DE10234070A1

DE10234070A1 - Hydraulische Steuersysteme

Info

Publication number: DE10234070A1
Application number: DE10234070A
Authority: DE
Inventors: Charles J Jones; Eugene M O'sullivan
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2003-02-20
Also published as: ITMI20021702A1; WO2003014599A1; DE10293562D2; FR2828662A1; GB0118600D0; GB2378489A; JP2004537022A

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Steuersystems für den Gangwählmechanismus eines Motorfahrzeuges mit ersten und zweiten doppeltwirkenden Hydraulikstellgliedern, einem Hauptsteuerventil, das zum ausgewählten Verbinden einer Seite der Hydraulikstellglieder mit einer Versorgungsquelle mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit oder mit einem Volumenausgleichsgefäß geeignet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft hydraulische Steuersysteme und insbesondere ein hydraulisches Steuersystem für die Betätigung eines Gangschaltmechanismus eines automatischen Getriebesystems eines Motorfahrzeuges.

In hydraulischen Steuerungssystemen für die Betätigung von Gangschaltmechanismen automatischer Getriebesysteme, wie sie zum Beispiel in GB 2308413 und GB 2339249 offenbart sind, auf deren Offenbarung explizit Bezug genommen wird und deren Inhalt ausdrücklich in der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung zitiert wird, steuert ein Hauptsteuermagnetventil die Verbindung der Gangeinrückstellglieder und sekundären Magnetventile mit der Versorgungsquelle von unter Druck stehender hydraulischer Flüssigkeit oder mit einem Volumsausgleichsgefäß, wobei die sekundären Ventile ausgewählt eine Seite des Stellglieds mit dem Hauptsteuerventil oder mit dem Volumsausgleichsgefäß verbinden. In solchen Systemen verbindet das Hauptsteuerventil normalerweise das Stellglied und die sekundären Ventile mit dem Volumsausgleichsgefäß, wenn es nicht erregt ist. Die sekundären Ventile verbinden normalerweise eine Seite der Stellglieder mit dem Volumsausgleichsgefäß, wenn sie nicht erregt sind, und sind in eine Nullposition zwischen der nicht erregten Position und einer voll erregten Position bewegbar, in der die sekundären Ventile eine Seite der Stellglieder schließen.

In solchen Systemen sind, wenn sie nicht Gang wechseln, das Hauptsteuermagnetventil und die sekundären Ventile nicht erregt. Wenn der Gangwechsel gerade stattfindet, ist das Hauptsteuerventil entweder voll erregt oder ist stromgesteuert, wobei ein Rückkoppelungsregelungssystem verwendet wird, das vom Flüssigkeitsdruck im hydraulischen Steuersystem abhängt. Die sekundären Ventile sind stromgesteuert, wobei ein Rückkoppelungsregelungssystem verwendet wird, das von der Stellgliedposition abhängt.

Die Geschwindigkeit und Ansprechwiederholgenauigkeit des Hauptsteuerventils und der sekundären Ventile sind entscheidend, insbesondere in einem belasteten Gangwechsel, der typischerweise ein Gangwechsel in der Beschleunigungsphase des Fahrzeugs ist. Jedoch können Ventile des Typs, wie sie für das Hauptsteuerventil und die sekundären Ventile solcher Systeme verwendet werden, langsames oder unbeständiges Ansprechverhalten zeigen, wenn sie rückkopplungsgesteuert sind, auf Grund von:
Haftreibung der Ventile, nachdem sie in einer festen (nicht erregten) Position für eine bestimmte Zeitspanne gewesen sind;
Ansprechen der Elektromagnete für das Einziehen; und
Ansprechen der Ventile beim Bewegen von der Ruheposition des Ventils in seine Steuerposition.

In diesen Systemen wird ein eigenes Kupplungssteuermagnetventil bereitgestellt, um das Einrücken und Ausrücken der Kupplung während eines Gangwechsels zu steuern. Bei Einleitung eines Gangwechsels wird das Kupplungssteuermagnetventil zuerst erregt, um die Kupplung auszurücken, wobei das Hauptsteuerventil und die sekundären Ventile des Gangeinrückmechanismus nicht erregt sind, um den Gangwechsel zu bewirken, bis die Kupplung zumindest bis zu ihrem Druckpunkt ausgerückt ist, bei dem sie aufhört, Drehmoment zu übertragen.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Modifikation für die Betriebsart eines hydraulischen Steuersystems bereit, bei welcher das Ansprechverhalten und die Beständigkeit des Gangwechselablaufs verbessert werden kann.

Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung für ein Betriebsverfahren eines hydraulischen Steuersystems für den Gangschaltmechanismus eines Kraftfahrzeugs enthält das Steuersystem erste und zweite doppeltwirkende hydraulische Stellglieder, ein Hauptsteuerventil, das zum ausgewählten Verbinden einer Seite der Hydraulikstellglieder mit einer Versorgungsquelle mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit oder mit einem Volumsausgleichsgefäß geeignet ist, erste und zweite sekundäre Ventile, wobei jedes zum Verbinden mit der anderen Seite der ersten beziehungsweise zweiten Stellglieder mit dem Hauptsteuerventil oder dem Volumsausgleichsgefäß geeignet ist, ein Kupplungssteuermagnetventil, um das Einrücken und Ausrücken einer Fahrzeugkupplung zu steuern, und eine elektronische Steuereinheit zum ausgewählten Erregen des Kupplungssteuerventils, des Hauptsteuerventils und/oder der sekundären Ventile, um die Kupplung auszurücken, einen Gang auszurücken und einen anderen Gang einzurücken und die Kupplung erneut zu erregen, wobei, wenn das Hauptsteuerventil entregt wird, die Stellglieder und sekundären Steuerventile mit dem Volumsausgleichsgefäß verbunden sind und, wenn das Hauptsteuerventil erregt wird, die Stellglieder und sekundären Steuerventile mit der Versorgungsquelle der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit verbunden sind, die sekundären Ventile, wenn sie entregt sind, die andere Seite der Stellglieder mit dem Volumsausgleichsgefäß verbinden und, wenn sie voll erregt sind, die andere Seite des Stellglieds mit dem Hauptsteuerventil verbinden, wobei die sekundären Ventile eine teilerregte Nullposition aufweisen, in der sie die andere Seite des Stellglieds sowohl von dem Hauptsteuerventil als auch von dem Volumsausgleichsgefäß sperren, wobei das Betriebsverfahren umfasst, dass bei Einleitung eines Gangwechsels die Steuereinheit das Kupplungssteuerventil erregt, um die Kupplung auszurücken, wobei die Steuereinheit, während das Kupplungsdrehmoment auf null abgesenkt wird;
einen Stromimpuls an die sekundären Magnetventile anlegt, während das Hauptsteuerventil unerregt bleibt;
einen Strom an die sekundären Magnetventile anlegt, um sie in ihren Nullpositionen zu halten;
einen Stromimpuls an das Hauptsteuerventil anlegt, während die sekundären Ventile in ihren Nullpositionen sind;
einen Stromimpuls an das Hauptsteuerventil anlegt, um einen vorbestimmten Druck in dem hydraulischen Steuersystem bereitzustellen;
die sekundären Steuerventile wie erforderlich erregt, um einen Gang auszurücken und einen anderen Gang einzurücken, wenn das Kupplungsdrehmoment null erreicht; und
das Kupplungsteuerventil entregt, um die Kupplung wieder einzurücken, wenn der andere Gang eingerückt ist.

Das Takten der sekundären Ventile und des Hauptsteuerventils, wie oben beschrieben, macht die Ventile soweit frei, dass sie schnell und beständig auf Steuersignale von der Steuereinheit reagieren. Während das Hauptsteuerventil entregt wird und die sekundären Ventile mit dem Volumsausgleichsgefäß verbindet, wenn der Stromimpuls an die sekundären Ventile angelegt wird, hat die Bewegung der sekundären Ventile keine Auswirkung auf den Druck, der über die Stellglieder angelegt wird, so dass daraus keine Bewegung entsteht. Wenn des Weiteren die sekundären Ventile sich in der Nullposition befinden, sperren sie hydraulisch die Stellglieder, so dass das Pulsieren des Hauptsteuerventils und das Unter-Druck-Setzen des hydraulischen Steuersystems die Stellglieder nicht bewegen lässt, bis die sekundären Ventile auf die eine Seite oder die andere Seite der Nullposition bewegt werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt die Zeit, die verbraucht wird, um das Kupplungsdrehmoment vom Einleiten des Gangwechsels auf null abzusenken, typischerweise in der Größenordnung von 250 ms. Der Impuls, der auf die sekundären Ventile angelegt wird, ist vorzugsweise auf dem Niveau des maximalen Elektromagneterregerstroms für eine Dauer in der Größenordnung von 100 ms und der Impuls, der auf das Hauptsteuerventil wirkt, ist der maximale Elektromagneterregerstrom für eine Dauer, die ausreicht, um Druck im hydraulischen Steuerkreis ansteigen zu lassen, was typischerweise in der Größenordnung von 50 ms liegt.

Die Erfindung wird nun nur als Beispiel mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, von welchen:

Fig. 1 ein halbautomatisches Getriebesystem zeigt, das eine hydraulische Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet;

Fig. 2 eine Gangschaltsteuerkulisse und die dazugehörigen Schaltführungen zeigt, wie sie in dem Getriebesystem, das in Fig. 1 dargestellt wird, verwendet wird;

Fig. 3 eine Hydrauliksteuerschaltung für den Gangeinrückmechanismus des Getriebesystems, das in Fig. 1 dargestellt ist, in der Form eines Schaltplans zeigt;

Fig. 4 eine schematische Teilschnittdarstellung der Kupplungssteuerventile, die in dem hydraulischen Betätigungssystem verwendet werden, das in Fig. 3 dargestellt wird, in einer zweiten Position zeigt;

Fig. 5 eine Ansicht zeigt, ähnlich jener des Kupplungssteuerventils aus Fig. 4 in einer dritten Position; und

Fig. 6 Darstellungen des Erregungszustands der Magnetventile, der Kupplungsposition und des Gangeinrückzustands für das Hydrauliksteuersystem, das in Fig. 3 dargestellt ist, zeigt.

Fig. 1 der begleitenden Zeichnungen zeigt einen Motor 10 mit einem Starter und beigefügter Starterschaltung 10a, der durch die Hauptantriebsreibungskupplung 14 mit einem mehrstufigen, synchronisiert eingreifenden Getriebe vom Typ mit Vorgelegewelle 12 über eine Getriebeantriebswelle 15 gekuppelt ist. Kraftstoff wird dem Motor über eine Drossel 16, die eine Drosselklappe 18 umfasst, die durch ein Gaspedal 19 betätigt wird, zugeführt. Die Erfindung ist gleichermaßen auf elektronische oder mechanische Benzin- oder Dieseleinspritzmotoren anwendbar.
Die Kupplung 14 wird durch eine Ausrückgabel 20 ein/ausgerückt, die durch einen hydraulischen Folgezylinder 22 unter der Steuerung durch ein Kupplungsstellgliedsteuermittel 38 betätigt wird.
Ein Gangschalthebel 24 betätigt eine Steuerkulisse 50, die zwei Fortsätze 51 und 52 aufweist, die durch eine Querführung 53 verbunden sind, die sich zwischen dem Ende von Fortsatz 52 und der Mitte zwischen den zwei Enden des Fortsatzes 51 erstreckt. Die Steuerkulisse 50 legt fünf Positionen fest; "R" am Ende des Fortsatzes 52; "N" zwischen den Enden der Querführung 53; "S" an der Schnittstelle von Fortsatz 51 mit der Querführung 53; und "+" und "-" an den äußeren Enden von Fortsatz 51. Im Fortsatz 51 ist der Hebel auf die mittlere Position "S" vorgespannt. Die "N" Position des Schalthebels 24 entspricht dem Leerlauf; "R" entspricht der Auswahl des Rückwärtsgangs; "S" entspricht der Auswahl eines Vorwärtsfahrbetriebs; die kurzzeitige Bewegung des Hebels auf die "+" Position stellt einen Befehl bereit, um das Getriebe in den nächst höheren Gang zu schalten; und die kurzzeitige Bewegung des Hebels auf die "-" Position stellt einen Befehl bereit, um das Getriebe in den nächst niedrigeren Gang zu schalten.
Die Positionen des Hebels 24 werden durch eine Reihe von Fühlern, zum Beispiel Miniaturschalter oder optische Fühler, erfasst, die um die Steuerkulisse 50 herum angeordnet sind. Die Signale der Fühler werden einer elektronischen Steuereinheit 36 zugeführt. Wie im Folgenden genauer beschrieben, steuern die Signale von der Steuereinheit 36 einen Getriebeeinrückmechanismus 25, der die Gangstufen des Getriebes 12 gemäß der Bewegung des Schalthebels 24 durch den Fahrer einlegt.
Zusätzlich zu den Signalen vom Gangschalthebel 24 empfängt die Steuereinheit 36 Signale von:
Fühler 19a, der den Grad des Niederdrückens des Gaspedals 19 bezeichnet;
Fühler 30, der den Grad der Öffnung des Drosselsteuerventils 18 bezeichnet;
Fühler 26, der die Motorgeschwindigkeit bezeichnet;
Fühler 42, der die Geschwindigkeit der angetriebenen Kupplungsscheibe bezeichnet;
Fühler 34, der die Position des Kupplungsfolgezylinders bezeichnet; und
Fühler 32, der die ausgewählte Gangstufe bezeichnet.
Die Steuereinheit 36 benützt die Signale von diesen Fühlern, um die Betätigung der Kupplung 14 während des Hochfahrens von der Ruhephase zu den Gangwechseln zu steuern, zum Beispiel wie in den Patentbeschreibungen EP 0038113, EP 0043660, EP 0059035, EP 0101220 und WO 92/13208 beschrieben, deren Inhalt ausdrücklich in den Offenbarungsinhalt der vorliegenden Erfindung mitübernommen ist.
Zusätzlich zu den oben erwähnten Fühlern empfängt die Steuereinheit 36 auch Signale von einem Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler 57, dem Zündschalter 54 und dem Bremsschalter 56, der zum Hauptbremssystem, zum Beispiel der Fußbremse 58 des Fahrzeugs gehört.
Ein Summer 55 ist mit der Steuereinheit 36 verbunden, um den Fahrer zu warnen beziehungsweise ihm anzuzeigen, wenn bestimmte Betriebsbedingungen auftreten. Zusätzlich zum Summer 55 oder an seiner Stelle kann ein blinkendes Warnlicht oder ein anderes Anzeigemittel verwendet werden. Eine Ganganzeige 60 wird ebenfalls bereitgestellt, um die ausgewählte Gangstufe anzuzeigen.
Wie in Fig. 2 dargestellt, umfasst der Gangschaltmechanismus 25 drei Schaltlineale 111, 112, 113, die parallel zueinander für eine Bewegung in einer axialen Richtung angebracht sind. Jedes Schaltlineal 111, 112, 113 ist zweien der Schaltstufen des Getriebes 12 über eine Auswahlgabel und eine Synchroneingriffseinheit in herkömmlicher Art und Weise beigefügt, so dass Bewegung der Schaltlineale 111, 112, 113 in eine axiale Richtung das Einrücken einer der zugeordneten Schaltstufen und axiale Bewegung der Schaltlineale 111, 112, 113 in die entgegengesetzte axiale Richtung das Einrücken der anderen der zugeordneten Schaltstufen bewirkt.
Typischerweise sind der erste und der zweite Gang dem Schaltlineal 111 zugeordnet, so dass axiale Bewegung des Schaltlineals 111 in eine erste Richtung das Einrücken des ersten Gangs oder axiale Bewegung der Schaltlineale 111 in eine zweite Richtung das Einrücken des zweiten Gangs bewirkt; der dritte und der vierte Gang sind dem Schaltlineal 112 zugeordnet, so dass axiale Bewegung des Schaltlineals 112 in die erste Richtung das Einrücken des dritten Gangs oder axiale Bewegung des Schaltlineals 112 in eine zweite Richtung das Einrücken des vierten Gangs bewirkt; und der fünfte Gang und der Rückwärtsgang sind dem Schaltlineal 113 zugeordnet, so dass axiale Bewegung des Schaltlineals 113 in die erste Richtung das Einrücken des fünften Gangs bewirkt, während axiale Bewegung des Schaftlineals 113 in die zweite Richtung den Rückwärtsgang einrückt.
Ein Schaltfinger 110 ist zur Bewegung in eine erste Richtung X quer zu den Achsen der Schaltlineale 111, 112, 113 und in eine zweite Richtung Y zur Bewegung axial zu den Schaltlinealen 111, 112 und 113 angebracht. Der Schaltfinger 110 kann daher in die Richtung X entlang einer neutralen Ebene A-B bewegt werden, so dass er mit einer ausgewählten Schiene der Schaltlineale 111, 112, 113 indiziert und in Eingriff gebracht werden kann. Der Schaltfinger 110 kann dann in die Richtung Y bewegt werden, um die belegte Schiene 111, 112, 113 axial in eine der beiden Richtungen zu bewegen, um einen der ihr zugeordneten Gänge einzurücken.
Wie in Fig. 3 dargestellt, umfasst ein hydraulisches Steuersystem einen Druckspeicher 275 und ein Volumsausgleichsgefäß 278 für eine Hydraulikflüssigkeit. Eine elektrisch betriebene Pumpe 223 steht zur Verfügung, um den Druckspeicher 275 über ein Rückschlagventil 276 aufzuladen. Ein Druckmesswertwandler 282 steht zur Verfügung, um den Druck im Druckspeicher zu messen und Signale an die Steuereinheit 36 auszusenden, die diesem entsprechen. Ein Überdruckventil 280 steht zwischen dem Abgang der Pumpe 223 und einem Volumsausgleichsgefäß 278 zur Verfügung, um sicherzustellen, dass der von der Pumpe 223 bereitgestellte Druck einen vorbestimmten Höchstdruck nicht übersteigt. Die mit einem Elektromotor betriebene Pumpe 223 wird durch die Steuereinheit 36 auf Grund der Signale vom Druckmesswertwandler 282 gesteuert, um den Druckspeicher 275 auf einem geeigneten Druck zu halten.
Der Kupplungsfolgezylinder 22 ist ausgewählt mit dem Druckspeicher 275 oder dem Volumsausgleichsgefäß 278 mittels eines über einen Elektromagneten betriebenen Kupplungssteuerventils 120 verbunden. Das Kupplungssteuerventil 120 umfasst ein Gehäuse 122, das einen Ventilzylinder 124 definiert. Ein Abstandsring 126 ist verschiebbar im Ventilzylinder 124 angeordnet, wobei der Abstandsring 126 zwei axial beabstandete Umfangsstege 130, 132 aufweist, die im Ventilzylinder 124 abdichtend wirken. Ein Elektromagnet 134 wirkt an einem Ende des Abstandsrings 126, so dass bei Erregung des Elektromagneten 134 der Abstandsring 126 axial im Ventilzylinder 124 gegen eine Last bewegt wird, die durch eine Druckfeder 136 ausgeübt wird, die auf das gegenüberliegende Ende des Abstandsrings 126 wirkt.
Ein Einlass 138 in den Ventilzylinder 124 des Ventils 120 ist mit dem Druckspeicher 275 verbunden. Ein Auslass 140 aus dem Ventilzylinder 124 des Kupplungssteuerventils 120 ist mit dem Volumsausgleichsgefäß 278 verbunden. Eine Öffnung 148 aus dem Ventilzylinder 124 ist mit dem Kupplungsfolgezylinder 22 verbunden. Der Kupplungsfolgezylinder 22 umfasst einen Kolben 62, der in einem Zylinder 64 verschiebbar ist. Eine Einrückstange 66 erstreckt sich von einer Seite des Kolbens 62 und ist mit der Gabel 20 verbunden, um die Kupplung 14 auszurücken, wenn die Einrückstange 66 aus dem Zylinder 64 ausgefahren wird. Die Öffnung 148 des Kupplungssteuerventils 120 ist mit dem Zylinder 64 des Folgezylinders 22 auf der Seite des Kolbens 62, die von der Einrückstange 66 entfernt ist, durch die Öffnung 68 verbunden.
Fig. 3 zeigt das Kupplungssteuerventil 120 in einer unerregten Position, in der der Kupplungsfolgezylinder 22 über die Öffnung 148 und den Auslass 140 des Kupplungssteuerventils 120 mit dem Volumsausgleichsgefäß 278 verbunden und die Kupplung 14 eingerückt ist.
Wie in Fig. 4 dargestellt, kann der Elektromagnet 34 erregt Werden, um den Abstandsring 126 in eine zweite oder Nullposition zu bewegen, in welcher der Steg 132 die Öffnung 148 schließt und den Kupplungsfolgezylinder 22 sowohl vom Druckspeicher 275 als auch vom Volumsausgleichsgefäß 278 trennt. Wenn der Erregungsstrom an den Elektromagneten 134 erhöht wird, bewegt sich der Abstandsring 126 in eine dritte Position, wie in Fig. 5 dargestellt, in welcher der Folgezylinder 22 mit dem Druckspeicher 275 über die Öffnungen 148 und 138 des Kupplungssteuerventils 120 verbunden ist.
Bewegung des Schaltfingers 110 in eine erste Richtung X entlang der neutralen Ebene A-B der in Fig. 2 dargestellten Schaltsteuerkulisse zum Ausrichten des Schaltfingers 110 mit einem der Schaltlineale 111, 112 oder 113 und dem dadurch erfolgenden Auswählen des Gangpaares, das jenem Schaltlineal zugeordnet ist, wird durch ein erstes durch Flüssigkeitsdruck betriebenes Stellglied 114 gesteuert. Der Schaltfinger 110 kann dann in eine Richtung Y mittels eines zweiten durch Flüssigkeitsdruck betriebenes Stellglieds 115 bewegt werden, um die Schaltlineale 111, 112 oder 113 axial in eine der beiden Richtungen zu bewegen, um einen der Gänge, die ebenda zugeordnet sind, einzurücken.
Die Stellglieder 114, 115 umfassen jedes einen doppeltwirkenden Plungerkolben mit einer Einrückstange 114a, beziehungsweise 115a, der betriebsbereit mit dem Schaltfinger 110 verbunden ist. Die Einrückstange 114a erstreckt sich von einer Seite des Kolbens 116 des Stellglieds 114 aus, so dass die Arbeit bewirkende Fläche auf der Stangenseite des Kolbens 116 kleiner ist als auf der gegenüberliegenden Kopfseite. Ähnliches gilt für das Stellglied 115, wobei sich eine Einrückstange 115a erstreckt von einer Seite des Kolbens 117 des Stellglieds 114 aus, so dass die Arbeit bewirkende Fläche auf der Stangenseite des Kolbens 117 kleiner ist als auf der gegenüberliegenden Kopfseite.
Die Versorgung mit Hydraulikflüssigkeit der Stangen- und Kopfseiten der Kolben 116 und 117 wird durch drei von Elektromagneten betriebene Ventile 150, 152 und 154, ein Hauptsteuerventil 150, ein Schieberventil 152 und ein Auswählventil 154 gesteuert. Die Ventile 150, 152 und 154 sind ähnlich aufgebaut wie das Kupplungssteuerventil 120 und es wird die gleiche Bezugszahl für gleiche Bestandteile verwendet. Die Ventile 150, 152 und 154 sind zwischen einer ersten Ruheposition, wie in Fig. 3 dargestellt, einer teilerregten zweiten oder Nullposition, die der in Fig. 4 dargestellten entspricht, und einer vollerregten dritten Position, die der in Fig. 5 dargestellten entspricht, umschaltbar. Der Einlass 138 des Hauptsteuenrentils 150 ist mit dem Druckspeicher 275 und die Auslässe 140 der Ventile 150, 152 und 154 sind mit dem Volumsausgleichsgefäß 278 verbunden.
Die Öffnung 148 des Hauptsteuerventils 150 ist mit den Stangenseitenkammern der Kolben 116 und 117 der Stellglieder 114, 115 und mit den Einlässen 138 der Schiebe- und Auswählventile 152, 154 verbunden. Die Öffnung 148 des Schieberventils 152 ist mit der Kopfseitenkammer des, Kolbens 117 des Stellglieds 115 und die Öffnung 148 des Auswählventils 154 ist mit der Kopfseitenkammer des Kolbens 116 des Stellglieds 114 verbunden.
Ein Druckmesswandler 170 ist zwischen dem Hauptsteuerventil 150 und den Ventilen 152 und 154 und den Stangenendenkammern der Kolben 116 und 117 vorhanden.
Die Potentiometer 226 und 227 sind mit den Einrückstangen 114a beziehungsweise 115a verbunden, um ein Signal bereitzustellen, das die Position der zugeordneten Einrückstange bezeichnet. Die Signale der Potentiometer 226 und 227 werden der Steuereinheit 36 zugeführt, um eine Anzeige der Einrückstangen 114a und 115a für jeden der Gänge des Getriebes bereitzustellen und um auch die Position der Einrückstange 115a zu bezeichnen, wenn der Schaltfinger 110 sich in der neutralen Ebene A-B aus Fig. 2 befindet. Das Übertragungssystem kann daher so kalibriert werden, dass vorbestimmte Positionssignale von den Potentiometern 226 und 227 dem Einrücken jedes der Gänge des Getriebes 15 entsprechen.
Messungen von den Potentiometern 226 und 227 können dann durch ein geschlossenes Regelkreissystem eingesetzt werden, um die Ventile 150, 152 und 154 zu steuern, damit die Einrückstangen 114a und 115a auf die vorbestimmten Positionen bewegt werden, um den gewünschten Gang einzulegen.
Wie in Fig. 6 dargestellt, wird bei Einleitung eines Gangwechsels vom angenommen 2. Gang in den 3. Gang zum Beispiel zum Zeitpunkt to das Kupplungssteuerventil 120 erregt, um es von der ersten Position, dargestellt in Fig. 3, in die dritte Position, dargestellt in Fig. 5, zu bewegen, so dass der Folgezylinder 22 mit dem Druckspeicher 275 verbunden ist und die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit in den Folgezylinder 22 hineingelangt, um die Kupplung 14 auszurücken. Anfänglich wird die Kupplung 14 schnell ausgerückt, bis das durch die Kupplung 14 übertragene Drehmoment auf das Motordrehmoment abfällt, wobei die Ausrückrate der Kupplung 14 dann durch das Umschalten des Ventils 120 zwischen der ersten und der dritten Position gesteuert wird, um der Verringerung des Motordrehmoments zu folgen, welches durch das Motorbetriebssystem des Fahrzeugs geregelt wird, wodurch das Aufheulen des Motors vermieden wird, wenn die Kupplung 14 freigegeben wird.
Zum gleichen Zeitpunkt t₀ wird ein Stromimpuls an die Schalt- und Auswahlventile 152 und 154 angelegt, um die Ventile 152 und 154 von ihrer ersten Position, wie in Fig. 3 dargestellt, in ihre dritte Position, wie in Fig. 5 dargestellt, zu bewegen. Während dieses Impulses, der typischerweise eine Dauer von 100 ms aufweist, währenddessen die Ventile 152 und 154 die Kopfseiten der Kolben 116 und 117 mit dem Hauptsteuerventil 150 verbinden, bleibt das Hauptsteuerventil unerregt, so dass die Öffnung 148 desselben über den Auslass 140 mit dem Volumsausgleichsgefäß 278 verbunden ist. Folglich besteht kein Druckunterschied zwischen den Kolben 116 und 117, um die Stellglieder 114, 115 zu bewegen. Am Ende des Taktes zum Zeitpunkt t₁ wird ein Erregungsstrom an die Elektromagnete 138 der Ventile 152 und 154 angelegt, so dass sie in ihrer zweiten "Nullposition" gehalten werden, wie in Fig. 4 dargestellt. In dieser Position werden die Kopfseiten der Kolben 116 und 117 geschlossen, wobei sie eine hydraulische Verriegelung bereitstellen, welche die Bewegung der Stellglieder 114, 115 verhindert. Zum Zeitpunkt t₁ wird ein Stromimpuls an den Elektromagneten 138 des Hauptsteuerventils 150 angelegt, so dass der Auslass 148 des Ventils 150 mit dem Druckspeicher 275 verbunden ist. Der Impuls wird so lange an das Hauptsteuerventil 150 angelegt, bis der Druck an den Kolbenstangenseiten der Kolben 116 und 117und den Einlässen 138 der Schalt- und Auswahlventile 152 und 154 zu steigen beginnt, wie durch den Messwandler 170 angezeigt, wobei dieser Vorgang typischerweise in der Größenordnung von 50 ms liegt. Das Hauptsteuerventil 150 wird dann zum Zeitpunkt t₂ erregt, um das Ventil 150 so zu steuern, um einen vorbestimmten Druck an die Kolbenstangenseiten der Kolben 116 und 117 und die Einlässe 138 der Schalt- und Auswahlventile 152 und 154 einzuspeisen. Obwohl während des Mit-Impuls-Belegens des Hauptsteuerventils 150 und darauffolgend an die Kolbenstangenseiten der Kolben 116 und 117 Druck aufgebracht wird, so findet doch keine Bewegung der Stellglieder 114 und 115 statt, da diese hydraulisch durch die Ventile 152 und 154 verriegelt sind. Der spezifische vorbestimmte Druck kann durch Schalten des Hauptsteuerventils 150 zwischen seiner ersten, zweiten und dritten Position, wie sie in Fig. 3, 4 beziehungsweise 5 dargestellt sind, aufgebaut und beibehalten werden.
Zum Zeitpunkt t₃, nachdem die Kupplung 14 bis zu ihrem Druckpunkt (tp) ausgerückt worden ist, an dem sie kein Drehmoment mehr überträgt, wird das Schaltsteuerventil 152 so gesteuert, um die Kopfseite des Kolbens 117 mit dem Volumsausgleichsgefäß, wie in Fig. 3 dargestellt, oder über das Hauptsteuerventil 150 mit dem Druckspeicher 275 zu verbinden, wie in Fig. 5 dargestellt. Das Verbinden der Kopfseite des Kolbens 117 mit dem Volumsausgleichsgefäß 278 erzeugt einen Druckunterschied im Kolben 117, der den Kolben 117 nach oben bewegt, wie in Fig. 3 dargestellt, wobei die Flüssigkeit von der Kopfseite des Kolbens 117 in das Volumsausgleichsgefäß 278 abfließt. Die Stellgliedkolbenstange 115a wird dadurch zurückgezogen, wodurch der Schaltfinger 110 in eine Richtung Y bewegt wird. Die Verbindung der Kopfseite des Kolbens 117 mit dem Druckspeicher 275 über das Hauptsteuerventil 150 versorgt beide Seiten des Kolbens 117 mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit. Während der Druck auf beiden Seiten des Kolbens 117 gleich ist, bewirkt der Flächenunterschied des Kolbens 117, dass der Kolben 117 sich nach unten bewegt, wie in Fig. 3 dargestellt, was die Stellgliedkolbenstange 115a veranlasst auszufahren, wobei sich der Schaltfinger 110 in die entgegengesetzte Richtung Y bewegt. Das Schaltsteuerventil 152 wird betätigt, um den Schaltfinger 110 in die Richtung Y und das Schaltlineal 111, 112, 113, das dadurch in Eingriff gelangt, von der Position, die dem zur Zeit eingelegten Gang entspricht, in eine Position, die der neutralen Ebene A-B entspricht, zu bewegen. Das Schaltsteuerventil 152 wird dann in seine Nullposition bewegt, um das Stellglied 115 in einer Position zum Zeitpunkt t₄ zu sperren, die der neutralen Ebene A-B entspricht.
Das Auswählsteuerventil 154 wird dann in der oben beschriebenen Art betätigt, um das Stellglied 114 zu steuern, damit der Schaltfinger 110 in die Richtung X bewegt wird, um in das Schaltlineal 111, 112, 113 einzugreifen, das dem beabsichtigten Gang zugeordnet ist. Das Auswählsteuerventil 154 wird dann in seine Nullposition zum Zeitpunkt t₅ bewegt und das Schaltsteuerventil 152 wird so gesteuert, um den Schaltfinger 110 von der neutralen Ebene A-B in die Position zu bewegen, die dem Einrücken des beabsichtigten Gangs entspricht. Das Schaltsteuerventil 152 wird wiederum in seine Nullposition zum Zeitpunkt t₆ bewegt, wenn der beabsichtigte Gang eingelegt worden ist.
Das Kupplungssteuerventil 120 wird dann so gesteuert, um den Folgezylinder 22 mit dem Volumsausgleichsgefäß zu verbinden, so dass die Kupplung 14 wieder einrücken kann, wobei das Wiedereinrücken auf die bekannte Weise gesteuert wird, um ein sanftes Aufnehmen der Leistung zu schaffen, indem das Kupplungssteuerventil 120 zwischen dem Volumsausgleichsgefäß 278 und dem Druckspeicher 275 umgeschaltet wird.
Sobald die Kupplung zum Zeitpunkt t₇ eingerückt worden ist, werden die Magnetventile 120, 150, 152 und 154 entregt, um für den nächsten Gangwechsel bereitzustehen.
Das Takten des Hauptsteuerventils 150 und der Schalt- und Auswählventile 152, 154 in der oben offenbarten Weise überwindet jede Haftreibung in den Ventilen, so dass sie schnell und beständig reagieren, um die Gangwechsel zu bewirken. Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbstständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Steuersystems für den Gangwählmechanismus eines Motorfahrzeuges, wobei das Steuersystem umfasst erste und zweite doppeltwirkende Hydraulikstellglieder, ein Hauptsteuerventil, das zum ausgewählten Verbinden einer Seite der Hydraulikstellglieder mit einer Versorgungsquelle mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit oder mit einem Volumsausgleichsgefäß geeignet ist, erste und zweite sekundäre Ventile, wobei jedes zum Verbinden mit der anderen Seite der ersten beziehungsweise zweiten Stellglieder mit dem Hauptsteuerventil oder dem Volumsausgleichsgefäß geeignet ist, ein Kupplungssteuermagnetventil, um das Einrücken und Ausrücken einer Fahrzeugkupplung zu steuern, und eine elektronische Steuereinheit zum ausgewählten Erregen des Kupplungssteuerventils, des Hauptsteuerventils und/oder der sekundären Ventile, um die Kupplung auszurücken, einen Gang auszurücken und einen anderen Gang einzurücken und die Kupplung erneut zu erregen, wobei, wenn das Hauptsteuerventil entregt wird, die Stellglieder und sekundären Steuerventile mit dem Volumsausgleichsgefäß verbunden sind und, wenn das Hauptsteuerventil erregt wird, die Stellglieder und sekundären Steuerventile mit der Versorgungsquelle der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit verbunden sind, die sekundären Ventile, wenn sie entregt sind, die andere Seite der Stellglieder mit dem Volumsausgleichsgefäß verbinden und, wenn sie voll erregt sind, die andere Seite des Stellglieds mit dem Hauptsteuerventil verbinden, wobei die sekundären Ventile eine teilerregte Nullposition aufweisen, in der sie die andere Seite des Stellglieds sowohl von dem Hauptsteuerventil als auch von dem Volumsausgleichsgefäß sperren, wobei das Betriebsverfahren umfasst, dass bei Einleitung eines Gangwechsels die Steuereinheit das Kupplungssteuerventil erregt, um die Kupplung auszurücken, wobei die Steuereinheit, während das Kupplungsdrehmoment auf null abgesenkt wird;
einen Stromimpuls an die sekundären Magnetventile anlegt, während das Hauptsteuerventil unerregt bleibt;
einen Strom an die sekundären Magnetventile anlegt, um sie in ihren Nullpositionen zu halten;
einen Stromimpuls an das Hauptsteuerventil anlegt, während die sekundären Ventile in ihren Nullpositionen sind;
einen Stromimpuls an das Hauptsteuerverltil anlegt, um einen vorbestimmten Druck in dem hydraulischen Steuersystem bereitzustellen;
die sekundären Steuerventile wie erforderlich erregt, um einen Gang auszurücken und einen anderen Gang einzurücken, wenn das Kupplungsdrehmoment null erreicht; und
das Kupplungsteuerventil entregt, um die Kupplung wieder einzurücken, wenn der andere Gang eingerückt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem die sekundären Ventile für eine Periode in der Größenordnung von 100 ms gepulst werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, in welchem das Hauptsteuerventil gepulst wird, bis der Druck im hydraulischen Steuerkreis zu steigen beginnt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, in welchem das Hauptsteuerventil für eine Periode in der Größenordnung von 50 ms gepulst wird.

5. Verfahren nach jedem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, in welchem ein Puls des maximalen Erregerstroms an das Hauptsteuerventil und/oder die sekundären Steuerventile angelegt wird.

6. Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Steuersystems für den Gangwählmechanismus eines Motorfahrzeuges, im Wesentlichen wie hierin mit Bezugnahme auf Fig. 1 bis 6 der begleitenden Zeichnungen beschrieben und in diesen dargestellt.