DE102016004366A1

DE102016004366A1 - Pneumatische Steuerungsvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes und Verfahren zu deren Steuerung

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Publication number: DE102016004366A1
Application number: DE102016004366.0A
Authority: DE
Inventors: Lars Didwiszus; Hansjörg Kraft; Romain Poux
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2016-04-08
Filing date: 2016-04-08
Publication date: 2017-10-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Steuerungsvorrichtung (1.1) eines automatisierten Schaltgetriebes mit mindestens einem doppeltwirkenden pneumatischen Stellzylinder (11, 21, 31, 41), dessen Kolbenstange (13, 23, 33, 43) mit einem Schaltelement zumindest einer Gangschaltkupplung des Schaltgetriebes in Verbindung steht, und dessen Druckräume (14, 15; 24, 25; 34, 35; 44, 45) jeweils über ein Schaltsteuerungsventil (16, 17; 26, 27; 36, 37; 46, 47) wechselweise mit einer Druckluftquelle (2) oder einer Druckluftsenke (4) verbindbar sind, und bei der die Kolbenstange (13, 23, 33, 43) des pneumatischen Stellzylinders (11, 21, 31, 41) mit einem ölgefüllten Druckraum (54, 64, 74, 84; 57, 67, 77, 87) einer steuerbaren hydraulischen Arretierungsvorrichtung (19, 29, 39, 49; 20, 30, 40, 50) in Wirkverbindung steht. Zur Verbesserung der Steuerungseigenschaften und zur Erweiterung des Steuerungsumfangs der Steuerungsvorrichtung (1.1) ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Druckraum (54, 64, 74, 84) der hydraulischen Arretierungsvorrichtung (19, 29, 39, 49) über eine mit einem steuerbaren Absperrventil (59, 69, 79, 89) versehene Verbindungsleitung (58, 68, 78, 88) mit einem ölgefüllten Vorratsbehälter (6) in Verbindung steht, wobei die Kolbenstange (13, 23, 33, 43) des pneumatischen Stellzylinders (11, 21, 31, 41) durch das Schließen des Absperrventils (59, 69, 79, 89) arretierbar und durch das Öffnen des Absperrventils (59, 69, 79, 89) entsperrbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Steuerungsvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes mit mindestens einem doppeltwirkenden pneumatischen Stellzylinder, dessen Kolbenstange mit einem Schaltelement zumindest einer Gangschaltkupplung des Schaltgetriebes in Verbindung steht, und dessen Druckräume jeweils über ein Schaltsteuerungsventil wechselweise mit einer Druckluftquelle oder einer Druckluftsenke verbindbar sind, und bei der die Kolbenstange des pneumatischen Stellzylinders mit einem ölgefüllten Druckraum einer steuerbaren hydraulischen Arretierungsvorrichtung in Wirkverbindung steht. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Steuerung dieser pneumatischen Steuerungsvorrichtung.
Pneumatische Steuerungsvorrichtungen von automatisierten Schaltgetrieben sind allgemein bekannt und kommen bevorzugt in mittelschweren sowie schweren Nutzfahrzeugen zur Anwendung, da diese zumeist mit einer Druckluftbremsanlage ausgerüstet sind und somit schon über eine Druckluftversorgungsanlage verfügen.
Eine aus der DE 199 31 973 A1 bekannte hydraulische oder pneumatische Steuerungsvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes weist einen als Schaltsteller wirksamen doppeltwirkenden Stellzylinder sowie einen als Wählsteller wirksamen doppeltwirkenden Stellzylinder auf. Die Kolbenstangen der Stellzylinder stehen jeweils über einen Schaltfinger oder Wählfinger mit einer Schaltwelle des Schaltgetriebes in Verbindung. Die Druckräume der Stellzylinder sind jeweils über ein Schalt- oder Wählsteuerungsventil wechselweise mit einer Druckmittelquelle oder einer Druckmittelsenke verbindbar. Die Schalt- und Wählsteuerungsventile sind als 3/2-Wege-Magnetschaltventile ausgebildet und verbinden die Druckräume im unbetätigten Ruhezustand jeweils mit der Druckmittelsenke. Während die Druckräume des als Wählsteller wirksamen Stellzylinders durch das Umschalten der zugeordneten Wählsteuerungsventile unmittelbar mit einer an die Druckmittelquelle angeschlossene Hauptdruckleitung verbindbar sind, ist zwischen der Hauptdruckleitung und einer zu den Schaltsteuerungsventilen führenden Anschlussdruckleitung ein Absperrventil angeordnet. Das Absperrventil ist als ein 2/2-Wege-Magnetschaltventil ausgebildet, welches im unbetätigten Ruhezustand geöffnet ist und zur Regulierung der Schaltkraft und der Schaltgeschwindigkeit des als Schaltsteller wirksamen Stellzylinders auch getaktet angesteuert werden kann.
Eine ähnliche, aus der DE 10 2006 040 476 A1 bekannte hydraulische oder pneumatische Steuerungsvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes weist zwei doppeltwirkende pneumatische Stellzylinder auf, die je nach Bauart der getriebeinternen mechanischen Schaltvorrichtung beide als Schaltsteller wirksam sind, oder von denen der eine als Schaltsteller und der andere als Wählsteller wirksam ist. Die Druckräume der Stellzylinder sind jeweils über ein Schalt- oder Wählsteuerungsventil wechselweise mit einer Druckmittelquelle oder einer Druckmittelsenke verbindbar. Zwischen einer an die Druckmittelquelle angeschlossenen Hauptdruckleitung und einer zu den Schalt- oder Wählsteuerungsventilen führenden Anschlussdruckleitung ist mindestens ein als ein 2/2-Wege-Magnetschaltventil ausgebildetes Absperrventil angeordnet, das im unbetätigten Ruhezustand geschlossen ist. Zur bedarfsweisen Bereitstellung eines größeren Druckmittelvolumenstroms sind zwei derart ausgebildete Absperrventile in paralleler Anordnung zwischen der Hauptdruckleitung und der Anschlussdruckleitung angeordnet.
Ein bekanntes Problem bei entsprechend aufgebauten pneumatischen Schaltvorrichtungen besteht darin, dass eine genaue Positionierung der Kolbenstangen der Stellzylinder aufgrund der Kompressibilität der Druckluft schwierig und nur mit hohem steuerungstechnischem Aufwand zu bewerkstelligen ist. Zudem sind auch die Stellkraft und die Stellgeschwindigkeit der Kolbenstangen der Stellzylinder schwer zu regulieren, welches beim Auftreffen auf mechanische Endanschläge oder beispielsweise beim Anschlagen der Klauen einer unsynchronisierten Klauenkupplung bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung zu unerwünschten Schlaggeräuschen und mechanischem Verschleiß führen kann.
Eine mögliche Lösung dieses Problems kann in einer hydraulischen Dämpfung der pneumatischen Stellzylinder bestehen, die beispielsweise aus der DE 10 2011 078 820 A1 bekannt ist. Dort ist die Kolbenstange eines doppeltwirkenden pneumatischen Stellzylinders starr mit der Kolbenstange eines als Dämpfungszylinder wirksamen doppeltwirkenden hydraulischen Stellzylinders verbunden, der koaxial und axial benachbart zu dem pneumatischen Stellzylinder angeordnet ist. Die mit einem Hydrauliköl gefüllten Druckräume des hydraulischen Stellzylinders stehen über eine mit einem steuerbaren Drosselventil versehene Verbindungsleitung miteinander in Verbindung. Das Drosselventil ist als ein 2/2-Wege-Proportionalmagnetventil ausgebildet, das im unbetätigten Ruhezustand geschlossen ist. Durch die Betätigung des Drosselventils kann über die Einstellung des Drosselquerschnitts die wirksame Stellkraft und die Stellgeschwindigkeit der Kolbenstange des pneumatischen Stellzylinders reguliert, also vergrößert oder verringert werden. Durch das Abschalten und damit Schließen des Drosselventils kann die Kolbenstange des pneumatischen Stellzylinders zudem genau positioniert werden. Nachteilig an diesem hydraulisch gedämpften pneumatischen Stellzylinder ist jedoch der hohe apparative und steuerungstechnische Aufwand, die Gefahr von Leckagen im Hydraulikkreis, und die hohe, auch bei vollständig geöffnetem Drosselventil vorhandene Widerstandskraft des Dämpfungszylinders auf die Kolbenstange des pneumatischen Stellzylinders.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine pneumatische Steuerungsvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes der eingangs genannten Bauart vorzuschlagen, bei der die Steuerungseigenschaften und die Steuerungsmöglichkeiten mit geringem apparativen und steuerungstechnischen Aufwand verbessert beziehungsweise erweitert sind. Des Weiteren soll ein Verfahren zur Steuerung dieser erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung angegeben werden.
Die Lösung der vorrichtungsbezogenen Aufgabe wird mit einer Steuerungsvorrichtung erreicht, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Der unabhängige Verfahrensanspruch beschreibt die Steuerungsschritte zur Steuerung dieser Steuerungsvorrichtung. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweils zugeordneten abhängigen Patentansprüche.
Demnach betrifft die Erfindung zunächst eine pneumatische Steuerungsvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes mit mindestens einem doppeltwirkenden pneumatischen Stellzylinder, dessen Kolbenstange mit einem Schaltelement zumindest einer Gangschaltkupplung des Schaltgetriebes in Verbindung steht, und dessen Druckräume jeweils über ein Schaltsteuerungsventil wechselweise mit einer Druckluftquelle oder einer Druckluftsenke verbindbar sind, und bei der die Kolbenstange des pneumatischen Stellzylinders mit einem ölgefüllten Druckraum einer steuerbaren hydraulischen Arretierungsvorrichtung in Wirkverbindung steht. Bei dieser Steuerungsvorrichtung ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass der Druckraum der hydraulischen Arretierungsvorrichtung über eine mit einem steuerbaren Absperrventil versehene Verbindungsleitung mit einem ölgefüllten Vorratsbehälter in Verbindung steht, und dass die Kolbenstange des pneumatischen Stellzylinders durch das Schließen des Absperrventils arretierbar und durch das Öffnen des Absperrventils entsperrbar ist.
Demgemäß steht der Druckraum der hydraulischen Arretierungsvorrichtung über eine mit einem steuerbaren Absperrventil versehene Verbindungsleitung mit einem ölgefüllten Vorratsbehälter in Verbindung. Bei dem Vorratsbehälter kann es sich zum Beispiel um die Ölwanne des Schaltgetriebes handeln, so dass das in dieser vorhandene, weitgehend drucklose Getriebeöl als Hydrauliköl in der hydraulischen Arretierungsvorrichtung verwendet wird. Durch die Inkompressibilität des in dem Druckraum, der Verbindungsleitung und dem Vorratsbehälter befindlichen Öls kann die Kolbenstange des pneumatischen Stellzylinders durch das Schließen des Absperrventils an jedem beliebigen Ort des Stellweges auf einfache Weise zuverlässig arretiert werden.
Das zur Durchführung eines Schaltvorgangs zum Ein- oder Auslegen eines Gangs des Schaltgetriebes erforderliche Entsperren der Kolbenstange des pneumatischen Stellzylinders erfolgt durch das Öffnen des Absperrventils. Bei geöffnetem Absperrventil wird je nach Bewegungsrichtung der Kolbenstange des pneumatischen Stellzylinders entweder zusätzliches Hydrauliköl aus dem Vorratsbehälter über die Verbindungsleitung in den Druckraum gesaugt oder Hydrauliköl aus dem Druckraum über die Verbindungsleitung in den Vorratsbehälter gedrückt. Um die Funktionssicherheit der hydraulischen Arretierungsvorrichtung sicherzustellen, ist es allerdings erforderlich, dass der Druckraum über die Verbindungsleitung derart an den Vorratsbehälter angeschlossen ist, dass das Eindringen von Luftblasen unter allen Betriebsbedingungen ausgeschlossen ist.
Die hydraulische Arretierungsvorrichtung ist in einer bevorzugten ersten Ausführungsform als ein einfachwirkender hydraulischer Stellzylinder ausgebildet, der koaxial und axial benachbart zu dem pneumatischen Stellzylinder angeordnet ist, und dessen Kolben über eine Kolbenstange starr mit der Kolbenstange des pneumatischen Stellzylinders verbunden ist.
In einer dazu alternativen, weniger Bauraum in Anspruch nehmenden zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die hydraulische Arretierungsvorrichtung als ein zylindrischer Druckbehälter ausgebildet ist, der koaxial und axial benachbart an der freien Seite des pneumatischen Stellzylinders angeordnet ist, dass der Innendurchmesser des zylindrischen Druckbehälters weitgehend dem Durchmesser der Kolbenstange des pneumatischen Stellzylinders entspricht, und dass der Innenraum des zylindrischen Druckbehälters einen Druckraum bildet, welcher von dem freien Ende der Kolbenstange des pneumatischen Stellzylinders begrenzt wird.
Das Absperrventil der hydraulischen Arretierungsvorrichtung kann als ein 2/2-Wege-Magnetschaltventil ausgebildet sein, das im unbetätigten Ruhezustand geschlossen und im betätigten Schaltzustand geöffnet ist. Ein derartiges Absperrventil ist einfach aufgebaut, kostengünstig herstellbar und einfach steuerbar. Die Funktion der hydraulischen Arretierungsfunktion ist mit einem derart ausgebildeten Absperrventil jedoch auf die Arretierung und Entsperrung der Kolbenstange des zugeordneten Stellzylinders beschränkt.
Zur Erweiterung des Funktionsumfangs der hydraulischen Arretierungsvorrichtung kann das Absperrventil als ein elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wege-Proportionalventil ausgebildet sein, das im unbetätigten Ruhezustand geschlossen ist, und das im betätigten Zustand stufenlos bis zur Einstellung eines maximalen Durchflussquerschnitts geöffnet werden kann. Durch die stufenlos mögliche Einstellung eines geringeren Durchflussquerschnitts des Absperrventils wird beim Verdrängen oder Ansaugen von Hydrauliköl aus beziehungsweise in den Druckraum der hydraulischen Arretierungsvorrichtung eine vergrößerte, auf die Kolbenstange des pneumatischen Stellzylinders wirksame Widerstandskraft erzeugt, die der Stellkraft des pneumatischen Stellzylinders entgegengerichtet ist und die effektiv auf das Schaltelement der zugeordneten Gangschaltkupplung übertragene Stellkraft wie auch die Stellgeschwindigkeit reduziert. Die Reduzierung der effektiven Stellkraft und der Stellgeschwindigkeit des pneumatischen Stellzylinders kann vorteilhaft dazu genutzt werden, um an eine bestimmte Schaltposition, bei der es sich zum Beispiel um die Einspurposition bei einer als unsynchronisierte Klauenkupplung ausgebildeten Gangschaltkupplung oder um die Synchronposition bei einer reibsynchronisierten Gangschaltkupplung handeln kann, mit geringerer Stellgeschwindigkeit heranzufahren, um ein Überschießen der Stellbewegung zu vermeiden.
Dieselbe Erweiterung des Funktionsumfangs der hydraulischen Arretierungsvorrichtung kann auch dadurch erzielt werden, dass das Absperrventil der hydraulischen Arretierungsvorrichtung als ein elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wege-Taktventil ausgebildet ist, das im unbetätigten Ruhezustand geschlossen ist, und das im betätigten Zustand durch Pulsweitenmodulation stufenlos bis zur Einstellung eines maximalen effektiven Durchflussquerschnitts geöffnet werden kann.
Zur Erhöhung der Funktionssicherheit der pneumatischen Schaltsteuerungsvorrichtung und zur Druckentlastung der Schaltsteuerungsventile ist zwischen einer an die Druckluftquelle angeschlossenen Hauptdruckleitung und einer zu den Schaltsteuerungsventilen führenden Anschlussdruckleitung vorzugsweise ein steuerbares pneumatisches Absperrventil angeordnet. Das pneumatische Absperrventil kann als 2/2-Wege-Magnetschaltventil ausgebildet sein, das im unbetätigten Ruhezustand geschlossen und im betätigten Schaltzustand geöffnet ist.
Um alternativ zu einer entsprechenden Ausbildung des Abschaltventils der hydraulischen Arretierungsvorrichtung die Stellkraft und die Stellgeschwindigkeit des pneumatischen Stellzylinders über das pneumatische Absperrventil regulieren zu können, ist dieses bevorzugt als ein elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wege-Proportionalventil ausgebildet, das im unbetätigten Ruhezustand geschlossen ist, und das im betätigten Zustand stufenlos bis zur Einstellung eines maximalen Durchflussquerschnitts geöffnet werden kann. Durch die stufenlos mögliche Einstellung eines geringeren Durchflussquerschnitts des pneumatischen Absperrventils wird bei einem umgeschalteten Schaltsteuerungsventil die aus der Hauptdruckleitung in den betreffenden Druckraum des pneumatischen Stellzylinders gedrosselt und damit die Stellkraft und die Stellgeschwindigkeit des pneumatischen Stellzylinders reduziert.
Alternativ dazu kann diese erweiterte Funktion des pneumatischen Absperrventils auch dadurch erzielt werden, dass dieses als ein elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wege-Taktventil ausgebildet ist, das im unbetätigten Ruhezustand geschlossen ist, und das im betätigten Zustand durch Pulsweitenmodulation stufenlos bis zur Einstellung eines maximalen effektiven Durchflussquerschnitts geöffnet werden kann. Dieses pneumatische Absperrventil kann aber auch als ein elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wege-Taktventil ausgebildet sein, welches im unbetätigten Ruhezustand geöffnet ist, so dass es bei einem elektrischen Defekt dennoch weiterhin eine Schaltung zulassen würde.
Die Erfindung betrifft gemäß der gestellten Aufgabe auch ein Verfahren zur Steuerung einer pneumatischen Steuerungsvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes, die mindestens einen doppeltwirkenden pneumatischen Stellzylinder aufweist, dessen Kolbenstange mit einem Schaltelement zumindest einer Gangschaltkupplung des Schaltgetriebes in Verbindung steht, und dessen Druckräume jeweils über ein Schaltsteuerungsventil wechselweise mit einer Druckluftquelle oder mit einer Druckluftsenke verbindbar sind. Dieses Verfahren weist folgende Schritte auf:

a) Entsperren der Kolbenstange des pneumatischen Stellzylinders durch das Öffnen eines steuerbaren Absperrventils in einer Verbindungsleitung, über die ein mit der Kolbenstange des pneumatischen Stellzylinders in Wirkverbindung stehender ölgefüllter Druckraum einer steuerbaren hydraulischen Arretierungsvorrichtung mit einem ölgefüllten Vorratsbehälter verbunden ist,
b) Belüften des der vorgesehenen Stellrichtung abgewandten Druckraums des pneumatischen Stellzylinders durch das entsprechende Umschalten des dem Druckraum zugeordneten Schaltsteuerungsventils,
c) Arretieren der Kolbenstange des pneumatischen Stellzylinders bei Erreichen der Zielposition durch das Schließen des Absperrventils der hydraulischen Arretierungsvorrichtung,
d) Entlüften des der Stellrichtung abgewandten Druckraums des pneumatischen Stellzylinders durch das entgegengesetzte Umschalten des dem Druckraum zugeordneten Schaltsteuerungsventils.

Gemäß einer ersten Weiterbildung dieses Steuerungsverfahrens, mit der die auf das Schaltelement der betreffenden Gangschaltkupplung wirksame Stellkraft und die Stellgeschwindigkeit der Kolbenstange des pneumatischen Stellzylinders reduziert werden kann, ist vorgesehen, dass das Absperrventil der hydraulischen Arretierungsvorrichtung während der Stellbewegung teilweise oder periodisch geschlossen wird. Zur Ermöglichung dieser Steuerungsfunktion ist die Ausbildung des Absperrventils der hydraulischen Arretierungsvorrichtung als ein 2/2-Wege-Proportionalventil oder als ein 2/2-Wege-Taktventil erforderlich.
In einer dazu alternativen zweiten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens, mit der die auf das Schaltelement der betreffenden Gangschaltkupplung wirksame Stellkraft und die Stellgeschwindigkeit der Kolbenstange des pneumatischen Stellzylinders reduziert werden kann, ist vorgesehen, dass ein zwischen einer an die Druckluftquelle angeschlossenen Hauptdruckleitung und einer zu den Schaltsteuerungsventilen führenden Anschlussdruckleitung angeordnetes pneumatisches Absperrventil während der Stellbewegung teilweise oder periodisch geschlossen wird. Zur Ermöglichung dieser Steuerungsfunktion ist die Ausbildung des pneumatischen Absperrventils als ein 2/2-Wege-Proportionalventil oder als ein 2/2-Wege-Taktventil erforderlich.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von sechs in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen sowie anhand von Funktionsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 eine pneumatische Steuerungsvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes mit einer ersten Ausführungsform hydraulischer Arretierungsvorrichtungen und einer ersten Ventilanordnung,
2 eine pneumatische Steuerungsvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes mit der ersten Ausführungsform der hydraulischen Arretierungsvorrichtungen und einer zweiten Ventilanordnung,
3 eine pneumatische Steuerungsvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes mit der ersten Ausführungsform der hydraulischen Arretierungsvorrichtungen und einer dritten Ventilanordnung,
4 eine pneumatische Steuerungsvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes mit einer zweiten Ausführungsform hydraulischer Arretierungsvorrichtungen und der ersten Ventilanordnung,
5 eine pneumatische Steuerungsvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes mit der zweiten Ausführungsform der hydraulischen Arretierungsvorrichtungen und der zweiten Ventilanordnung,
6 eine pneumatische Steuerungsvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes mit der zweiten Ausführungsform der hydraulischen Arretierungsvorrichtungen und der dritten Ventilanordnung,
7a–7d unterschiedliche Schaltstellungen eines pneumatischen Schaltstellzylinders und von Steuerungsventilen einer pneumatische Steuerungsvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes zur Erläuterung eines Schaltvorgangs zum Einlegen eines Gangs, und
8a–8d unterschiedliche Schaltstellungen des pneumatischen Schaltstellzylinders und der Steuerungsventile einer pneumatische Steuerungsvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes zur Erläuterung eines Schaltvorgangs zum Auslegen eines Gangs.
In den 1 bis 6 sind erfindungsgemäße pneumatische Steuerungsvorrichtungen eines automatisierten Schaltgetriebes mit verschiedenen Ausführungsformen hydraulischer Arretierungsvorrichtungen 19, 29, 39, 49; 20, 30, 40, 50 und unterschiedlichen Ventilanordnungen jeweils in einer schematischen Ansicht dargestellt. Bei dem zugeordneten, in den Figuren nicht näher dargestellten Schaltgetriebe handelt es sich beispielhaft um ein an sich bekanntes Gruppengetriebe, das ein vierstufiges Hauptgetriebe, eine dem Hauptgetriebe antriebstechnisch vorgeordnete zweistufige Splitgruppe, und eine dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeordnete zweistufige Bereichsgruppe (Rangegruppe) umfasst. Das Hauptgetriebe weist drei Vorwärtsgangstufen G1, G2, G3 und eine Rückwärtsgangstufe R auf. Die Splitgruppe ist zwischen einer Langsamsplitstufe SL und einer Schnellsplitstufe SH umschaltbar. Die Bereichsgruppe weist eine Langsamfahrbereichsstufe L und eine Schnellfahrbereichsstufe S auf.
Die Rückwärtsgangstufe R und die erste Vorwärtsgangstufe G1 des Hauptgetriebes sind mittels einer ersten Doppelkupplungsanordnung über eine Schaltmuffe schaltbar, mit der eine an einer Schaltstange befestigte Schaltgabel in Eingriff steht. Die Schaltmuffe ist in zwei Endpositionen, in denen jeweils eine der beiden Gangstufen R, G1 eingelegt ist, und einer mittleren Neutralposition N, in der beide Gangstufen R, G1 ausgelegt sind, verschiebbar. Die betreffende Schaltstange ist starr mit der Kolbenstange 13 eines ersten doppeltwirkenden pneumatischen Stellzylinders 11 verbunden. Die zweite Vorwärtsgangstufe G2 und die dritte Vorwärtsgangstufe G3 des Hauptgetriebes sind mittels einer zweiten Doppelkupplungsanordnung über eine Schaltmuffe schaltbar, mit der eine an einer Schaltstange befestigte Schaltgabel in Eingriff steht. Die Schaltmuffe ist in zwei Endpositionen, in denen jeweils eine der beiden Gangstufen G2, G3 eingelegt ist, und einer mittleren Neutralposition N, in der beide Gangstufen G2, G3 ausgelegt sind, verschiebbar. Die betreffende Schaltstange ist starr mit der Kolbenstange 23 eines zweiten doppeltwirkenden pneumatischen Stellzylinders 21 verbunden.
Die Langsamsplitstufe SL und die Schnellsplitstufe SH der Splitgruppe sind mittels einer dritten Doppelkupplungsanordnung über eine Schaltmuffe schaltbar, mit der eine an einer Schaltstange befestigte Schaltgabel in Eingriff steht. Die Schaltmuffe ist zwischen zwei Endpositionen durch Axialverschiebung auf einer Getriebewelle umschaltbar, in denen jeweils eine der beiden Splitstufen SL, SH eingelegt ist. Die betreffende Schaltstange ist starr mit der Kolbenstange 33 eines dritten doppeltwirkenden pneumatischen Stellzylinders 31 verbunden.
Die Langsamfahrbereichsstufe L und die Schnellfahrbereichsstufe S der Bereichsgruppe sind mittels einer vierten Doppelkupplungsanordnung über eine Schaltmuffe schaltbar, mit welcher eine an einer Schaltstange befestigte Schaltgabel in Eingriff steht. Die Schaltmuffe ist durch Axialverschiebung auf einer Getriebewelle zwischen zwei Endpositionen umschaltbar, in denen jeweils eine der beiden Fahrbereichsstufen L, S eingelegt ist. Die betreffende Schaltstange ist starr mit der Kolbenstange 43 eines vierten doppeltwirkenden pneumatischen Stellzylinders 41 verbunden.
Die als Schaltsteller wirksamen Stellzylinder 11, 21, 31, 41 weisen jeweils zwei Druckräume 14, 15; 24, 25; 34, 35; 44, 45 auf, die durch starr mit der jeweiligen Kolbenstange 13, 23, 33, 34 verbundene Kolben 12, 22, 32, 42 voneinander getrennt sind. Die Druckräume 14, 15; 24, 25; 34, 35; 44, 45 der Stellzylinder 11, 21, 31, 41 sind jeweils über ein Schaltsteuerungsventil 16, 17; 26, 27; 36, 37; 46, 47 wechselweise mit einer Druckluftquelle 2 oder einer Druckluftsenke 4 verbindbar. Diese Schaltsteuerungsventile 16, 17; 26, 27; 36, 37; 46, 47 sind als 3/2-Wege-Magnetschaltventile ausgebildet und befinden sich im unbetätigten Ruhezustand jeweils in einer Schaltstellung, in der der zugeordnete Druckraum 14, 15; 24, 25; 34, 35; 44, 45 des betreffenden Stellzylinders 11, 21, 31, 41 mit einer zu der Druckluftsenke 4, zum Beispiel einem Entlüftungsausgang, führenden Entlüftungsleitung 5 verbunden ist.
In den 1 bis 6 sind die Schaltsteuerungsventile 16, 17; 26, 27; 36, 37; 46, 47 wie üblich im unbetätigten Ruhezustand abgebildet. Im betätigten Schaltzustand, also bei bestromten Elektromagneten, befinden sich die Schaltsteuerungsventile 16, 17; 26, 27; 36, 37; 46, 47 jeweils in einer Schaltstellung, in welcher der zugeordnete Druckraum 14, 15; 24, 25; 34, 35; 44, 45 des betreffenden Stellzylinders 11, 21, 31, 41 mit einer an die Druckluftquelle 2 angeschlossenen Hauptdruckleitung 3 verbunden ist.
In den 1 bis 6 befinden sich die Stellzylinder 11, 21 des Hauptgetriebes jeweils in ihrer Neutralposition N. Die Stellzylinder 31, 41 der Splitgruppe und der Bereichsgruppe befinden sich dagegen jeweils in derjenigen Schaltposition, in der die Langsamsplitstufe SL der Splitgruppe und die Langsamfahrbereichsstufe L der Bereichsgruppe eingelegt sind.
Um die Steuerbarkeit der pneumatischen Stellzylinder 11, 21, 31, 41 zu verbessern und damit die Positionierung der Schaltstangen des Schaltgetriebes in und zwischen den Schalt- und Neutralpositionen G1, G2, G3, R, N; SL, SS; L, S zu vereinfachen, stehen die Kolbenstangen 13, 23, 33, 43 der Stellzylinder 11, 21, 31, 41 jeweils mit einem ölgefüllten Druckraum 54, 64, 74, 84; 57, 67, 77, 87 einer steuerbaren hydraulischen Arretierungsvorrichtung 19, 29, 39, 49; 20, 30, 40, 50 in Wirkverbindung.
Die Druckräume 54, 64, 74, 84; 57, 67, 77, 87 der hydraulischen Arretierungsvorrichtungen 19, 29, 39, 49; 20, 30, 40, 50 stehen jeweils über eine mit einem steuerbaren Absperrventil 59, 69, 79, 89; 59', 69', 79', 89' versehene Verbindungsleitung 58, 68, 78, 88 mit einem ölgefüllten Vorratsbehälter 6 in Verbindung. Bei dem Vorratsbehälter 6 kann es sich zum Beispiel um eine mit Getriebeöl gefüllte Ölwanne des Schaltgetriebes handeln. Aufgrund der Inkompressibilität des Hydrauliköls sind die Kolbenstangen 13, 23, 33, 43 der pneumatischen Stellzylinder 11, 21, 31, 41 somit jeweils durch das Schließen des zugeordneten Absperrventils 59, 69, 79, 89; 59', 69', 79', 89' in deren aktuellen Position arretierbar und durch das Öffnen des zugeordneten Absperrventils 59, 69, 79, 89; 59', 69', 79', 89' entsperrbar.
In einer in den Steuerungsvorrichtungen 1.1, 1.2, 1.3 gemäß den 1 bis 3 verwendeten ersten Ausführungsform sind die hydraulischen Arretierungsvorrichtungen 19, 29, 39, 49 jeweils als ein einfachwirkender hydraulischer Stellzylinder 51, 61, 71, 81 ausgebildet, der koaxial und axial benachbart zu dem zugeordneten pneumatischen Stellzylinder 11, 21, 31, 41 angeordnet ist, und dessen Kolben 52, 62, 72, 82 über eine Kolbenstange 53, 63, 73, 83 starr mit der Kolbenstange 13, 23, 33, 43 des betreffenden pneumatischen Stellzylinders 11, 21, 31, 41 verbunden ist.
In einer in den Steuerungsvorrichtungen 1.4, 1.5, 1.6 gemäß den 4 bis 6 verwendeten zweiten Ausführungsform sind die hydraulischen Arretierungsvorrichtungen 20, 30, 40, 50 jeweils als ein zylindrischer Druckbehälter 56, 66, 76, 86 ausgebildet, der koaxial und axial benachbart auf der freien Seite des pneumatischen Stellzylinders 11, 21, 31, 41 angeordnet ist, dessen Innendurchmesser weitgehend dem Außendurchmesser der Kolbenstange 13, 23, 33, 43 des jeweiligen pneumatischen Stellzylinders 11, 21, 31, 41 entspricht, und dessen Innenraum 57, 67, 77, 87 einen Druckraum bildet, der von dem freien Ende der Kolbenstange 13, 23, 33, 43 des pneumatischen Stellzylinders 11, 21, 31, 41 begrenzt wird. Die ölgefüllten Druckräume 57, 67, 77, 87 sind in den 4 bis 6 nur sehr vereinfacht ohne dieselben begrenzende Wände dargestellt.
Bei den Steuerungsvorrichtungen 1.1, 1.4 gemäß den 1 und 4 stehen die zu den Schaltsteuerungsventilen 16, 17; 26, 27; 36, 37; 46, 47 führenden verzweigten Anschlussdruckleitungen 18, 38, 48 unmittelbar mit der an die Druckluftquelle 2 angeschlossenen Hauptdruckleitung 3 in Verbindung. Die alternativ betätigbaren Stellzylinder 11, 21 des Hauptgetriebes stehen über eine gemeinsame verzweigte Anschlussdruckleitung 18 mit der Hauptdruckleitung 3 in Verbindung. Die Absperrventile 59, 69, 79, 89 der hydraulischen Arretierungsvorrichtungen 19, 29, 39, 49; 20, 30, 40, 50 sind als einfache 2/2-Wege-Magnetschaltventile ausgebildet, die im unbetätigten Ruhezustand geschlossen und im betätigten Schaltzustand geöffnet sind. Hierdurch ist der Funktionsumfang der hydraulischen Arretierungsvorrichtungen 19, 29, 39, 49; 20, 30, 40, 50 auf die Arretierung sowie Entsperrung der Kolbenstangen 13, 23, 33, 43 der pneumatischen Stellzylinder 11, 21, 31, 41 und damit der Schaltstangen des Schaltgetriebes beschränkt. Bisher übliche mechanische Verrastungsmittel brauchen daher nicht vorgesehen sein.
In den Steuerungsvorrichtungen 1.2, 1.5 gemäß den 2 und 5 sind die Absperrventile 59', 69', 79', 89' der hydraulischen Arretierungsvorrichtungen 19, 29, 39, 49; 20, 30, 40, 50 dagegen als elektromagnetisch betätigbare 2/2-Wege-Proportionalventile ausgebildet, die im unbetätigten Ruhezustand geschlossen sind, und die im betätigten Zustand stufenlos bis zur Einstellung eines maximalen Durchflussquerschnitts geöffnet werden können. Durch die Reduzierung des Durchflussquerschnitts der Absperrventile 59', 69', 79', 89' wird die auf die Kolbenstange 13, 23, 33, 43 des jeweiligen pneumatischen Stellzylinders 11, 21, 31, 41 wirksame hydraulische Widerstandskraft erhöht und damit die auf die Schaltstange der betreffenden Doppelkupplungsanordnung des Schaltgetriebes wirksame Stellkraft und deren Stellgeschwindigkeit reduziert. Durch die als Proportionalventile ausgebildeten Absperrventile 59', 69', 79', 89' ist der Funktionsumfang der hydraulischen Arretierungsvorrichtungen 19, 29, 39, 49; 20, 30, 40, 50 somit um die Regulierung der auf die Schaltstangen des Schaltgetriebes wirksamen Stellkräfte und deren Stellgeschwindigkeit erweitert.
In den Steuerungsvorrichtungen 1.3, 1.6 gemäß den 3 und 6 sind die Absperrventile 59, 69, 79, 89 der hydraulischen Arretierungsvorrichtungen 19, 29, 39, 49; 20, 30, 40, 50 wiederum als einfache 2/2-Wege-Magnetschaltventile ausgebildet, die im unbetätigten Ruhezustand geschlossen und im betätigten Schaltzustand geöffnet sind. Zur Erzielung eines erweiterten Funktionsumfangs der vorbeschriebenen Art ist nun in den zu den Schaltsteuerungsventilen 16, 17; 26, 27; 36, 37; 46, 47 führenden Anschlussdruckleitungen 18, 38, 48 jeweils ein steuerbares pneumatisches Absperrventil 60, 80, 90 angeordnet. Die pneumatischen Absperrventile 60, 80, 90 sind in diesem Ausführungsbeispiel als elektromagnetisch betätigbare 2/2-Wege-Proportionalventile ausgebildet, die im unbetätigten Ruhezustand geschlossen sind, und die im betätigten Zustand stufenlos bis zur Einstellung eines maximalen Durchflussquerschnitts geöffnet werden können. Diese Absperrventil 60, 80, 90 können aber auch als Taktventile ausgebildet sein. Durch die Reduzierung des Durchflussquerschnitts dieser pneumatischen Absperrventile 60, 80, 90 wird die über die Hauptdruckleitung 3 aus der Druckluftquelle 2 zuströmende Druckluft gedrosselt und dadurch die auf die Kolbenstange 13, 23, 33, 43 des jeweiligen pneumatischen Stellzylinders 11, 21, 31, 41 wirksame pneumatische Stellkraft verringert, wodurch die auf die Schaltstange der betreffenden Doppelkupplungsanordnung des Schaltgetriebes übertragene Stellkraft und deren Stellgeschwindigkeit reduziert wird.
Zur Steuerung der pneumatischen Stellzylinder 11, 21, 31, 41 mittels den Schaltsteuerungsventilen 16, 17; 26, 27; 36, 37; 46, 47, den Absperrventilen 59, 69, 79, 89; 59', 69', 79', 89' der hydraulischen Arretierungsvorrichtungen 19, 29, 39, 49; 20, 30, 40, 50 und, sofern vorhanden, den pneumatischen Absperrventilen 60, 80, 90 sind an den Kolbenstangen 13, 23, 33, 43 der pneumatischen Stellzylinder 11, 21, 31, 41 oder an den Schaltstangen des Schaltgetriebes nicht abgebildete Wegsensoren angeordnet, die über Sensorleitungen mit einer elektronischen Steuereinheit in Verbindung stehen. In den Steuerungsvorrichtungen 1.1, 1.2, 1.4, 1.5 gemäß den 1, 2, 4 und 5 ist hierzu auch ein einziger Drucksensor 7 in der Anschlussdruckleitung 18 der Stellzylinder 11, 12 des Hauptgetriebes angeordnet, mittels dem der in dem jeweils belüfteten Druckraum 14, 15; 24, 25; 34, 35; 44, 45 eines der Stellzylinder 11, 21, 31, 41 herrschende Druck erfasst und über eine Sensorleitung an die elektronische Steuereinheit übermittelt werden kann.
In der elektronischen Steuereinheit werden die Weg- und Druckdaten sowie Betriebsparameter des betreffenden Kraftfahrzeugs ausgewertet und die Magnetventile 16, 17; 26, 27; 36, 37; 46, 47; 59, 69, 79, 89; 59', 69', 79', 89' der hydraulischen Arretierungsvorrichtungen 19, 29, 39, 49; 20, 30, 40, 50 und, sofern vorhanden, die pneumatischen Absperrventile 60, 80, 90 der Steuerungsvorrichtung 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6 zur Durchführung von Schaltvorgängen des Schaltgetriebes entsprechend angesteuert.
In den Steuerungsvorrichtungen 1.3 und 1.6 gemäß den 3 und 6 sind zur Erfassung des in dem jeweils belüfteten Druckraum 14, 15; 24, 25; 34, 35; 44, 45 eines der Stellzylinder 11, 21, 31, 41 herrschenden Druckes insgesamt drei Drucksensoren 8, 9, 10 vorhanden, die in den Anschlussdruckleitungen 18, 38, 48 jeweils zwischen den betreffenden Schaltsteuerungsventilen 16, 17; 26, 27; 36, 37; 46, 47 und dem pneumatischen Absperrventil 60, 80, 90 angeordnet sind.
Nachfolgend wird anhand der 7a, 7b, 7c, 7d sowie 8a, 8b, 8c, 8d am Beispiel des zweiten pneumatischen Stellzylinders 21 des Hauptgetriebes und den Ausführungsformen der hydraulischen Arretierungsvorrichtung 30 sowie der Ventilanordnung gemäß 4 der Steuerungsablauf zum Ein- und Auslegen der zweiten Gangstufe G2 des Hauptgetriebes erläutert. Aus Platzgründen sind der betreffende Stellzylinder 21 und die beiden zugeordneten Schaltsteuerungsventile 26, 27 in den 7a bis 7d und 8a bis 6d gegenüber der Abbildung in 4 in horizontal gespiegelter Anordnung abgebildet.
In der in 7a dargestellten Ausgangssituation befindet sich der pneumatische Stellzylinder 21 in der mittleren Neutralposition N, in der die beiden zugeordneten Gangstufen G2, G3 des Hauptgetriebes ausgelegt sind. Die betreffenden Schaltsteuerungsventile 26, 27 befinden sich im unbetätigten Ruhezustand jeweils in einer Schaltstellung, in der die beiden Druckräume 24, 25 des Stellzylinders 21 mit der zu der Druckluftsenke 4 führenden Entlüftungsleitung 5 verbunden und somit drucklos sind. Der Kolben 22 des Stellzylinders 21 ist somit kraftlos. Das Absperrventil 69 der hydraulischen Arretierungsvorrichtung 30 ist im unbetätigten Ruhezustand geschlossen, so dass die Kolbenstange 23 des Stellzylinders 21 und somit die Schaltstange der zugeordneten Doppelkupplungsanordnung des Hauptgetriebes in der Neutralposition arretiert ist.
Um die zweite Gangstufe G2 des Hauptgetriebes einzulegen, werden gemäß 7b nacheinander oder gleichzeitig das Absperrventil 69 und dasjenige erste Schaltsteuerungsventil 26 umgeschaltet, welches dem der vorgesehenen Stellrichtung abgewandten ersten Druckraum 24 des pneumatischen Stellzylinders 21 zugeordnet ist. Die Stellrichtung der Kolbenstange 23 des Stellzylinders 21 ist in 7b durch den eingezeichneten Richtungspfeil 91 markiert. Durch die Umschaltung des Absperrventils 69 wird dieses geöffnet und dadurch der Druckraum 67 des Druckzylinders 66 über die Verbindungsleitung 68 mit dem Vorratsbehälter 6 verbunden, wodurch der pneumatische Stellzylinder 21 entsperrt ist. Durch die Umschaltung des ersten Schaltsteuerungsventils 26 wird der erste Druckraum 24 des Stellzylinders 21 mit der Hauptdruckleitung 3 verbunden, wodurch der erste Druckraum 24 belüftet sowie über den Kolben 22 eine auf die Kolbenstange 23 und damit die mit dieser verbundene Schaltstange des Hauptgetriebes in Stellrichtung 91 wirksame Stellkraft erzeugt wird.
Unter der Wirkung dieser Stellkraft wird die Kolbenstange 23 des pneumatischen Stellzylinders 21 und damit die mit dieser verbundene Schaltstange des Hauptgetriebes in Stellrichtung 91 so weit verschoben, bis die zweite Gangstufe G2 des Hauptgetriebes eingelegt ist. Dieser Schaltzustand ist in 7c dargestellt.
Mit dem Erreichen der in 7c gezeigten Schaltposition, in der die zweite Gangstufe G2 des Hauptgetriebes eingelegt ist, werden gemäß den 7c und 7d nacheinander oder gleichzeitig das Absperrventil 69 und das erste Schaltsteuerungsventil 26 wieder in ihre Ruhestellung umgeschaltet. Durch die Umschaltung des Absperrventils 69 in seine Ruhestellung wird dieses geschlossen und dadurch der Druckraum 67 des Druckzylinders 66 gegenüber dem Vorratsbehälter 6 abgesperrt, wodurch der pneumatische Stellzylinder 21 hydraulisch arretiert ist. Durch die Umschaltung des ersten Schaltsteuerungsventils 26 in seine Ruhestellung wird der Druckraum 24 des Stellzylinders 21 wieder mit der Entlüftungsleitung 5 verbunden, wodurch der erste Druckraum 24 entlüftet und somit der Kolben 22 und damit die mit der Kolbenstange 23 des Stellzylinders 21 verbundene Schaltstange des Hauptgetriebes wieder kraftlos sind.
In der in 8a dargestellten Ausgangssituation befindet sich der pneumatische Stellzylinder 21 in der Schaltposition, in der die zweite Gangstufe G2 des Hauptgetriebes eingelegt ist. Die beiden Schaltsteuerungsventile 26, 27 befinden sich im unbetätigten Ruhezustand jeweils in einer Schaltstellung, in welcher die beiden Druckräume 24, 25 des Stellzylinders 21 mit der zu der Druckluftsenke 4 führenden Entlüftungsleitung 5 verbunden und somit drucklos sind. Der Kolben 22 des Stellzylinders 21 ist somit kraftlos. Das Absperrventil 69 der hydraulischen Arretierungsvorrichtung 30 ist im unbetätigten Ruhezustand geschlossen, so dass die Kolbenstange 23 des Stellzylinders 21 und somit die Schaltstange der zugeordneten Doppelkupplungsanordnung des Hauptgetriebes in der Schaltposition G2 arretiert ist.
Um die zweite Gangstufe G2 des Hauptgetriebes auszulegen, werden gemäß 8b nacheinander oder gleichzeitig das Absperrventil 69 und dasjenige zweite Schaltsteuerungsventil 27 umgeschaltet, welches dem der vorgesehenen Stellrichtung abgewandten zweiten Druckraum 25 des pneumatischen Stellzylinders 21 zugeordnet ist. Die Stellrichtung der Kolbenstange 23 des Stellzylinders 21 ist in 8b durch den eingezeichneten Richtungspfeil 92 markiert. Durch die Umschaltung des Absperrventils 69 wird dieses geöffnet und dadurch der Druckraum 67 des Druckzylinders 66 mit dem Vorratsbehälter 6 verbunden, wodurch der pneumatische Stellzylinder 21 entsperrt ist. Durch die Umschaltung des zweiten Schaltsteuerungsventils 27 wird der zweite Druckraum 25 des Stellzylinders 21 mit der Hauptdruckleitung 3 verbunden, wodurch der zweite Druckraum 25 belüftet und über den Kolben 22 eine auf die Kolbenstange 23 und damit die mit dieser verbundene Schaltstange des Hauptgetriebes in Stellrichtung 92 wirksame Stellkraft erzeugt wird.
Unter der Wirkung der Stellkraft wird die Kolbenstange 23 des pneumatischen Stellzylinders 21 und damit die mit dieser verbundene Schaltstange des Hauptgetriebes in Stellrichtung 92 so weit verschoben, bis die zweite Gangstufe G2 des Hauptgetriebes ausgelegt und die mittlere Neutralposition N erreicht ist. Dieser Schaltzustand ist in 8c dargestellt.
Mit dem Erreichen der Neutralposition N werden gemäß 8d nacheinander oder gleichzeitig das Absperrventil 69 und das zweite Schaltsteuerungsventil 27 wieder in ihre Ruhestellung umgeschaltet. Durch die Umschaltung des Absperrventils 69 in seine Ruhestellung wird dieses geschlossen und dadurch der Druckraum 67 des Druckzylinders 66 gegenüber dem Vorratsbehälter 6 abgesperrt, wodurch der pneumatische Stellzylinder 21 hydraulisch arretiert ist. Durch die Umschaltung des zweiten Schaltsteuerungsventils 27 in seine Ruhestellung wird der zweite Druckraum 25 des Stellzylinders 21 wieder mit der Entlüftungsleitung 5 verbunden, wodurch dieser zweite Druckraum 25 entlüftet und somit der Kolben 22 und damit die mit der Kolbenstange 23 des Stellzylinders 21 verbundene Schaltstange des Hauptgetriebes wieder kraftlos sind.
Bezugszeichenliste

1.1: Steuerungsvorrichtung (erste Ausführungsform)
1.2: Steuerungsvorrichtung (zweite Ausführungsform)
1.3: Steuerungsvorrichtung (dritte Ausführungsform)
1.4: Steuerungsvorrichtung (vierte Ausführungsform)
1.5: Steuerungsvorrichtung (fünfte Ausführungsform)
1.6: Steuerungsvorrichtung (sechste Ausführungsform)
2: Druckluftquelle
3: Hauptdruckleitung
4: Druckluftsenke, Entlüftungsausgang
5: Entlüftungsleitung
6: Vorratsbehälter
7: Drucksensor
8: Drucksensor
9: Drucksensor
10: Drucksensor
11: Pneumatischer Stellzylinder
12: Kolben
13: Kolbenstange
14: Druckraum
15: Druckraum
16: Schaltsteuerungsventil
17: Schaltsteuerungsventil
18: Anschlussdruckleitung
19: Hydraulische Arretierungsvorrichtung (erste Ausführungsform)
20: Hydraulische Arretierungsvorrichtung (zweite Ausführungsform)
21: pneumatischer Stellzylinder
22: Kolben
23: Kolbenstange
24: Druckraum, erster Druckraum
25: Druckraum, zweiter Druckraum
26: Schaltsteuerungsventil, erstes Schaltsteuerungsventil
27: Schaltsteuerungsventil, zweites Schaltsteuerungsventil
29: Hydraulische Arretierungsvorrichtung (erste Ausführungsform)
30: Hydraulische Arretierungsvorrichtung (zweite Ausführungsform)
31: pneumatischer Stellzylinder
32: Kolben
33: Kolbenstange
34: Druckraum
35: Druckraum
36: Schaltsteuerungsventil
37: Schaltsteuerungsventil
38: Anschlussdruckleitung
39: Hydraulische Arretierungsvorrichtung (erste Ausführungsform)
40: Hydraulische Arretierungsvorrichtung (zweite Ausführungsform)
41: Pneumatischer Stellzylinder
42: Kolben
43: Kolbenstange
44: Druckraum
45: Druckraum
46: Schaltsteuerungsventil
47: Schaltsteuerungsventil
48: Anschlussdruckleitung
49: Hydraulische Arretierungsvorrichtung (erste Ausführungsform)
50: Hydraulische Arretierungsvorrichtung (zweite Ausführungsform)
51: Hydraulischer Stellzylinder
52: Kolben
53: Kolbenstange
54: Druckraum
56: Druckbehälter
57: Druckraum, Innenraum
58: Verbindungsleitung
59, 59': Absperrventil
60: Pneumatisches Absperrventil
61: Hydraulischer Stellzylinder
62: Kolben
63: Kolbenstange
64: Druckraum
66: Druckbehälter
67: Druckraum, Innenraum
68: Verbindungsleitung
69, 69': Absperrventil
71: Hydraulischer Stellzylinder
72: Kolben
73: Kolbenstange
74: Druckraum
76: Druckbehälter
77: Druckraum, Innenraum
78: Verbindungsleitung
79, 79': Absperrventil
80: Pneumatisches Absperrventil
81: Hydraulischer Stellzylinder
82: Kolben
83: Kolbenstange
84: Druckraum
86: Druckbehälter
87: Druckraum, Innenraum
88: Verbindungsleitung
89, 89': Absperrventil
90: Pneumatisches Absperrventil
91: Richtungspfeil, Stellrichtung
92: Richtungspfeil, Stellrichtung
G1: Erste Vorwärtsgangstufe
G2: Zweite Vorwärtsgangstufe
G3: Dritte Vorwärtsgangstufe
L: Langsamfahrbereichsstufe
N: Neutralposition
R: Rückwärtsgangstufe
S: Schnellfahrbereichsstufe
SH: Schnellsplitstufe
SL: Langsamsplitstufe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19931973 A1 [0003]
DE 102006040476 A1 [0004]
DE 102011078820 A1 [0006]

Claims

Pneumatische Steuerungsvorrichtung (1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6) eines automatisierten Schaltgetriebes mit mindestens einem doppeltwirkenden pneumatischen Stellzylinder (11, 21, 31, 41), dessen Kolbenstange (13, 23, 33, 43) mit einem Schaltelement zumindest einer Gangschaltkupplung des Schaltgetriebes in Verbindung steht, und dessen Druckräume (14, 15; 24, 25; 34, 35; 44, 45) jeweils über ein Schaltsteuerungsventil (16, 17; 26, 27; 36, 37; 46, 47) wechselweise mit einer Druckluftquelle (2) oder einer Druckluftsenke (4) verbindbar sind, und bei dem die Kolbenstange (13, 23, 33, 43) des pneumatischen Stellzylinders (11, 21, 31, 41) mit einem ölgefüllten Druckraum (54, 64, 74, 84; 57, 67, 77, 87) einer steuerbaren hydraulischen Arretierungsvorrichtung (19, 29, 39, 49; 20, 30, 40, 50) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum (54, 64, 74, 84; 57, 67, 77, 87) der hydraulischen Arretierungsvorrichtung (19, 29, 39, 49; 20, 30, 40, 50) über eine mit einem steuerbaren Absperrventil (59, 69, 79, 89; 59', 69', 79', 89') versehene Verbindungsleitung (58, 68, 78, 88) mit einem ölgefüllten Vorratsbehälter (6) in Verbindung steht, und dass die Kolbenstange (13, 23, 33, 43) des pneumatischen Stellzylinders (11, 21, 31, 41) durch das Schließen des Absperrventils (59, 69, 79, 89; 59', 69', 79', 89') arretierbar und durch das Öffnen des Absperrventils (59, 69, 79, 89; 59', 69', 79', 89') entsperrbar ist.
Pneumatische Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Arretierungsvorrichtung (19, 29, 39, 49) als ein einfachwirkender hydraulischer Stellzylinder (51, 61, 71, 81) ausgebildet ist, der koaxial und axial benachbart zu dem pneumatischen Stellzylinder (11, 21, 31, 41) angeordnet ist, und dass dessen Kolben (52, 62, 72, 82) über eine Kolbenstange (53, 63, 73, 83) starr mit der Kolbenstange (13, 23, 33, 43) des pneumatischen Stellzylinders (11, 21, 31, 41) verbunden ist.
Pneumatische Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Arretierungsvorrichtung (20, 30, 40, 50) als ein zylindrischer Druckbehälter (56, 66, 76, 86) ausgebildet ist, der koaxial und axial benachbart an der freien Seite des pneumatischen Stellzylinders (11, 21, 31, 41) angeordnet ist, dass der Innendurchmesser des zylindrischen Druckbehälters (56, 66, 76, 86) weitgehend dem Durchmesser der Kolbenstange (13, 23, 33, 43) des pneumatischen Stellzylinders (11, 21, 31, 41) entspricht, und dass der Innenraum (57, 67, 77, 87) des zylindrischen Druckbehälters (56, 66, 76, 86) einen Druckraum bildet, welcher von dem freien Ende der Kolbenstange (13, 23, 33, 43) des pneumatischen Stellzylinders (11, 21, 31, 41) begrenzt wird.
Pneumatische Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (59, 69, 79, 89) der hydraulischen Arretierungsvorrichtung (19, 29, 39, 49; 20, 30, 40, 50) als ein 2/2-Wege-Magnetschaltventil ausgebildet ist, das im unbetätigten Ruhezustand geschlossen und im betätigten Schaltzustand geöffnet ist.
Pneumatische Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (59', 69', 79', 89') der hydraulischen Arretierungsvorrichtung (19, 29, 39, 49; 20, 30, 40, 50) als ein elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wege-Proportionalventil ausgebildet ist, das im unbetätigten Ruhezustand geschlossen ist, und das im betätigten Zustand stufenlos bis zur Einstellung eines maximalen Durchflussquerschnitts geöffnet werden kann.
Pneumatische Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (59, 69, 79, 89) der hydraulischen Arretierungsvorrichtung (19, 29, 39, 49; 20, 30, 40, 50) als ein elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wege-Taktventil ausgebildet ist, das im unbetätigten Ruhezustand geschlossen ist, und das im betätigten Zustand durch Pulsweitenmodulation stufenlos bis zur Einstellung eines maximalen effektiven Durchflussquerschnitts geöffnet werden kann.
Pneumatische Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer an die Druckluftquelle (2) angeschlossenen Hauptdruckleitung (3) und einer zu den Schaltsteuerungsventilen (16, 17; 26, 27; 36, 37; 46, 47) führenden Anschlussdruckleitung (18, 38, 48) ein steuerbares pneumatisches Absperrventil (60, 80, 90) angeordnet ist.
Pneumatische Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das pneumatische Absperrventil (60, 80, 90) als ein elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wege-Proportionalventil ausgebildet ist, das im unbetätigten Ruhezustand geschlossen ist, und das im betätigten Zustand stufenlos bis zur Einstellung eines maximalen Durchflussquerschnitts geöffnet werden kann.
Pneumatische Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das pneumatische Absperrventil (60, 80, 90) als ein elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wege-Taktventil ausgebildet ist, das im unbetätigten Ruhezustand geschlossen ist, und das im betätigten Zustand durch Pulsweitenmodulation stufenlos bis zur Einstellung eines maximalen effektiven Durchflussquerschnitts geöffnet werden kann.
Verfahren zur Steuerung einer pneumatischen Steuerungsvorrichtung (1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6) eines automatisierten Schaltgetriebes, die mindestens einen doppeltwirkenden pneumatischen Stellzylinder (11, 21, 31, 41) umfasst, dessen Kolbenstange (13, 23, 33, 43) mit einem Schaltelement zumindest einer Gangschaltkupplung des Schaltgetriebes in Verbindung steht, und dessen Druckräume (14, 15; 24, 25; 34, 35; 44, 45) jeweils über ein Schaltsteuerungsventil (16, 17; 26, 27; 36, 37; 46, 47) wechselweise mit einer Druckluftquelle (2) oder mit einer Druckluftsenke (4) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittels des Stellzylinders (11, 21, 31, 41) erfolgender Schaltvorgang zum Einlegen oder Auslegen eines Gangs (G1, G2, G3, R, SL, SH, L, S) des Schaltgetriebes mit den folgenden Schritten durchgeführt wird: a) Entsperren der Kolbenstange (13, 23, 33, 43) des pneumatischen Stellzylinders (11, 21, 31, 41) durch das Öffnen eines steuerbaren Absperrventils (59, 69, 79, 89; 59', 69', 79', 89') in einer Verbindungsleitung (58, 68, 78, 88), über die ein mit der Kolbenstange (13, 23, 33, 43) des pneumatischen Stellzylinders (11, 21, 31, 41) in Wirkverbindung stehender ölgefüllter Druckraum (54, 64, 74, 84; 57, 67, 77, 87) einer steuerbaren hydraulischen Arretierungsvorrichtung (19, 29, 39, 49; 20, 30, 40, 50) mit einem ölgefüllten Vorratsbehälter (6) verbunden ist, b) Belüften des der vorgesehenen Stellrichtung (91, 92) abgewandten Druckraums (14, 15; 24, 25; 34, 35; 44, 45) des pneumatischen Stellzylinders (11, 21, 31, 41) durch das entsprechende Umschalten des dem Druckraum (14, 15; 24, 25; 34, 35; 44, 45) zugeordneten Schaltsteuerungsventils (16, 17; 26, 27; 36, 37; 46, 47), c) Arretieren der Kolbenstange (13, 23, 33, 43) des pneumatischen Stellzylinders (11, 21, 31, 41) bei Erreichen der Zielposition durch das Schließen des Absperrventils (59, 69, 79, 89; 59', 69', 79', 89') der hydraulischen Arretierungsvorrichtung (19, 29, 39, 49; 20, 30, 40, 50), d) Entlüften des der Stellrichtung (91, 92) abgewandten Druckraums (14, 15; 24, 25; 34, 35; 44, 45) des pneumatischen Stellzylinders (11, 21, 31, 41) durch das entgegengesetzte Umschalten des dem Druckraum (14, 15; 24, 25; 34, 35; 44, 45) zugeordneten Schaltsteuerungsventils (16, 17; 26, 27; 36, 37; 46, 47).
Verfahren zur Steuerung einer pneumatischen Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die auf das Schaltelement der betreffenden Gangschaltkupplung wirksame Stellkraft und die Stellgeschwindigkeit der Kolbenstange (13, 23, 33, 43) des pneumatischen Stellzylinders (11, 21, 31, 41) während der Stellbewegung durch ein teilweises oder periodisches Schließen des Absperrventils (59, 69, 79, 89; 59', 69', 79', 89') der hydraulischen Arretierungsvorrichtung (19, 29, 39, 49; 20, 30, 40, 50) reduziert wird.
Verfahren zur Steuerung einer pneumatischen Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die auf das Schaltelement der betreffenden Gangschaltkupplung wirksame Stellkraft und die Stellgeschwindigkeit der Kolbenstange (13, 23, 33, 43) des pneumatischen Stellzylinders (11, 21, 31, 41) während der Stellbewegung durch ein teilweises oder periodisches Schließen eines steuerbaren pneumatischen Absperrventils (60, 80, 90) reduziert wird, das zwischen einer an die Druckluftquelle (2) angeschlossenen Hauptdruckleitung (3) und einer zu den Schaltsteuerungsventilen (16, 17; 26, 27; 36, 37; 46, 47) führenden Anschlussdruckleitung (18, 38, 48) angeordnet ist.