, deren Kolben 7 wiederum zum Einlegen einer angeforderten Übersetzung und/oder zum Auslegen einer eingelegten Übersetzung durch Anlegen des Drucks p_B oder eines hierzu äquivalenten Druckes zu verstellen ist. Im Bereich der Ventileinrichtung 5, die bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Getriebevorrichtung 2 bzw. des Hydrauliksystems 1 als Druckminderventil ausgeführt ist, wird in Abhängigkeit eines Vorsteuerdruckes p_VS5 ein Versorgungsdruck bzw. ein Systemdruck p_sys auf das jeweils angeforderte Druckniveau des Betätigungsdruckes p_B eingestellt und in Richtung der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung 9 weitergeleitet. Der Betätigungsdruck p_B wird im Bereich eines vom Kolben 8 der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung 9 begrenzten Kolbenraumes 10 angelegt.
Oberhalb eines definierten Druckniveaus des Betätigungsdruckes p_B wird der Kolben 8 aus der in 1 dargestellten Neutralstellung verstellt, wobei sich während dieser Verstellung das Volumen des Kolbenraumes 10 durch das einströmende Hydraulikfluid vergrößert. Gleichzeitig verringert sich ein Volumen eines zweiten Kolbenraumes 11, der ebenfalls vom Kolben 8 der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung 9 begrenzt ist. Mit dem Kolben 8 ist ein Stangenkörper 12 fest verbunden, der in gleichem Umfang wie der Kolben 8 verschoben wird. Dem Stangenkörper 12 ist ein Positionssensor 13 bzw. ein Wegsensor zugeordnet, mittels dem der Stellweg des Kolbens 8 und somit des Stangenkörpers 12 messtechnisch ermittelbar ist. Durch die Verstellung des Kolbens 8 in einem das Volumen des zweiten Kolbenraumes 11 verringernden Umfang wird das im zweiten Kolbenraum 11 vorhandene Hydraulikfluid zunehmend in Richtung der Schaltventileinrichtung 6 ausgeschoben. Die Schaltventileinrichtung 6 ist über einen Vorsteuerdruck p_VS6 in verschiedene Schaltbetriebszustände überführbar, um einen im Bereich der Schaltventileinrichtung 6 anliegenden Druck p11, der äquivalent zum Betätigungsdruck p_B ist, im Bereich eines Kolbenraumes 14 einer der Kolben-Zylinder-Einrichtungen 3 anlegen zu können und die jeweils zugeordnete Kolbenstange 4 zum Einlegen einer angeforderten Übersetzung entsprechend verstellen zu können.
2 zeigt ein Hydraulikschema des Hydrauliksystems 1 einer ersten Ausführungsform der Getriebevorrichtung 2 in detaillierterer Form. In der Getriebevorrichtung 2 gemäß 2 sind neun Übersetzungen für Vorwärtsfahrt und eine Übersetzung für Rückwärtsfahrt einlegbar. Die Übersetzungen sind über fünf hydraulisch betätigbare Kolben-Zylinder-Einrichtungen 15 bis 19 verstellbare Schaltstangen 20 bis 24 ein- und auslegbar. Der Betätigungsdruck p_B ist über die vorliegend drei vorgesteuerte und miteinander über Leitungen gekoppelte Schaltventile 25 bis 27 umfassende Ventileinrichtung 6 im Bereich der Kolben-Zylinder-Einrichtungen 15 bis 19 bzw. im Bereich von Kolbenräumen 15A, 15B bzw. 16A, 16B bzw. 17A, 17B bzw. 18A, 18B bzw. 19A, 19B anlegbar. Die Schaltventile 25 bis 27 sind zur Darstellung der Übersetzungen jeweils in eine erste oder in eine zweite Schaltstellung überführbar. Der Betätigungsdruck p_B ist im Bereich von zwei Druckregelventileinheiten der Ventileinrichtung 5 frei einstellbar und in Richtung der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung 9 weiterleitbar.
Die Schaltventile 25 bis 27 sind vorliegend über jeweils eine als Magnetventil ausgeführte Vorsteuerdruckventileinheit 30, 31 und 32 mit Vorsteuerdruck p_VS25, p_VS26 oder p_VS27 in Richtung einer zweiten Schaltstellung entgegen jeweils einer Federeinrichtung 33, 34 oder 35 beaufschlagbar, die am Schaltventil 25, 26 oder 27 in Richtung der ersten Schaltstellung angreifen. Die Vorsteuerdrücke p_VS25 bis p_VS27 der Schaltventile 25 bis 27 sind in Abhängigkeit der jeweils vorliegenden Schaltstellung der Vorsteuerdruckventileinheiten 30 bis 32 entweder gleich null oder entsprechen einem Druckwert eines Drucksignales p_red.
Die Druckregelventileinheiten 28 und 29 umfassen jeweils ein Vorsteuerdruckregelventil 36 bzw. 37 und jeweils ein Druckregelventil 35A, 36A. Im Bereich der Druckregelventile 35A und 36A liegt jeweils ein Versorgungsdruck bzw. der Systemdruck p_sys an, der über einen im Bereich der Vorsteuerdruckregelventile 36 und 37 jeweils vorgebbaren und im Bereich der Druckregelventile 35A und 36A jeweils anlegbaren Vorsteuerdruck p_VS35A bzw. p_VS36A auf ein jeweils angefordertes Druckniveau des Betätigungsdruckes p_B stromab der Druckregelventile 35A und 36A führbar ist.
Im unbestromten Betriebszustand der Vorsteuerdruckventileinheiten 30 bis 32 sind die Schaltventile 25 bis 27 von den jeweils zugeordneten Federeinrichtungen 33, 34 und 35 jeweils in ihre in 2 dargestellte erste Schaltstellung umgeschoben. In diesem Betriebszustand der Schaltventileinrichtung 6 sind die Druckregelventile 35A und 36A der Druckregelventileinheiten 28 und 29 von den Kolben-Zylinder-Einrichtungen 15 bis 19 getrennt. Falls dennoch im Bereich der Druckregelventile 35A und 36A ein Betätigungsdruck p_B eingestellt wird, wird der Betätigungsdruck p_B entweder im Bereich des Kolbenraumes 10 oder des Kolbenraumes 11 der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung 9 angelegt, wobei der im Bereich des Druckregelventiles 35A eingestellte Betätigungsdruck p_B im Bereich des Kolbenraumes 11 direkt angelegt wird, während der im Bereich des Druckregelventiles 36A eingestellte Betätigungsdruck p_B im vorbeschriebenen Schaltbetriebszustand der Schaltventileinrichtung 6 im Bereich des Kolbenraumes 10 der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung angelegt wird. Damit ist der Kolben 8 der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung 9 in diesem einen Grundzustand der Schaltventileinrichtung 6 darstellenden Schaltbetriebszustand über den Betätigungsdruck p_B jeweils in die in 2 dargestellte Zwischenstellung überführbar, von der ausgehend eine Betätigung der Kolben-Zylinder-Einrichtungen 15 bis 19 zum Ein- und/oder Auslegen einer Übersetzung in der Getriebevorrichtung 2 in gewünschtem Umfang durchführbar ist.
Zusätzlich ist zwischen den Druckregelventilen 35A und 36A ein Druckbegrenzungsventil 38 vorgesehen, das stromauf eines Niederdruckbereiches 39 vorgesehen ist. Über das Druckbegrenzungsventil 38 wird im Hydrauliksystem 1 der Getriebevorrichtung 2 ein Druckniveau eingestellt, über das ein Leerlauf laufender Leitungen und der Ventile auf einfache Art und Weise vermieden wird. Oberhalb des Ansprechdruckniveaus des Druckbegrenzungsventiles 38 öffnet dieses und Hydraulikfluid wird in Richtung des Niederdruckbereiches 39 über das Druckbegrenzungsventil 38 geführt.
In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht auch die Möglichkeit, die Ventileinrichtung 5 ohne die beiden Druckregelventile 35A und 36A auszuführen, wobei dann der Systemdruck p_sys im Bereich der Vorsteuerdruckregelventile 36 und 37 anzulegen ist und dort das jeweils angeforderte Druckniveau des Betätigungsdruckes p_B direkt einzustellen und in Richtung der Schaltventileinrichtung 6 weiterzuleiten ist.
Prinzipiell wird bei jeder Betätigung einer der Schaltstangen 20 bis 24 entweder der zugehörige Zu- oder Abfluss aus einer der Kolben-Zylinder-Einrichtungen 15 bis 19 über die Kolben-Zylinder-Messeinrichtung 9 geführt. Zusätzlich besteht bei dieser Ausführung in der Grundstellung der Schaltventileinrichtung 6 die Möglichkeit, einen hydraulischen Einfachfehler, wie ein Klemmen eines der Druckregelventile 35A oder 36A auf Systemdruck p_sys, im Bereich des Positionssensors 13 der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung 9 zu detektieren.
3 zeigt eine 2 entsprechende Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Getriebevorrichtung 2 und des Hydrauliksystems 1, die sich von der in 2 dargestellten Ausführungsform der Getriebevorrichtung 2 im Wesentlichen lediglich im Bereich der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung 9 voneinander unterscheiden, weshalb in der nachfolgenden Beschreibung im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen diesen beiden Ausführungsformen näher eingegangen wird und bezüglich der weiteren Funktionsweise der Getriebevorrichtung 2 gemäß 3 auf die Beschreibung zu 1 und 2 verwiesen wird.
Die Kolben-Zylinder-Messeinrichtung 9 der Getriebevorrichtung 2 gemäß 3 umfasst zwei Kolben-Zylinder-Messeinheiten 40, 41, die im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie die Kolben-Zylinder-Messeinrichtung 9 gemäß 2 aufweisen. Dabei ist die Kolben-Zylinder-Messeinheit 40 der Druckregelventileinheit 28 und die Kolben-Zylinder-Messeinheit 41 der Druckregelventileinheit 29 zugeordnet. Der im Bereich des Druckregelventils 35A eingestellte Betätigungsdruck p_B wird im Bereich eines ersten Kolbenraumes 40A der Kolben-Zylinder-Messeinheit 40 angelegt und führt oberhalb eines Druckniveaus zu einer Verschiebung eines Kolbens 40B. Am Kolben 40B greift eine Rückstellfeder 40C an, deren Federkraft vom Betätigungsdruck p_B zu überwinden ist, um den Kolben 40B in einem das Volumen des ersten Kolbenraumes 40A vergrößernden Umfang betätigen zu können. Eine entsprechende Verschiebung des Kolbens 40B und eines damit verbundenen Stangenkörpers 40E führt zu einer Verringerung des Volumens eines zweiten Kolbenraumes 40D der Kolben-Zylinder-Messeinheit 40 und somit stromab der Kolben-Zylinder-Messeinheit 40 zu einem Druckanstieg, wobei der Druck stromab des zweiten Kolbenraumes 40D äquivalent zum Betätigungsdruck p_B ist. Der zum Betätigungsdruck p_B äquivalente Druck wird in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Schaltbetriebszustandes der Schaltventileinrichtung 6 im Bereich einer der Kolben-Zylinder-Einrichtungen 15 bis 19 angelegt, um eine aktuell in der Getriebevorrichtung 2 eingelegte Übersetzung auszulegen oder eine angeforderte Übersetzung in der Getriebevorrichtung 2 einzulegen. Die Bewegung des Kolbens 40B wird im Bereich eines Positionssensors 40F erfasst, mittels dem die aktuelle Position der betätigten Schaltstange 20 bis 24 im vorbeschriebenen Umfang über die Kolben-Zylinder-Messeinrichtung 9 bestimmbar ist.
Das vorbeschriebene Zusammenwirken zwischen dem Druckregelventil 35A und der Kolben-Zylinder-Messeinheit 40 entspricht im Wesentlichen der Wirkungsweise zwischen dem Druckregelventil 36A und der zweiten Kolben-Zylinder-Messeinheit 41, deren erster Kolbenraum 41A mit dem im Bereich des Druckregelventils 36A eingestellten Betätigungsdruck p_B beaufschlagt wird. Ist der Betätigungsdruck p_B größer als ein vordefiniertes Druckniveau, oberhalb dem eine am Kolben 41B angreifende Federeinrichtung 41C überdrückt und der Kolben 41B gemeinsam mit einem Stangenkörper 41E, dessen Bewegung im Bereich eines Positionssensors 41F bestimmbar ist, verschoben wird, wird das Volumen eines Kolbenraumes 41D reduziert und es liegt an der Schaltventileinrichtung 6 bzw. des Schaltventils 27 ein zum Betätigungsdruck p_B äquivalenter Druck an, der in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Schaltbetriebszustandes der Schaltventileinrichtung 6 im Bereich einer der Kolben-Zylinder-Einrichtungen 15 bis 19 anlegbar ist.
Somit ist sowohl in der Getriebevorrichtung 2 gemäß 2 als auch in der Getriebevorrichtung 2 gemäß 3 eine zweite Übersetzung für Vorwärtsfahrt einlegbar, wenn im Bereich des Kolbenraumes 15A der Kolben-Zylinder-Einrichtung 15 ein entsprechender Betätigungsdruck angelegt wird. Wird dagegen der Kolbenraum 15B mit Betätigungsdruck beaufschlagt, wird in der Getriebevorrichtung 2 gemäß 2 oder gemäß 3 die sechste Übersetzung für Vorwärtsfahrt eingelegt. Eine Druckbeaufschlagung des Kolbenraumes 16A der Kolben-Zylinder-Einrichtung 16 führt zu einem Einlegen der fünften Übersetzung für Vorwärtsfahrt, während die erste Übersetzung für Vorwärtsfahrt bei einer Beaufschlagung des Druckraumes 16B mit Betätigungsdruck darstellbar ist. Die vierte bzw. achte Übersetzung für Vorwärtsfahrt ist in der Getriebevorrichtung 2 gemäß 2 bzw. gemäß 3 eingelegt, wenn der Kolbenraum 17A bzw. 17B mit Betätigungsdruck beaufschlagt wird. Die siebte Übersetzung für Vorwärtsfahrt oder die dritte Übersetzung für Vorwärtsfahrt werden eingelegt, wenn der Kolbenraum 18A oder 18B mit Betätigungsdruck beaufschlagt wird. Liegt der Betätigungsdruck im Bereich des Kolbenraumes 19A der Kolben-Zylinder-Einrichtung 19 an, wird in der Getriebevorrichtung 2 die neunte Übersetzung für Vorwärtsfahrt eingelegt, während bei einer Druckbeaufschlagung des Kolbenraumes 19B die eine Übersetzung für Rückwärtsfahrt in der Getriebevorrichtung 2 eingelegt wird.
Die Ausführung der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung 9 mit den beiden Kolben-Zylinder-Messeinheiten 40 und 41 bietet den Vorteil, dass eine Betätigung einer der Schaltstangen 20 bis 24 keine aktive Rückbetätigung des Kolbens 40B bzw. des Kolbens 41B der Getriebevorrichtung 2 gemäß 3 erfordert, wie dies bei der Ausführung der Getriebevorrichtung 2 gemäß 2 ist, bei der der Kolben 8 der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung 9 vor einer erneuten Betätigung einer der Schaltstangen 20 bis 24 jeweils in seine in 2 dargestellte Neutralstellung zurückzuführen ist.
Zusätzlich besteht bei der Ausführung der Getriebevorrichtung 2 gemäß 3 bei entsprechender Entflechtung im Bereich der Schaltventileinrichtung 6 die Möglichkeit, dass zwei der Schaltstangen 20 bis 24 gleichzeitig betätigt werden, was mit einer Ausführung der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung 9 gemäß 2 nicht möglich ist.
Das vorbeschriebene Prinzip, nämlich eine Getriebevorrichtung mit einer Kolben-Zylinder-Messeinrichtung auszuführen, in deren Bereich über eine Positionssensorik eine Schaltstangenbetätigung und eine aktuelle Position einer aktuell betätigten Schaltstange ermittelbar ist, ist grundsätzlich unabhängig von der Ausführung der Ventileinrichtung und der Schaltventileinrichtung. Das bedeutet, dass insbesondere die Schaltventileinrichtung abweichend von den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen auch nur mit einem, zwei oder auch mehr als drei Schaltventilen ausgeführt sein kann. Darüber hinaus können auch die Vorsteuerdruckventileinheiten 30 bis 32 als Druckregelventileinheiten ausgeführt sein, über die der im Bereich der Schaltventileinrichtung anlegbare Vorsteuerdruck stufenlos einstellbar ist, um die damit beaufschlagten Schaltventile der Schaltventileinrichtung in mehr als zwei definierte Schaltstellungen überführen zu können.
Bezugszeichenliste

1: Hydrauliksystem
2 Ge: triebevorrichtung
3: Kolben-Zylinder-Einrichtung
4: Schaltstange
5: Ventileinrichtung
6: Schaltventileinrichtung
7: Kolben
7A, 7B: Wirkfläche
8: Kolben
9: Koben-Zylinder-Messeinrichtung
10: erster Kolbenraum der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung
11: zweiter Kolbenraum der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung
12: Stangenkörper
13: Positionssensor
14: Kolbenraum
15: Kolben-Zylinder-Einrichtung
15A, 15B: Kolbenraum
16: Kolbenzylindereinrichtung
16A, 16B: Kolbenraum
17: Kolbenzylindereinrichtung
17A, 17B: Kolbenraum
18: Kolbenzylindereinrichtung
18A, 18B: Kolbenraum
19: Kolbenzylindereinrichtung
19A, 19B: Kolbenraum
20 bis 24: Schaltstange
25 bis 27: Schaltventil
28, 29: Druckregelventileinheit
30 bis 32: Vorsteuerdruckventileinheit
33 bis 35: Federeinrichtung
35A, 36A: Druckregelventil
36, 37: Vorsteuerdruckregelventileinheit
38: Druckbegrenzungsventil
39: Niederdruckbereich
40: Kolbenzylindermesseinheit
40A: erster Kolbenraum
40B: Kolben
40C: Rückstellfeder
40D: zweiter Kolbenraum
40E: Stangenkörper
40F: Positionssensor
41: Kolbenzylindermesseinheit
41A: erster Kolbenraum
41B: Kolben
41C: Rückstellfeder
41D: zweiter Kolbenraum
41E: Stangenkörper
41F: Positionssensor
p_B: Betätigungsdruck
p_red: Reduzierdrucksignal
p_sys: Systemdruck
p_VS: Vorsteuerdruck
p_11: Druck

Claims

Getriebevorrichtung (2) mit mehreren Übersetzungen, die über hydraulisch betätigbare Kolben-Zylinder-Einrichtungen (3; 15 bis 19) verstellbare Schaltstangen (4; 20 bis 24) ein- und auslegbar sind, wobei ein Druck (p_B) über eine Ventileinrichtung (5) einstellbar und der Druck (p_B) oder ein hierzu äquivalenter Druck (p_11) über eine Schaltventileinrichtung (6) im Bereich von Wirkflächen (7A, 7B) von mit den Schaltstangen (4; 20 bis 24) verbundenen Kolben (7) der Kolben-Zylinder-Einrichtungen (3; 15 bis 19) anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck (p_B) oder der hierzu äquivalente Druck (p_11) auch im Bereich eines Kolbens (8) einer Kolben-Zylinder-Messeinrichtung (9) anlegbar ist, mittels der jeweils ein Stellweg eines Kolbens (7) einer der Kolben-Zylinder-Einrichtungen (3; 15 bis 19) messtechnisch ermittelbar ist, deren Kolben (7) wiederum zum Einlegen einer angeforderten Übersetzung und/oder zum Auslegen einer eingelegten Übersetzung durch Anlegen des Druckes (p_B) oder des hierzu äquivalenten Druckes (p_11) zu Verstellen sind.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Kolben (8; 40B) der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung (9) begrenzter Kolbenraum (11; 40A) mit der Ventileinrichtung (5) und ein weiterer ebenfalls vom Kolben (8; 40B) begrenzter Kolbenraum (10; 40C) der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung (9) mit der Schaltventileinrichtung (6) in Wirkverbindung steht.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Kolben (40B, 41B) der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung (9) eine dem Druck (p_B) oder dem hierzu äquivalenten Druck entgegenwirkende Federeinrichtung (40D, 41D) angreift.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (6) wenigstens eine Druckregelventileinheit (28, 29) aufweist, in deren Bereich der Druck (p_B) stufenlos einstellbar ist.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (5) wenigstens zwei Druckregelventileinheiten (28, 29) aufweist, wobei eine erste Druckregelventileinheit (28) mit dem Kolbenraum (11) der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung (9) in Wirkverbindung steht, während der weitere Kolbenraum (10) der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung (9) mit der Schaltventileinrichtung (6) gekoppelt ist, und wobei die zweite Druckregelventileinheit (29) mit der Schaltventileinrichtung (6) direkt verbunden ist und über die Schaltventileinrichtung mit dem weiteren Kolbenraum (11) der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung (9) verbindbar ist.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Messeinrichtung (9) wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Messeinheiten (40, 41) mit jeweils einem Kolben (40B, 41B) und zwei davon begrenzten Kolbenräumen (40A, 40D, 41A, 41D) aufweist.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung wenigstens zwei Druckregelventileinheiten (28, 29) aufweist, wobei eine erste Druckregelventileinheit (28) mit einem Kolbenraum (40A) einer ersten Kolben-Zylinder-Messeinheit (40) in Wirkverbindung steht, während der weitere Kolbenraum (40D) der ersten Kolben-Zylinder-Messeinheit (40) mit der Schaltventileinrichtung (6) gekoppelt ist, und wobei die zweite Druckregelventileinheit (29) mit einem Kolbenraum (41A) einer zweiten Kolben-Zylinder-Messeinheit (41) in Wirkverbindung steht, während der weitere Kolbenraum (41D) der zweiten Kolben-Zylinder-Messeinheit (41) mit der Schaltventileinrichtung (6) gekoppelt ist.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltventileinrichtung (6) wenigstens drei Schaltventile (25 bis 27) umfasst, die zur Darstellung mehrerer Schaltbetriebszustände der Schaltventileinrichtung (6) jeweils über einen im Bereich einer Vorsteuerdruckventileinheit (30, 31, 32) einstellbaren Vorsteuerdruck (p_VS25 bis p_VS27) in eine erste Schaltstellung und wenigstens in eine weitere Schaltstellung überführbar sind.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere verschiedene Schaltbetriebszustände der Schaltventileinrichtung (6) darstellbar sind und wenigstens fünf Schaltstangen (20 bis 24) zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung durch Anlegen von Betätigungsdruck im Bereich der Wirkflächen der Kolben der Kolben-Zylinder-Einrichtungen (15 bis 19) über die Schaltventileinrichtung (6) verstellbar sind.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerdruckventileinheiten (30 bis 32) als Magnetventil ausgebildet sind.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckregelventileinheit (28, 29) ein Druckregelventil (35A, 36A) umfasst, in dessen Bereich der Betätigungsdruck (p_B) jeweils stufenlos variierbar ist.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckregelventileinheit (28, 29) ein Vorsteuerdruckregelventil (36, 37) und jeweils ein Druckregelventil (35A, 36A) umfasst, wobei im Bereich der Druckregelventile (35A, 36A) ein Versorgungsdruck (p_sys) anlegbar ist, der über einen im Bereich der Vorsteuerdruckregelventile (36, 37) vorgebbaren und im Bereich der Druckregelventile (35A, 36A) anlegbaren Vorsteuerdruck (p_VS35A, p_VS36A) über die Druckregelventile (35A, 36A) auf jeweils ein angefordertes Druckniveau des Druckes (p_B) stromab der Druckregelventile (25 bis 27) einstellbar ist.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass alle Kolben-Zylinder-Einrichtungen (15 bis 19) in der ersten Schaltstellung der Schaltventile (25 bis 27) von den Druckregelventileinheiten (28, 29) getrennt sind.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Druckregelventileinheit (29) in der ersten Schaltstellung der Schaltventile (25 bis 27) über die Schaltventileinrichtung (6) mit dem weiteren Kolbenraum (11) der Kolben-Zylinder-Messeinrichtung (9) verbunden ist.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Einrichtungen jeweils mit einer mechanischen Rastierung für die Kolben ausgebildet sind, über die die Kolben jeweils in einer Neutralstellung haltbar sind, in der weder die eine noch die andere über die jeweils damit verbundene Schaltstange zuschaltbare Übersetzung eingelegt ist, wobei die Haltekraft der Rastierung vorzugsweise jeweils größer als eine am zugeordneten Kolben angreifende Stellkraft ist, die einer über ein Druckbegrenzungsventil definierten und an den Kolben jeweils anliegenden Druckkraft entspricht.