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Die
Erfindung betrifft einen hydraulischen Betätigungskreislauf eines automatisierten
bzw. automatischen Getriebes, welcher zum Steuern der Kupplung,
der Auswahl und des Einlegens eines Gangs eines automatischen Getriebes
eines Kraftfahrzeugs dient.
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Man
kennt automatische Getriebe, bei welchen die Funktionen eines Öffnens/Schließens des Kupplungssystems,
der Auswahl von Ganglinien und des Herausbringens/Einlegens von
Gängen
automatisch durch ein Automatisierungsmodul gesteuert werden.
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Eine
erste Ausführungsform
eines bekannten Automatisierungsmoduls umfasst insbesondere einen
hydraulischen Kreislauf, welcher mit einer hydraulischen Steuervorrichtung
der Kupplung über
ein Elektroventil mit zwei Stellungen verbunden ist, mit einer hydraulischen
Vorrichtung einer Steuerung der Auswahl über zwei Elektroventile mit
zwei Stellungen, mit einer hydraulischen Steuervorrichtung einer Auswahl
mittels zwei Elektroventilen mit zwei Stellungen und mit einer hydraulischen
Steuervorrichtung eines Herausbringens/Einlegens über zwei
andere Elektroventile mit zwei Stellungen. Jedoch weist dieses Modul
den Nachteil eines erhöhten
Risikos eines Auftretens von Störungen
aufgrund der großen
Anzahl von verwendeten Elektroventilen auf.
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In
einem anderen bekannten Automatisierungsmodul ist die Anzahl von
Elektroventilen auf vier reduziert, d.h.:
- – zwei Elektroventile
mit zwei Stellungen zum Steuern der hydraulischen Steuervorrichtung
eines Herausbringens/Einlegens,
- – ein
Elektroventil mit zwei Stellungen zum Steuern der hydraulischen
Steuervorrichtung einer Auswahl, und
- – ein
Elektroventil mit drei Stellungen zum Steuern der Betätigung des Übergangs
der Gänge.
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Dieses
Modul ist vorteilhafter als das vorangegangene, indem es ermöglicht,
die Risiken von Ausfällen
zu reduzieren und eine Ersparnis in den Gestehungskosten zu realisieren.
Jedoch ist es im Fall eines Ausfalls des Elektroventils mit drei
Stellungen unmöglich,
die Kupplung sowie das Einlegen und die Auswahl von Gängen zu
betätigen,
da die Steuervorrichtungen nicht mehr versorgt werden. Wenn diese
Fehlfunktion sich somit einstellt, wenn ein Gang eingelegt ist,
ist das Fahrzeug festgelegt und kann nur unter einem Anheben der
Antriebsräder
versetzt werden. Das Abschleppen durch den Fahrer kann nicht mehr
in Betracht gezogen werden, was sich in gewissen Situationen als
sehr störend
erweisen kann, ja sogar gefährlich,
insbesondere während
der Blockierung des Fahrzeuges in dem Verkehr. Wenn diese Fehlfunktion
während
einem Wechsel eines Gangs auftritt, wird sich das Fahrzeug im Freilauf
befinden, und jede Beschleunigung wird unmöglich sein.
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Das
Dokument
US 6 015 031 beschreibt
einen hydraulischen Kreislauf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1. Dieser hydraulische Kreislauf umfasst nur vier Elektroventile
und ermöglicht
es, während
eines Ausfalls der Steuermittel der Kupplung einen eingelegten Gang
herauszubringen. In dem beschriebenen Kreislauf wird die Steuervorrichtung
zur Auswahl durch ein erstes und ein zweites Steuer-Elektroventil
gesteuert. Das erste Steuer-Elektroventil ist ein Elektroventil
mit drei Stellungen, welches das zweite Elektroventil steuert. Dieses
zweite Elektroventil dient ebenso zum Steuern der Steuervorrichtung
der Kupplung.
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Die
Erfindung zielt ebenso darauf ab, diese Nachteile zu vermeiden,
unter einem Vorschlagen eines anderen hydraulischen Kreislaufs,
welcher eine reduzierte Anzahl von Elektroventilen umfasst und bei
dem die Fehlfunktion eines Elektroventils sich nicht in eine unbeweglich
machende Panne umsetzen kann.
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Zu
diesem Zweck hat die Erfindung einen hydraulischen Betätigungskreislauf
eines automatischen Getriebes eines Kraftfahrzeugs zum Gegenstand,
welcher die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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Somit
ist es im Falle eines Ausfalls der Steuermittel der Kupplung immer
noch möglich,
einen eingelegten Gang herauszubringen, damit das Fahrzeug im Freilauf
ist und leicht versetzt werden kann.
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In
diesem Kreislauf umfassen die Steuermittel ein Steuer-Elektroventil,
welches lediglich mit der Steuervorrichtung zur Auswahl verbunden
ist, zwei Steuer-Elektroventile
der Vorrichtung zur Steuerung des Herausbringens/Einlegens und ein
Elektroventil mit drei Stellungen, welches einerseits zum direkten Steuern
der Steuervorrichtung der Kupplung und andererseits der Steuervorrichtung
der Auswahl dient, wobei das Elektroventil mit drei Stellungen des
Weiteren zum Versorgen des Elektroventils der Steuervorrichtung
der Auswahl dient.
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Die
Anzahl von Elektroventilen ist somit auf vier begrenzt, was das
Risiko eines Ausfalls oder eines Lecks reduziert und die Zuverlässigkeit
der Gesamtheit erhöht.
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Noch
genauer können
die Elektroventile zur Steuerung der Steuervorrichtung des Herausbringens/Einlegens
Elektroventile mit zwei Druck-modulatorischen Stellungen sein, und
das Steuer-Elektroventil der Steuervorrichtung der Auswahl kann
ein sequentielles Elektroventil mit zwei Stellungen sein.
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Die
Erfindung wird nun in Bezugnahme auf die einzige, beigefügte Zeichnung
beschrieben werden, welche eine schematische Darstellung einer Ausführungsform
des hydraulischen Kreislaufs gemäß der Erfindung
ist.
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Der
hydraulische Kreislauf, welcher in der Figur dargestellt ist, umfasst
einen Druckerzeuger 10, der mit einem Versorgungs-Flüssigkeitstank 11 verbunden
ist, eine hydraulische Vorrichtung zur Steuerung der Kupplung 12,
eine hydraulische Vorrichtung zur Steuerung des Herausbringens/Einlegens
der Gänge 14 und
eine hydraulische Vorrichtung zur Steuerung der Auswahl der Gänge 16.
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Ein
Elektroventil mit drei Stellungen 18 ist auf eine Leitung 20 montiert,
welche mit dem Druckerzeuger 10 verbunden ist. Wenn dieses
Elektroventil in seine extreme Stellung in Richtung nach links belastet
wird, verbinden seine zwei Ausgänge
den Tank 10 einerseits mit der Steuervorrichtung zur Kupplung 12 über eine
Leitung 22 und andererseits mit der Steuervorrichtung zur
Auswahl 16 über
eine Leitung 24. Ein Elektroventil mit zwei Stellungen 26 ist
auf einer Leitung 28 montiert, welche die Steuervorrichtung
zur Auswahl 16 mit der Leitung 24 verbindet.
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Zwei
Elektroventile mit zwei Stellungen 30, 32 sind
jeweils auf Leitungen 34, 36 montiert, welche jede
die Steuervorrichtung eines Herausbringens/Einlegens 14 mit
der Leitung 20 und mit dem Einlass des Elektroventils 18 verbinden.
Somit werden die Elektroventile 30 und 32 direkt
mit Flüssigkeit durch
den Druckerzeuger 10 versorgt.
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Eine
Flüssigkeitsrückkehrleitung 38 verbindet
die Auslässe
der drei Steuer-Elektroventile 26, 30 und 32 der
Steuervorrichtungen einer Auswahl 16 und eines Herausbringens/Einlegens 14 mit
einem Rückgewinnungs-Tank 40.
Ein Tank 42 fängt
die Flüssigkeit
auf, die von dem Elektroventil mit drei Stellungen 18 zurückkommt.
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Ein
Rechner 44 steuert die verschiedenen Elektroventile in
Abhängigkeit
von Steuerungsvorschriften und Zustandsparametern des Systems. Hierfür kann der
Rechner 44 mit Sensoren (nicht dargestellt) verbunden werden,
welche den Zustand der Vorrichtungen zur Steuerung der Kupplung 12,
des Herausbringens/Einlegens 14 und der Auswahl 16 angeben.
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Vor
einem Beschreiben der Funktionsweise des hydraulischen Kreislaufs
gemäß der Erfindung wird
man auf schematische Art und Weise die Strukturen der bekannten
Vorrichtungen zur Steuerung der Kupplung
12, zur Steuerung
des Herausbringens/Einlegens
14 und der Auswahl
16 sowie
ihr Funktionsprinzip unter Bezugnahme auf die Figur in Erinnerung
bringen. Diese Vorrichtungen können
mit einem manuellen, herkömmlichen
Getriebe verwendet werden, welches fünf Gänge und einen Rückwärtsgang
umfasst, die gemäß einem
H-Schema auf die folgende Art und Weise angeordnet sind:
wobei die zahlenmäßigen Bezugnahmen
1 bis 5 die Nummern der Gänge
darstellen und R den Rückwärtsgang,
und wobei N1, N2, N3 die neutralen Punkte des Getriebes zwischen
jedem Gangwechsel darstellen.
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Selbstverständlich können andere
Ausführungsformen
dieser Vorrichtungen, welche an andere Arten von Getrieben angepasst
sind, durch den Kreislauf gemäß der Erfindung
gesteuert werden.
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Die
Steuervorrichtung der Kupplung 12 umfasst ein Gehäuse oder
Zylinder 52, der an einem Ende durch eine Bodenwand 54 verschlossen
ist und welcher eine Öffnung 56 an
seinem anderen Ende aufweist.
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In
dem Zylinder 52 ist gleitend ein Geber-Kolben 58 montiert.
Dieser Letztere definiert in dem Zylinder 52 eine erste
Kammer 60, welche sich auf der Seite des Bodens 54 befindet,
und eine zweite Kammer 62, welche sich auf der Seite der Öffnung 56 befindet.
Der Geber-Kolben 58 wird in Anlage gegen den Boden 54 durch
eine Rückstellfeder 59 in
geschlossener Stellung der Kupplung gehalten.
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Die
erste Kammer 60 wird mit Versorgungsflüssigkeit über die Leitung 22 versorgt.
Die zweite Kammer 62 ist über eine Öffnung 56 und eine
Leitung 64 mit einem konzentrischen, hydraulischen Aufnehmer 66 verbunden,
welcher unter der Abkürzung CSC
bekannt ist. Der CSC 66 ist z.B. im Inneren der Glocke
einer Kupplung mit Membran (nicht dargestellt) befestigt. Diese
verschiedenen Elemente sind dem Fachmann bekannt und werden nicht
mehr im Detail beschrieben werden.
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Wenn
der Druck in der ersten Kammer 60 ansteigt, verstellt sich
der Geber-Kolben 58 gegen die
Kraft der Rückstellfeder 59.
Der Druck in der zweiten Kammer 62 nimmt zu, bis dieser
einen Wert erreicht, der die Betätigung
der CSC 66 und die Öffnung
der Kupplung hervorruft. Die Kupplung schließt, wenn der Druck in der ersten
Kammer 60 unzureichend wird, um sich der Kraft der Feder 59 entgegenzusetzen,
wobei der Kolben 58 in seine Anschlag-Stellung zurückkehrt.
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Die
Steuervorrichtung eines Herausbringens/Einlegens 14 umfasst
ein Gehäuse 70,
welches eine Bohrung 72 enthält, und welche eine Öffnung 74 an
jedem ihrer Enden aufweist.
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In
der Bohrung 72 ist gleitend ein Kolben 75 montiert,
dessen Enden 76 einen geringeren Durchmesser aufweisen,
im Wesentlichen identisch zum Durchmesser der Öffnungen 74. Der Kolben 75 definiert
in der Bohrung 72 eine erste Kammer 77, die sich
auf der Seite eines Endes befindet, und eine zweite Kammer 78 befindet
sich auf der Seite des anderen Endes. Die erste Kammer und zweite
Kammer 77, 78 werden mit Flüssigkeit durch Leitungen 34 und 36 jeweils
versorgt.
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Eine
Eingriffsachse 79 ist fest mit einem Ende des Kolbens 75 an
der Außenseite
des Gehäuses 70 verbunden.
Diese Eingriffsachse ist mechanisch mit der Steuerachse des mechanischen
Getriebes (nicht dargestellt) verbunden, um den Eingriff bzw. das
Einlegen oder das Herausbringen von Ritzeln des Getriebes (nicht
dargestellt) hervorzurufen.
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Die
Vorrichtung 14 ist in neutraler Stellung in der Figur dargestellt:
es ist somit kein Gang eingelegt, was einer der neutralen Stellungen
N1, N2 oder N3 entspricht. Wenn man das Elektroventil 30 öffnet, wird
die erste Kammer 77 derart versorgt, dass ihr Druck ansteigt
und die Verstellung des Kolbens 75 in Richtung der zweiten
Kammer 78 hervorruft. Diese Bewegung entspricht z.B. dem
Einlegen eines der Gänge
1, 3 oder 5. Wenn man das Elektroventil 32 öffnet, ist
es die zweite Kammer 78, welche versorgt werden wird, und
ihr Druck wird ansteigen, bis zum Hervorrufen der Verstellung des
Kolbens 75 in die umgekehrte Richtung. Diese Bewegung entspricht somit
dem Übergang über einen
der neutralen Punkte N1, N2, N3, sodann dem Einlegen eines der Gänge 2, 4
oder R.
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Die
Elektroventile 30 und 32 sind vorzugsweise modulatorische
Elektroventile, bei denen man den Flüssigkeitsdurchsatz am Auslass
variieren lassen kann, damit das Einlegen und das Herausbringen
der Ritzel nach und nach erfolgt.
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Die
Steuervorrichtung einer Auswahl 16 umfasst ein Gehäuse 90,
welches eine Bohrung 92 enthält und welches an seinen zwei
Enden durch Böden 91 verschlossen
ist, die mit Öffnung 94 durchbohrt sind.
Die Bohrung 92 weist einen Durchmesser einer geringeren
Größe 93 an
einem ihrer Enden auf.
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In
der Bohrung 92 ist gleitend ein Kolben 95 montiert,
von dem eines der Enden einen geringeren Durchmesser, im Wesentlichen
identisch zum Durchmesser 93 der Bohrung 92, aufweist.
Der Kolben 95 definiert in der Bohrung 92 eine
erste Kammer 96, die sich auf Seite des Endes mit dem schwächsten Durchmesser
befindet, und wobei sich eine zweite Kammer 97 auf der
Seite des anderen Endes befindet. Die erste Kammer und zweite Kammer 96, 97 werden
mit Flüssigkeit über Öffnungen 94 und
Leitungen 24 und 28 jeweils versorgt.
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Eine
Auswahl-Achse 98 ist in Verschiebung fest mit dem Kolben 95 verbunden.
Hierfür
verbindet sie ein Befestigungselement 99 radial mit der
seitlichen Wand des Kolbens 95 quer durch eine Öffnung 100 des
Gehäuses 90.
Diese Auswahl-Achse
ist ebenso mit der Steuerachse des mechanischen Getriebes verbunden,
um die Auswahl der einzulegenden Gangritzel zu ermöglichen.
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In
der Figur ist die Steuervorrichtung einer Auswahl 16 in
der Stellung dargestellt, welche die Linie (4, N2, 3) auswählt. Ausgehend
von dieser Stellung versorgt die Öffnung des Elektroventils 26 die zweite
Kammer 97 mit Flüssigkeit über das
Elektroventil 18 und ruft die Verstellung des Kolbens 95 in Richtung
zur ersten Kammer 96 hervor. Die resultierende Verstellung
der Auswahl-Achse 98 entspricht somit der Auswahl der Linie
von Gängen
(R, N3, 5). Die Auswahl der anderen Ganglinien wird somit unter einem
Steuern des Elektronventils 18 in einer Weise realisiert,
um die Kammer 96 mit Flüssigkeit
zu versorgen und um die Verstellung des Kolbens 95 in der umgekehrten
Richtung hervorzurufen. Die Elektroventile können vom sequentiellen Typ
ohne Steuerung des am Auslass gelieferten Durchsatzes sein.
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Das
Funktionsprinzip des hydraulischen Kreislaufs wird nun für ein Getriebe
beschrieben, welches fünf
Gänge und
einen Rückwärtsgang
aufweist, die gemäß einem
H-Schema, wie es zuvor beschrieben ist, angeordnet sind.
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Ein
Gangwechsel wird auf die nachfolgende Art und Weise ausgeführt:
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1. Öffnung der Kupplung:
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Der
Rechner 44 steuert die Betätigung des Elektroventils 18 in
einer Weise, um die Steuervorrichtung der Kupplung 12 mit
Versorgungs-Flüssigkeit
zu versorgen (Verstellung des Schiebers des Elektroventils 18 in
Richtung der extremen Stellung in Richtung nach links in der Figur).
Wenn der Druck ausreichend ist, verstellt sich der Kolben 58 und
betätigt
das CSC 66 in der Richtung der Öffnung der Kupplung.
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2. Herausbringen von Gängen:
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Wenn
ein Gang eingelegt ist, steuert der Rechner 44 eines der
Elektroventile 30 oder 32, um den Kolben 75 der
Steuervorrichtung des Herausbringens 14 in Richtung einer
neutralen Stellung zu verstellen.
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3. Auswahl eines Gangs:
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Der
Rechner 44 steuert das Elektroventil 18 und/oder
das Elektroventil 26 in einer Weise, um den Kolben 95 der
Steuervorrichtung einer Auswahl 16 zu verstellen, um eine
Ganglinie (2, N1, 1 oder 4, N2, 3 oder R, N3, 5) auszuwählen.
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4. Einlegen eines Gangs:
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Der
Rechner 44 steuert die Öffnung
eines der Elektroventile 30 oder 32 in einer Weise,
um den Kolben 75 zu verstellen, um den einen oder den anderen
der zwei Gänge
der ausgewählten
Ganglinie einzulegen.
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5. Schließen der
Kupplung:
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Der
Rechner 44 steuert somit das Elektroventil 18,
damit der Druck in der Kammer 60 abnimmt und die Rückstellfeder
den Kolben 58 wieder in Anschlag an den Boden 54 zurückbringt.
