-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltsystem für ein automatisiertes Getriebe eines Fahrzeuges mit einem Druckmittel-Vorratsraum und mit einem Schaltzylinder mit einem Stellkolben zum Schalten in eine Schaltgasse eines Schaltbildes von schaltenden Gängen oder zum Schalten in eine Neutralstellung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betätigen des Stellkolbens des Schaltzylinders des Schaltsystems. Zudem betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang mit dem Schaltsystem.
-
Beispielsweise aus der Druckschrift
DE 10 2019 218 522 A1 ist ein Verfahren zum Einstellung eines Schaltdruckes in einem pneumatischen Schaltsystem eines Getriebes sowie ein Steuergerät bekannt. Das Steuergerät umfasst mehrere Druckmittelzylinder, die einen Druckstellerraum mit einem vorbestimmten Schaltdruck beaufschlagen. Der Druckstellerraum ist über zwei Ventile mit einem Vorratsbehälter verbunden, der wiederum über ein Schaltventil eine Kupplung des Getriebes zum Öffnen und Schließen ansteuert.
-
Beispielsweise bei bekannten Schaltsystemen von automatisierten Getrieben hat sich gezeigt, dass bei Ausfall nur eines Ventiles ein zugeordneter Schaltzylinder zum Ausführen von Schaltbewegungen nicht mehr angesteuert werden kann.
-
Der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schaltsystem, ein Verfahren zum Betätigen des Schaltsystems sowie ein Antriebsstrang mit dem Schaltsystem vorzuschlagen, bei denen eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet wird.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 5 bzw. 9 gelöst. Vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
-
Demnach wird ein Schaltsystem für ein automatisiertes Getriebe eines Fahrzeuges mit einem Druckmittel-Vorratsraum und mit einem Schaltzylinder mit einem Stellkolben zum Schalten in eine Schaltgasse eines Schaltbildes von zu schaltenden Gängen oder zum Schalten in eine Neutralstellung vorgeschlagen, wobei zumindest ein erstes, einem ersten Druckraum des Schaltzylinders zugeordnetes Einlass-Wegeventil und zumindest ein erstes, dem ersten Druckraum des Schaltzylinders zugeordnetes Auslass-Wegeventil vorgesehen sind, und wobei zumindest ein zweites, einem zweiten Druckraum des Schaltzylinders zugeordnetes Einlass-Wegeventil und zumindest ein zweites, dem zweiten Druckraum des Schaltzylinders zugeordnetes Auslass-Wegeventil vorgesehen sind. Die Einlass-Wegeventile sind mit dem Vorratsraum verbindbar, wobei die Auslass-Wegeventile mit einer Druckmittel-Abführung verbindbar sind. Ferner sind die Einlass-Wegeventile und die Auslass-Wegeventile jeweils als 2/2-Wegeventile ausgeführt sind, wobei das erste Einlass-Wegeventil und das zweite Einlass-Wegeventil jeweils als unangesteuert geschlossenes Ventil ausgeführt sind, und wobei das erste Auslass-Wegeventil und das zweite Auslass-Wegeventil jeweils als unangesteuert offenes Ventil ausgeführt sind.
-
Auf diese Weise wird ein vorzugweise pneumatisches Schaltsystem vorgeschlagen, bei dem jedem Druckraum des Stellkolbens des Schaltzylinders zumindest ein Einlass-Wegeventil und ein Auslass-Wegeventil zum Schalten in eine Schaltgasse oder in eine Neutralstellung derart zugeordnet sind, dass selbst bei einem Ausfall eines oder mehrerer Ventile die Schaltfunktion zumindest eingeschränkt erhalten bleibt. Somit wird bei einem Ausfall eine maximale Verfügbarkeit des Schaltsystems durch die spezielle Ansteuerung gewährleistet.
-
Um die verschiedenen Schaltgassen und die Neutralstellung bei einem zum Beispiel als Doppel-H-Schaltbild ausgeführten Schaltbild bzw. ausgeführten Schaltkulisse des Getriebes einlegen zu können, kann bei dem vorgeschlagenen Schaltsystem vorgesehen sein, dass der Stellkolben des Schaltzylinders eine erste Stellposition zum Einlegen der Schaltgassen eines ersten Ganges, eines dritten Ganges und eines vierten Ganges und eine zweite Stellposition zum Einlegen der Schaltgassen eines zweiten Ganges, eines fünften Ganges und eines Rückwärtsganges sowie eine dritte Stellposition als Zwischenposition zwischen der ersten Stellposition und der zweiten Stellposition zum Einlegen der Neutralstellung aufweist. Es ist ohne weiteres möglich, dass weitere Stellpositionen bei dem Stellkolben vorgesehen werden, um beispielsweise weitere Schaltgassen einlegen zu können.
-
Wenn beispielsweise eines der Auslass-Wegeventile ausfällt, ist unabhängig von dem Ausfall jederzeit die dritte Stellposition des Stellkolbens zum Einlegen der Neutralstellung erreichbar. Ferner ist es bei dem vorgeschlagenen Schaltsystem bei Ausfall eines der Auslass-Wegeventil möglich, dass neben der Neutralstellung zusätzlich entweder die erste Stellposition des Stellkolbens zum Einlegen der Schaltgassen des ersten Ganges, des dritten Ganges und des vierten Ganges oder die zweite Stellposition des Stellkolbens zum Einlegen der Schaltgassen des zweiten Ganges, des fünften Ganges und des Rückwärtsganges erreichbar ist.
-
Selbst bei einem Ausfall eines der Einlass-Wegeventile und eines der Auslass-Wegeventile ist bei dem vorgeschlagenen Schaltsystem vorgesehen, dass die erste Stellposition des Stellkolbens zum Einlegen der Schaltgassen des ersten Ganges, des dritten Ganges und des vierten Ganges und die zweite Stellposition des Stellkolbens zum Einlegen der Schaltgassen des zweiten Ganges, des fünften Ganges und des Rückwärtsganges erreichbar sind.
-
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Betätigen des Stellkolbens des Schaltzylinders zum Schalten in eine Schaltgasse des Schaltbildes von zu schaltenden Gängen oder zum Schalten in die Neutralstellung des Schaltbildes des vorbeschriebenen Schaltsystems gelöst. Hierbei ergeben sich die bereits beschriebenen und weitere Vorteile.
-
Ferner wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch durch einen Antriebsstrang eines Nutzfahrzeuges mit einem automatisierten Getriebe mit dem vorbeschriebenen Schaltsystem gelöst, wobei sich die bereits beschriebenen und weitere Vorteile ergeben.
-
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert.
-
Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges eines Nutzfahrzeuges mit einem automatisierten Getriebe mit einem erfindungsgemäßen Schaltsystem;
- 2 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Schaltsystems; und
- 3 ein Doppel-H-Schaltbild des automatisierten Getriebes.
-
In 1 ist eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges eines Nutzfahrzeuges mit einem automatisierten Getriebe mit dem erfindungsgemäßen Schaltsystem 6 beispielhaft dargestellt. Der Antriebsstrang umfasst eine Getriebeeingangswelle 10, die über eine Kupplung 11 von einem nicht weiter dargestellten Antriebsmotor trennbar ist. Eine koaxial zur Getriebeeingangswelle 10 angeordnete Abtriebswelle 12 ist über einen Planetenradsatz an das Hauptgetriebe angebunden. Das Hauptgetriebe ist in Vorgelegebauweise ausgeführt und umfasst mehrere Stirnradstufen zum Realisieren von beispielsweise fünf Gängen 1, 2, 3, 4 ,5 sowie zum Realisieren eines Rückwärtsganges R. Zum Einlegen der entsprechenden Schaltgassen des in 3 dargestellten Schaltbildes 17 wird das in 2 dargestellte Schaltsystem 6 verwendet.
-
Das Schaltsystem 6 umfasst einen Druckmittel-Vorratsraum 9, der vorzugsweise mit Druckluft über eine Druckzuführung 13 versorgt wird. Ferner ist ein Schaltzylinder 8 mit einem Stellkolben 7 zum Schalten in eine Schaltgasse der zu schaltenden Gängen 1, 2, 3, 4, 5, R oder zum Schalten in eine Neutralstellung N vorgesehen.
-
Einem ersten durch den Stellkolben 7 abgetrennten Druckraum 15 des Schaltzylinders 8 sind ein erstes Einlass-Wegeventil V1.1 und ein erstes Auslass-Wegeventil V1.2 zugeordnet, wobei einem zweiten, durch den Stellkolben 7 abgetrennten Druckraum 16 des Schaltzylinders 8 sind ein zweites Einlass-Wegeventil V2.1 und ein zweites Auslass-Wegeventil V2.2 zugeordnet, wobei die Einlass-Wegeventile V1.1, V2.1 mit dem Vorratsraum 9 verbindbar sind und wobei die Auslass-Wegeventile V1.2, V2.2 mit einer Druckabführung 14 verbindbar sind.
-
Die Einlass-Wegeventile V1.1, V2.1 und die Auslass-Wegeventile V1.2, V2.2 sind jeweils als 2/2-Wegeventile ausgeführt sind. Die Angabe 2/2 bedeutet bei Wegeventilen die Anzahl der Anschlüsse/ die Anzahl der Schaltstellungen. Dies bedeutet im vorliegenden Fall, dass jeweils zwei Anschlüsse und zwei Schaltstellungen bei jedem Wegeventil V1.1, V2.1, V1.2, V2.2 vorgesehen sind. Ein erster Anschluss bei dem ersten Einlass-Wegeventil V1.1 ist mit dem Vorratsraum 9 und ein zweiter Anschluss ist mit der ersten Druckkammer 15 des Schaltzylinders 8 verbunden. Bei dem zweiten Einlass-Wegeventil V2.1 sind ein erster Anschluss ebenfalls mit dem Vorratsraum 9 und ein zweiter Anschluss mit der zweiten Druckkammer 16 des Schaltzylinders 8 verbunden. Bei dem ersten Auslass-Wegeventil V1.2 sind ein erster Anschluss mit der ersten Druckkammer 15 und ein zweiter Anschluss mit der Druckabführung 14 verbunden. Bei dem zweiten Auslass-Wegeventil V2.2 sind ein erster Anschluss mit der zweiten Druckkammer 16 und ein zweiter Anschluss mit der Druckabführung 14 verbunden. Bei sämtlichen Wegeventile V1.1, V2.1, V1.2, V2.2 sind die Anschlüsse in einer der Schaltstellungen voneinander getrennt (geschlossene Schaltstellung) und in der anderen Schaltstellung miteinander verbunden (geöffnete Schaltstellung).
-
Ferner ist vorgesehen, dass das erste Einlass-Wegeventil V1.1 und das zweite Einlass-Wegeventil V2.1 jeweils als unangesteuert geschlossenes Ventil ausgeführt sind, und dass das erste Auslass-Wegeventil V1.2 und das zweite Auslass-Wegeventil V2.2 jeweils als unangesteuert offenes Ventil ausgeführt sind.
-
Dies bedeutet, dass die Einlass-Wegeventile V1.1, V2.1 zum Beispiel mittels Federkraft im unbestromten bzw. im nicht angesteuerten Zustand in ihrer geschlossenen Schaltstellung gehalten sind, und dass die Auslass-Wegeventile V1.2, V2.2 zum Beispiel mittels Federkraft im unbestromten bzw. im nicht angesteuerten Zustand in ihrer geöffneten Schaltstellung gehalten sind. Ferner bedeutet dies, dass die Einlass-Wegeventile V1.1, V2.1 im bestromten bzw. im angesteuerten Zustand in ihrer geöffneten Schaltstellung gehalten sind, während die Auslass-Wegeventile V1.1, V2.1 im bestromten bzw. im angesteuerten Zustand in ihrer geschlossenen Schaltstellung gehalten sind.
-
Im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens ist zum Beispiel vorgesehen, dass das erste Einlass-Wegeventil V1.1 und das erste Auslass-Wegeventil V1.2 derart angesteuert werden, dass der Stellkolben 7 in eine erste Stellposition I zum Einlegen der Schaltgassen des ersten Ganges 1, des dritten Ganges 3 und des vierten Ganges 4 bewegt wird. Ferner werden das zweite Einlass-Wegeventil V2.1 und das zweite Auslass-Wegeventil V2.2 derart angesteuert, dass der Stellkolben 7 in eine zweite Stellposition II zum Einlegen der Schaltgassen des zweiten Ganges 2, des fünften Ganges 5 und des Rückwärtsganges R bewegt wird. Schließlich ist im Rahmen des Verfahrens vorgesehen, dass das erste Einlass-Wegeventil V1.1 und dass das zweite Einlass-Wegeventil V2.1 derart angesteuert werden, dass der Stellkolben 7 in eine dritte Stellposition III als Zwischenposition zwischen der ersten Stellposition I und der zweiten Stellposition II zum Einlegen der Neutralstellung N bewegt wird.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Schaltsystem 6 wird im Rahmen des Verfahrens sichergestellt, dass der Stellkolben 7 bei Ausfall eines der Auslass-Wegeventile V1.2, V2.2 in die dritte Stellposition III zum Einlegen der Neutralposition N und die erste Stellposition I zum Einlegen der Schaltgassen des ersten Ganges 1, des dritten Ganges 3 und des vierten Ganges 4 oder in die zweite Stellposition II zum Einlegen der Schaltgassen des zweiten Ganges 2, des fünften Ganges 5 und des Rückwärtsganges R bewegt werden kann. Ferner wird sichergestellt, dass der Stellkolben 7 bei Ausfall eines der Einlass-Wegeventile V1.1, V2.1 und eines der Auslass-Wegeventile V1.2, V2.2 der Stellkolben 7 in die erste Stellposition I zum Einlegen der Schaltgassen des ersten Ganges 1, des dritten Ganges 3 und des vierten Ganges 4 oder in die zweite Stellposition II zum Einlegen der Schaltgassen des zweiten Ganges 2, des fünften Ganges 5 und des Rückwärtsganges R bewegt werden kann.
-
Hieraus ergeben sich zum Beispiel folgende Szenarien.
-
Bei einem ersten Szenario, bei dem das erste Auslass- bzw. Entlüftung-Wegeventil V1.2 ausfällt, indem eine dauerhafte Ansteuerung angenommen wird, bei der der erste Druckraum 15 des Schaltzylinders 8 nicht mehr entlüftet werden kann, ergibt sich bei dem vorgeschlagenen Schaltsystem folgende Möglichkeit. Unabhängig von der Position des Stellkolbens 7 ist durch entsprechende Bestromung der drei funktionierenden Wegeventile V1.1, V2.1, V2.2 eine Schaltung in die Neutralstellung möglich. In der Neutralstellung N ist weiterhin das Anwählen der verschiedenen Schaltgassen möglich, sodass auch in diesem Szenarium andere Schaltgassen angewählt werden können. Beispielsweise durch das Deaktivieren des zweiten Einlass-Wegeventils V2.1 und des zweiten Auslass-Wegeventils V2.2 können je nach Wählposition die Gänge 1, 3, 4 geschaltet werden. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden, sodass Schaltungen zwischen den Gängen 1, 3, 4 immer möglich sind.
-
Bei einem zweiten Szenario, bei dem das zweite Auslass- bzw. Entlüftungsventil V2.2 ausfällt, in dem eine dauerhafte Bestromung bzw. Ansteuerung erfolgt, bei der der zweite Druckraum 16 des Schaltzylinders 8 nicht mehr entlüftet werden kann, ergibt sich bei dem vorgeschlagenen Schaltsystem folgende Möglichkeit. Unabhängig von der Position des Stellkolbens 7 ist durch entsprechende Bestromung der drei funktionierenden Wegeventile V1.1, V2.1, V1.2 eine Schaltung in die Neutralstellung N möglich. In der Neutralstellung N ist weiterhin das Anwählen der verschiedenen Schaltgassen möglich, sodass auch in diesem Szenarium andere Schaltgassen angewählt werden können. Beispielsweise durch das Deaktivieren des ersten Einlass-Wegeventils V1.1 und des zweiten Einlass-Wegeventils V2.1 können je nach Wählposition die Gänge 2, 5, R geschaltet werden. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden, sodass Schaltungen zwischen den Gängen 2, 5, R immer möglich sind.
-
Bei einem dritten Szenario, bei dem das erste Auslass- bzw. Entlüftungsventil V1.2 ausfällt, in dem eine dauerhafte Entlüftung des ersten Druckraumes 15 des Schaltzylinders 8 erfolgt, ergibt sich bei dem vorgeschlagenen Schaltsystem folgende Möglichkeit. Unter der Annahme, dass die Belüftung stärker als die Entlüftung und die Ausschaltkräfte deutlich geringer als die Einschaltkräfte sind, kann die Neutralstellung N eingelegt werden, indem die Belüftung über die beiden Einlass-Wegeventile V1.1, V2.1 erfolgt. In der Neutralstellung N ist weiterhin das Anwählen der verschiedenen Schaltgassen möglich, sodass auch in diesem Szenarium andere Schaltgassen angewählt werden können. Beispielsweise durch das Deaktivieren des ersten Einlass-Wegeventils V1.1 können je nach Wählposition die Gänge 2, 5, R geschaltet werden. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden, sodass die Schaltungen zwischen den Gängen 2, 5, R immer möglich sind.
-
Bei einem vierten Szenario, bei dem das zweite Auslass- bzw. Entlüftungs-Wegeventil V2.2 ausfällt, indem eine dauerhafte Entlüftung des zweiten Druckraumes 16 des Schaltzylinders 8 erfolgt, ergibt sich bei dem vorgeschlagenen Schaltsystem folgende Möglichkeit. Unter der Annahme, dass die Belüftung stärker als die Entlüftung und die Ausschaltkräfte deutlich geringer als die Einschaltkräfte sind, kann die Neutralstellung N eingelegt werden, in dem die Belüftung über die beiden Wegeventile V1.1 und V2.1 erfolgt. In der Neutralstellung N ist weiterhin das Anwählen der verschiedenen Schaltgassen möglich, sodass auch in diesem Szenarium andere Schaltgassen angewählt werden können. Beispielsweise durch das Deaktivieren des zweiten Einlass-Wegeventils V2.1 können je nach Wählposition die Gänge 1, 3, 4 geschaltet werden. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden, sodass die Schaltungen zwischen den Gängen 1, 3, 4 immer möglich sind.
-
Bei einem fünften Szenario, bei dem sowohl das zweite Auslass- bzw. Entlüftungs-Wegeventil V2.2 und das zweite Einlass- bzw. Belüftungs-Wegeventile V2.1 ausfallen, ergibt sich bei dem vorgeschlagenen Schaltsystem folgende Möglichkeit. Durch Aktivierung des ersten Einlass-Wegeventils V1.1 und des ersten Auslass-Wegeventils V1.2 kann zumindest von den Gängen 2, 5, R in die Gänge 1, 3, 4 geschaltet werden.
-
Bei einem sechsten Szenario, bei dem sowohl das erste Auslass- bzw. Entlüftungs-Wegeventil V1.2 und das erste Einlass- bzw. Belüftungs-Wegeventil V1.1 ausfallen, ergibt sich bei dem vorgeschlagenen Schaltsystem 6 folgende Möglichkeit. Durch Aktivierung des zweiten Einlass-Wegeventils V2.1 und des zweiten Auslass-Wegeventils V2.2 kann zumindest von den Gängen 1, 3, 4 in die Gänge 2, 5, R geschaltet werden.
-
Bezugszeichen
-
- 1
- erster Gang
- 2
- zweiter Gang
- 3
- dritter Gang
- 4
- vierter Gang
- 5
- fünfter Gang
- R
- Rückwärtsgang
- 6
- Schaltsystem
- 7
- Stellkolben
- 8
- Schaltzylinder
- 9
- Druckmittel-Vorratsraum
- 10
- Getriebeeingangswelle
- 11
- Kupplung
- 12
- Abtriebswelle
- 13
- Druckzuführung
- 14
- Druckabführung
- 15
- erster Druckraum des Schaltzylinders
- 16
- zweiter Druckraum des Schaltzylinders
- 17
- Doppel-H-Schaltbild bzw. Schaltkulisse
- V1.1
- erstes Einlass-Wegeventil
- V2.1
- zweites Einlass-Wegeventil
- V1.2
- erstes Auslass-Wegeventil
- V2.2
- zweites Auslass-Wegeventil
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102019218522 A1 [0002]
