DE4113868B4

DE4113868B4 - Steuereinrichtung für ein synchron schaltendes Getriebe

Info

Publication number: DE4113868B4
Application number: DE4113868A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dipl.-Ing. Prüß; Günter Dipl.-Ing. Uhlig; Fritz Blumenstein
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1990-05-09
Filing date: 1991-04-27
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2011-04-28
Also published as: DE4113868A1

Abstract

Steuereinrichtung für ein synchron schaltendes Getriebe, folgende Merkmale aufweisend
a) Ein hydraulisches Schieberventil (HV₁/HV₂) mit einem längsverschiebbar in einen Gehäuse (5) geführten Schieberkolben (6), der von zumindest einem Hubmagneten (7) elektrisch gesteuert wird;
b) achsparallel zum Schieberkolben (6) sind im Gehäuse mehrere doppelt wirkende, hydraulisch längsverschiebbare Schaltkolben (1, 2, 3) angeordnet, die jeweils eine ihnen zugeordnete mechanische Gang-Schalteinrichtung beaufschlagen;
c) jeder Schaltkolben (1, 2, 3) ragt mit seinem einen Ende in einen ersten Druckraum (10) und mit seinem gegenüberliegenden Ende in einen zweiten Druckraum (11), an die jeweils eine Druck- bzw. Entlüftungsleitung (12, 13) angeschlossen ist, die in den Gehäuse-Innenmantel ausmündet;
d) zumindest zwei elektrisch gesteuerte Hydraulik-Schaltventile (V₁, V₂), die über je eine Druckzuführleitung (14, 15) an in den Gehäuse-Innenmantel ausmündende Druck-Radialbohrungen (9) angeschlossen sind;
e) der Schieberkolben (6) ist mit Steuerschlitzen (17) versehen, die je nach Verschiebestellung des Schieberkolbens (6) eine Druck-Radialbohrung (9) mit...

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für ein synchron schaltendes Getriebe.

Aus EP 0 085 498 B1 ist eine Steuereinrichtung für ein synchron schaltendes Getriebe bekannt, bei der mehrere doppelt wirkende, hydraulisch längsverschiebbare, Schaltgabeln tragende Schaltkolben mit Druckräumen an den gegenüberliegenden Enden in einem Gehäuse angeordnet sind, wobei eine nicht näher spezifizierte hydraulische Ventileinrichtung an dieses Gehäuse angeflanscht ist; die Druckräume sind über entsprechende Druck- und Entlüftungsleitungen mit der Ventileinrichtung verbunden.

Aus GB 2 071 794 A geht eine Steuereinrichtung mit ebenfalls längsverschiebbaren, mechanischen Gang-Schalteinrichtungen zugeordneten Schaltkolben hervor, die über elektrisch gesteuerte Ventileinrichtung hydraulisch beaufschlagbar sind.

Aus DE 1 178 718 B geht im Zusammenhang mit einer Steuereinrichtung zur hydraulischen Betätigung mehrerer Schaltkupplungen für Kraftfahrzeugwechselgetriebe der Aufbau eines hydraulischen Schieberventils mit einem mit Steuerschlitzen versehenen Schieberkolben hervor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein insbesondere für Kraftfahrzeuge vorgesehenes Getriebe eine kompakt bauende, wartungsfreundliche Steuereinrichtung, zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Steuereinrichtung für ein synchron schaltendes Getriebe durch folgende Merkmale gelöst:

a) Ein hydraulisches Schieberventil mit einem längsverschiebbar in einem Gehäuse geführten Schieberkolben, der von zumindest einem Hubmagneten elektrisch gesteuert wird;
b) achsparallel zum Schieberkolben sind im Gehäuse mehrere doppelt wirkende, hydraulisch längsverschiebbare Schaltkolben angeordnet, die jeweils eine ihnen zugeordnete mechanische Gang-Schalteinrichtung beaufschlagen;
c) jeder Schaltkolben ragt mit seinem einen Ende in einen ersten Druckraum und mit seinem gegenüberliegenden Ende in einen zweiten Druckraum, an die jeweils eine Druck- bzw. Entlüftungsleitung angeschlossen ist, die in den Gehäuse-Innenmantel ausmündet;
d) zumindest zwei elektrisch gesteuerte Hydraulik-Schaltventile, die über je eine Druckzuführleitung an in den Gehäuse-Innenmantel ausmündende Druck-Radialbohrungen angeschlossen sind;
e) der Schieberkolben ist mit Steuerschlitzen versehen, die je nach Verschiebestellung des Schieberkolbens eine Druck-Radialbohrung mit einer Druck- bzw. Entlüftungsleitung eines Schaltkolbens und einer Motorbremse derart hydraulisch verbindet, dass bei Druckbeaufschlagung des einen Druckraumes eines Schaltkolbens dessen anderer Druckraum gleichzeitig entlüftet wird;

Zur Schaltung von fünf Gängen können erfindungsgemäß drei Schaltkolben vorgesehen werden, von denen der erste den ersten und zweiten Gang, der zweite den dritten und vierten Gang und der dritte den fünften Gang steuern. Dabei ist es vorteilhaft, wenn den kleinsten Gangsprüngen die kürzesten Verschiebewege zugeordnet sind.

Erfindungsgemäß lassen sich somit durch Beströmung von nur zwei Hydraulik-Schaltventilen, die z. B. sehr klein bauende Kugelventile sein können, fünf Vorwärtsgänge sowie eine Motorbremse eines automatischen Schaltgetriebes ansteuern. Mit den beiden Schaltventilen lassen sich somit insgesamt sechs aktive (Schaltung bzw. Bremsbeaufschlagung) sowie sechs passive (Entlüftung) Steuerungen vornehmen. In der zeitlichen Zuordnung der einzelnen Funktionen ist dabei vorgesehen, dass bei einem kleinen Gangsprung auch der kürzeste Verschiebeweg gewählt wird.

Zur Steuerung des Schieberkolbens können zwei sich gegenüberliegende Hubmagnete vorgesehen sein. Die axialen Baulänge des Schieberventils lässt sich jedoch noch dadurch verringern, dass zur Steuerung des Schieberkolbens nur ein polumschaltbarer Hubmagnet vorgesehen ist.

Um eine Verklemmung des Schieberkolbens bei einseitiger Hydraulik-Druckbeaufschlagung zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, wenn der einer Druck-Radialbohrung zugeordnete Steuerschlitz des Schieberkolbens über eine radiale Entlastungsbohrung mit einer gegenüberliegenden, im Außenmantel des Schieberkolbens angeordneten Entlastungsnut in Verbindung steht.

Eine Verdrehung des Schieberkolbens lässt sich in einfacher Weise vermeiden durch einen gehäusefesten, in einer axialen Nut des Schieberkolbens ragenden Stift o. dergl.

Die erfindungsgemäße Steuerung baut sehr kompakt. Durch ein geringes Bauvolumen des Schieberkolbens lassen sich kurze Schaltzeiten erreichen. Insgesamt ist die Steuerung besonders wartungsfreundlich.

Weiteres Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden in Verbindung mit weiteren Vorteilen der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In der Zeichnung sind einige als Beispiele dienende Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

1 einen Hydraulikplan;

2 ein Schieberventil im Längsschnitt;

3 einen Querschnitt durch das Schieberventil gemäß 1;

4 eine Abwicklung der in 1 dargestellten Ventilhülse;

5 eine abgewandelte Ausführungsform eines Schieberventils in einer Darstellung gemäß 1;

6 einen Schnitt gemäß der Linie A – A in 5;

7 einen Schnitt gemäß der Linie B – B in 5;

8 einen Schnitt gemäß der Linie C – C in 5;

9 einen Schnitt gemäß der Linie D – D in 5;

10 einen Schnitt gemäß der Linie E – E in 5 und

11 einen Schnitt gemäß der Linie F – F in 5.

1 zeigt einen Hydraulikplan zur Steuerung eines Schieberventils HV₁/HV₂, für das die 2 und 5 jeweils ein Ausführungsbeispiel zeigen. Im Hydraulikplan ist das Schieberventil HV₁/HV₂ in üblicher Weise in seiner Neutralstellung dargestellt.
Der Hydraulikkreis umfasst ferner zwei elektrisch gesteuerte Hydraulik-Schaltventile V₁ und V₂, die bei Beströmung eine Motorbremse B sowie drei doppelt wirkende, hydraulisch längsverschiebbare Schaltkolben 1, 2, 3 beaufschlagen. Jeder Schaltkolben 1, 2, 3 beaufschlagt eine ihm zugeordnete mechanische Gang-Schalteinrichtung, von der in 2 lediglich eine mit dem Schaltkolben in Eingriff stehende Schaltgabel 4 angedeutet ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel schaltet der Schaltkolben 1 die Gänge 1 und 2, der Schaltkolben 2 die Gänge 3 und 4 und der Schaltkolben 3 den fünften Gang.
Das in den 2 bis 4 dargestellte Schieberventil umfasst einen längsverschiebbar in einem Gehäuse 5 geführten Schieberkolben 6, der an seinen beiden Enden von je einem Hubmagneten 7 elektrisch gesteuert wird. Durch die Wirkung der Hubmagnete 7 ist der Schieberkolben aus seiner in 2 dargestellten Mittelstellung heraus in je eine dem jeweiligen Hubmagneten zugeordnete Endstellung gegen die Wirkung von vorgespannten Rückstellfedern 7.1 bewegbar. Diese Rückstellfedern 7.1 stützen sich über Scheiben 7.2 am Gehäuseinnenmantel ab, der hier durch eine Ventilhülse 8 gebildet ist, die in ihrem Außenmantel Nuten N aufweist, die über Radialbohrungen 9 in den Innenmantel der Ventilhülse 8 ausmünden. Durch die vorgespannten Rückstellfedern 7.1 wird die Mittelstellung des Schieberkolbens 6 eindeutig festgelegt.
Jeder Schaltkolben 1, 2, 3 ragt mit seinem einen Ende in einen ersten Druckraum 10 und mit seinem gegenüberliegenden Ende in einen zweiten Druckraum 11, an die jeweils eine Druck- bzw. Entlüftungsleitung 12, 13 angeschlossen ist, die in den Gehäuse-Innenmantel ausmündet.
Die beiden von den zwei Hydraulik-Schaltventilen V₁, V₂ beaufschlagten Druckzuführleitungen 14, 15 enden gemäß 3 in radial durch das Schieberventil-Gehäuse 5 geführte Bohrungen 16, die jeweils in der ihnen zugeordneten Nut N_p1 bzw. N_p2 der Ventilhülse 8 münden. Diese beiden Nuten N_p1 und N_p2 münden über Druck-Radialbohrungen 9 in den Innenmantel der Ventilhülse 8 aus.
Der Schieberkolben 6 ist mit Steuerschlitzen 17 versehen, die je nach Verschiebeeinstellung des Schieberkolbens 6 eine Druck-Radialbohrung 9 mit einer Druck- bzw. Entlüftungsleitung 12, 13 eines Schaltkolbens 1, 2, 3 und mit einer Bremsleitung 18 der Motorbremse B derart hydraulisch verbindet, dass bei Druckbeaufschlagung des einen Druckraumes 10 eines Schaltkolbens 1, 2, 3 dessen anderer Druckraum 11 gleichzeitig entlüftet wird.
Die in 4 dargestellten Nuten N₁ – N₅ sind dem ersten bis fünften Gang zugeordnet, während die Nut N_B der Bremse zugeordnet ist. Die Anordnung der Schlitzsteuerung sowie der Schaltkolben 1, 2, 3 ist so gewählt, dass den kleinsten Gangsprüngen die kürzesten Verschiebewege zugeordnet sind.
Das in den 5 bis 11 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel für ein hydraulisches Schieberventil zeichnet sich gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen durch eine noch kürzere axiale Baulänge aus. Dies wird in erster Linie dadurch erreicht, dass die beiden Hubmagnete 7 (siehe 2) ersetzt werden durch einen einzigen polumschaltbaren, mit Federpaketen versehenen Hubmagneten 19. Auf eine Ventilhülse 8 gemäß 2 bzw. 4 kann bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel verzichtet werden. Um eine Verklemmung des Schieberkolbens 6 aufgrund einseitiger Hydraulikbeauschlagung zu vermeiden, ist der einer Druck-Radialbohrung 9 zugeordnete Steuerschlitz 20 des Schieberkolbens 6 über eine radial Entlastungsbohrung 21 mit einer gegenüberliegenden, im Außenmantel des Schieberkolbens 6 angeordnete Entlastungsnut 22 verbunden. Eine gemeinsame Entlüftungsleitung 23 ist an eine Axialbohrung 24 des Schieberkolbens 6 angeschlossen.
Als Verdrehsicherung für den Schieberkolben 6 zeigt 6 einen gehäusefest angeordneten Stift 25, der in eine Axialnut 26 des Schieberkolbens 6 eingreift.
Durch die Verwendung eines mit Federpaketen versehenen polumschaltbaren Hubmagneten 19 ergibt sich für den Schieberkolben 6 eine fixierte 0-Stellung.
Vorstehend wurde bereits darauf hingewiesen, dass die Anschlussbelegung am Schieberventil so gewählt wird, dass ein Gangwechsel mit einem kleinen Gangsprung möglichst kurze Ventilsteuerzeiten erfordert. Insbesondere ist z. B. bei einer Kick-Down-Schaltung vom fünften in den vierten Gang (hier handelt es sich bei einem Fünfganggetriebe um den kleinsten Gangsprung) die kleinste Ventilsteuerzeit anzustreben. Der fünfte Gang-Arbeitsanachluss wird durch entsprechende Verschiebung des Schieberkolbens entlüftet. Gleichzeitig ist dies die Vorbereitungsstellung zum Durchschalten des Öls für den vierten Gang. Durch Ansteuerung des Hydraulik-Schaltventils V₂ wird dann der vierte Gang endgültig eingelegt.

Claims

Steuereinrichtung für ein synchron schaltendes Getriebe, folgende Merkmale aufweisend a) Ein hydraulisches Schieberventil (HV₁/HV₂) mit einem längsverschiebbar in einen Gehäuse (5) geführten Schieberkolben (6), der von zumindest einem Hubmagneten (7) elektrisch gesteuert wird; b) achsparallel zum Schieberkolben (6) sind im Gehäuse mehrere doppelt wirkende, hydraulisch längsverschiebbare Schaltkolben (1, 2, 3) angeordnet, die jeweils eine ihnen zugeordnete mechanische Gang-Schalteinrichtung beaufschlagen; c) jeder Schaltkolben (1, 2, 3) ragt mit seinem einen Ende in einen ersten Druckraum (10) und mit seinem gegenüberliegenden Ende in einen zweiten Druckraum (11), an die jeweils eine Druck- bzw. Entlüftungsleitung (12, 13) angeschlossen ist, die in den Gehäuse-Innenmantel ausmündet; d) zumindest zwei elektrisch gesteuerte Hydraulik-Schaltventile (V₁, V₂), die über je eine Druckzuführleitung (14, 15) an in den Gehäuse-Innenmantel ausmündende Druck-Radialbohrungen (9) angeschlossen sind; e) der Schieberkolben (6) ist mit Steuerschlitzen (17) versehen, die je nach Verschiebestellung des Schieberkolbens (6) eine Druck-Radialbohrung (9) mit einer Druck- bzw. Entlüftungsleitung (12, 13, 18) eines Schaltkolbens (1, 2, 3) und einer Motorbremse (B) derart hydraulisch verbindet, dass bei Druckbeaufschlagung des einen Druckraumes (10) eines Schaltkolbens (1, 2, 3) dessen anderer Druckraum (11) gleichzeitig entlüftet wird.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch drei Schaltkolben (1, 2, 3), von denen der erste den ersten und zweiten Gang, der zweite den dritten und vierten Gang und der dritte den fünften Gang steuern.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass den kleinsten Gangsprüngen die kürzesten Verschiebewege zugeordnet sind.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Gang-Schalteinrichtung eine mit dem Schaltkolben (1, 2, 3) in Eingriff stehende Schaltgabel (4) aufweist.
Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulik-Schaltventile (V₁, V₂) Kugelventile sind.
Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung des Schieberkolbens (6) zwei sich gegenüberliegende Hubmagnete (7) vorgesehen sind.
Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung des Schieberkolbens (6) nur ein polumschaltbarer Hubmagnet (19) vorgesehen ist.
Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuse-Innenmantel durch eine Ventilhülse (8) gebildet ist, die in ihrem Außenmantel Nuten (N) aufweist, die über Radialbohrungen (9) in den Innenmantel der Ventilhülse (8) ausmünden, wobei zwei Nuten (N_p1, N_p2) mit jeweils einer der beiden Druckzuführleitungen (14, 15) in Verbindung stehen, während die anderen Nuten (N₁ – N₅, N_B) jeweils einem Gang sowie der Motorbremse (B) zugeordnet sind.
Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine gemeinsame Entlüftungsleitung (23) an den Schieberkolben (6) angeschlossen ist.
Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der einer Druck-Radialbohrung (9) zugeordnete Steuerschlitz (20) des Schieberkolbens (6) über eine radiale Entlastungsbohrung (21) mit einer gegenüberliegenden, im Außenmantel des Schieberkolbens (6) angeordneten Entlastungsnut (22) in Verbindung steht.