EP3294597A1 - Vorrichtung zur betätigung einer kupplung und eines schaltgetriebes sowie verfahren zur steuerung - Google Patents

Vorrichtung zur betätigung einer kupplung und eines schaltgetriebes sowie verfahren zur steuerung

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EP3294597A1
EP3294597A1 EP16715237.0A EP16715237A EP3294597A1 EP 3294597 A1 EP3294597 A1 EP 3294597A1 EP 16715237 A EP16715237 A EP 16715237A EP 3294597 A1 EP3294597 A1 EP 3294597A1
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EP
European Patent Office
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hydraulic
slave
clutch
electro
lines
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16715237.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Detlef Schmidt
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ZF CV Systems Hannover GmbH
Original Assignee
Wabco GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3294597A1 publication Critical patent/EP3294597A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16H61/30—Hydraulic or pneumatic motors or related fluid control means therefor
    • F16H2061/304—Hydraulic or pneumatic motors or related fluid control means therefor using telemotors, i.e. systems with master cylinder and linked shift actuator without external pressure source

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1 and a method according to the preamble of claim 11 and a
  • a drive train typically includes, among other things, the engine, clutch, and transmission components. Coupling and transmission can be automated. The goals are a comfortable operation and / or gentle handling to increase the service life.
  • the object of the invention is to provide a device for carrying out switching operations, namely for actuating the clutch and the gearbox, in the most cost-effective design possible.
  • the device should get along as far as possible without expensive components.
  • the device according to the invention solves the above object by the features of claim 1.
  • the electro-hydraulic unit has an electrical Drive and a hydraulic pump and is connected via a plurality of hydraulic lines with a slave cylinder for actuating the clutch and with one or more slave cylinders for actuating the gearbox.
  • the hydraulic lines can be shut off by valves.
  • a control such that from the actuation of the electro-hydraulic
  • the hydraulic pump pumps only when a slave cylinder is applied.
  • the hydraulic pump pumps only when a slave cylinder is applied.
  • the electro-hydraulic unit acts on the slave cylinders of clutch and manual transmission.
  • the loading of the individual slave cylinder is carried out sequentially and by controlling the electro-hydraulic unit in
  • a displacement sensor can be assigned to the electrohydraulic unit. Additionally or alternatively, a flow meter may be provided. Preferably, displacement sensor or
  • Flow meter exclusively associated with the electro-hydraulic unit, in particular the electric drive or the hydraulic pump. All other displacement sensors or flow meters can be omitted.
  • a hydraulic master cylinder can be provided as a hydraulic pump.
  • the master cylinder is preferably coupled to an electromotive spindle drive or a linear electric motor. Both master cylinder and linear motor contain linear moving parts and are particularly well suited for the functional connection with a position sensor.
  • a spindle drive may be driven by a stepper motor, which by the nature of its driving a displacement sensor typically includes.
  • a hydraulic pump of general type can also be coupled to a flow meter, which takes over the function of the displacement sensor. The flow measurement should be possible in both directions.
  • the volume of the master cylinder is as large as or greater than the sum of the total volumes of the slave cylinder which can be controlled by the master cylinder.
  • Slave cylinder must be involved in all switching operations, it may be useful to the volume of the master cylinder to the sum of the volumes of all
  • the slave cylinders are assigned return springs.
  • a master cylinder with a working chamber is sufficient on the part of the electrohydraulic unit.
  • Master cylinder flows hydraulic fluid into the slave cylinder against the pressure of the return springs.
  • the hydraulic fluid passes under the pressure of the return springs from the slave cylinders back to the master cylinder.
  • a slave cylinder is provided for selecting a shift gate and the other slave cylinder for engaging the gear of the selected shift gate.
  • the appropriate number of slave cylinders must be selected.
  • a control of the valves for blocking the lines may be provided such that always only one of the valves or only one line is open.
  • Slave cylinder acted on component such as a clutch lever, a shift lever or the like.
  • the displacement sensor on the electrohydraulic unit or on the electric motor or on the hydraulic master cylinder indicates the position of the respective slave cylinder. For this purpose, it is only necessary to take into account which of the valves is currently open and which function this has. Analogously, this applies to signals of a flow meter.
  • valves for blocking the lines are simple
  • Switching valves at least one or more of the valves.
  • “Simple” means preferably the use of 2/2 -way valves, such as solenoid valves in the manner of poppet valves. The latter seal very well in the closed state, better than slide valves. Nevertheless, slide valves can also be used.
  • the hydraulic lines can be connected to the slave cylinders via a common star point to the electro-hydraulic unit. There are then no additional valves for the control of the branch provided, only the valves in the individual lines to the slave cylinders.
  • a common main line leads to the electrohydraulic unit. This simplifies the connection to the unit or to the master cylinder.
  • the neutral point can also be replaced by lines connected directly in parallel to the master cylinder.
  • the electro-hydraulic unit has a
  • the electro-hydraulic unit via a hydraulic line with a slave cylinder for actuating the clutch and one or more hydraulic lines with one or more Slave cylinders connected to operate the gearbox.
  • the hydraulic pump preferably pumps only when the slave cylinders are acted upon.
  • the slave cylinders are acted upon directly by the hydraulic pump. There is no pressure storage by a hydraulic accumulator instead.
  • volumetric flow from the electro-hydraulic unit stopped and the line to the slave cylinder of the coupling blocked. Subsequently, the line to the slave cylinder of the transmission is opened and the electro-hydraulic unit generates a volume flow until a piston of the slave cylinder of the transmission is in a desired position or a gear is engaged. Finally, the volume flow is stopped and the line to the slave cylinder of the transmission is blocked. If two slave cylinders are assigned to the transmission, then the total of three provided slave cylinders are controlled according to the scheme shown. This is the case, for example, if before
  • a shift gate must be selected. It is always opened only one line, the slave cylinder concerned acted upon with a flow rate, stopped the flow and then the
  • the opening and closing of the clutch and / or the insertion and removal of gears in the transmission by a displacement sensor on the electro-hydraulic unit and / or a flow meter is detected. From the actuation of the valves on the one hand and the (the filling of the master cylinder Representing) signals of the displacement sensor / flow meter on the other hand, the states of the individual slave cylinder can be determined. A monitoring of the switching operations with only one displacement sensor or flow meter is possible.
  • the control unit has an electronic switching unit for processing signals of the displacement sensor on the electro-hydraulic unit and / or signals of a flow meter, for controlling valves in the hydraulic lines and the
  • values can be stored that represent the paths in the electrohydraulic unit
  • the master cylinder or a motor represent on actuation of each slave cylinder.
  • 1 is a schematic representation of an electro-hydraulic unit, with control unit, hydraulic lines, valves in the lines and slave cylinders for actuating the clutch and transmission,
  • Fig. 2 is the diagram of a typical 4-speed H-circuit.
  • An electro-hydraulic unit 10 has an electric motor 11, an in
  • the displacement sensor 16 detects the path of the piston 5, but can alternatively be realized by other measures, such as by training the electric motor 1 1 as a stepping motor with position sensor.
  • the electric motor 1 1 is a rotating motor, which drives a not shown, axially fixed spindle nut. Instead of a spindle drive with a rotating motor, a linear motor can also be provided be.
  • a flow meter On the unit 10 or in a subsequent main line 17, a flow meter, not shown, may be provided, whose signals replace or supplement the signals of the displacement sensor 16.
  • a switching valve 22, 23, 24 is provided for opening or blocking of the relevant line.
  • an oil reservoir can be connected to the working space 14 or to the master cylinder 13.
  • the slave cylinder each have a working space and are provided with return springs, not shown.
  • Return springs are piston 28, 29, 30 in the slave cylinders 25, 26, 27 acted upon in the direction of arrows 31, namely in the opposite direction to the introduced through the lines 19, 20, 21 hydraulic pressure.
  • the figure shows the pistons 28, 29, 30 in the maximum retracted by the return springs
  • control unit 32 with an electronic switching unit not shown in detail and with control lines 33, 34, 35, 36 to the electric motor 1 1 and to the valves 22, 23, 24. Also connects a
  • Signal line 37 the displacement sensor 16 with the control unit 32.
  • values for each slave cylinder 25, 26, 27 and correlating values for the master cylinder 13 can be stored.
  • the slave cylinder 25 is associated with a clutch, not shown, in a motor vehicle. By movement of the piston 28, the clutch is subjected to opening, optionally with the interposition of a lever mechanism. Dashed lines 38, 39 indicate the position of the piston 28 with the clutch closed (line 38) on the one hand and the clutch open (line 39) on the other.
  • the slave cylinder 26, 27 are not shown a manual transmission of
  • Main direction 40 are engaged, depending on the state in one or the other direction.
  • the slave cylinder 26 for selecting the shift gate 41, 42, 43 is provided.
  • the engagement of the respective gear is transverse to the main direction 40. Accordingly, the piston 29, 30 at least three different piston positions according to the dashed lines 44, 45, 46 can take.
  • the driver of the motor vehicle influences clutch and manual transmission only indirectly by starting the engine, selection of a selector lever between neutral, forward or reverse and position of the accelerator pedal. Everything else controls the control unit 32, also depending on speed and speed.
  • Electric motor 1 1 drives the piston 15 in the working chamber 14, so that acts via the line 19 hydraulic pressure on the piston 28 and the clutch disengages. Only then does the starter become effective for the internal combustion engine.
  • the piston 28 moves to the position 39. This correlates a certain way of the piston 15. This path is detected by the displacement sensor 16, signaled to the control unit 32 and compared there with a stored setpoint. After reaching the setpoint stops the drive for the piston 15. The valve 22 is closed again, thereby keeping the clutch open. In the control unit 32, the clutch is noted as open. It is now the valve 24 is opened and given by the electro-hydraulic unit 10 pressure on the line 21 and the piston 30 so that it moves to the position of the line 45. This corresponds to the point A in Figure 2. Subsequently, the electro-hydraulic unit 10 are stopped and the valve 24th
  • valve 23 is opened and given by the electro-hydraulic unit 10 pressure via the line 20 to the piston 29 until it has reached the middle shift gate 42.
  • the total now existing switching position corresponds to point B in Figure 2.
  • the distance traveled is detected by the displacement sensor 16 and adjusted with the deposited in the control unit 32, necessary path, so that the position B can be taken with pinpoint accuracy. This is now stored in the control unit 32.
  • the valve 23 is closed.
  • the valve 24 is opened and the electro-hydraulic unit 10 moves the piston 15 to increase the working space 14.
  • the piston 30 now moves back from the position of the line 45 in the position of the line 44.
  • the path of the Piston 15 detected by the displacement sensor 16 and aligned with the stored desired path until the piston 30 has reached the position of the line 44.
  • the circuit has then taken the point I, that is, the first gear is engaged. Subsequently, the valve 24 is closed again. In the control unit 32 is noted that now the first gear is engaged.
  • the vehicle drives in first gear. All other switching operations are carried out according to the above pattern, both the switching to higher gears and the switching in the

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung einer Kupplung und eines Schaltgetriebes, mit einem elektrohydraulischen Aggregat (10), welches einen elektrischen Antrieb und eine Hydraulikpumpe aufweist und über mehrere hydraulische Leitungen (19, 20, 21) mit einem Nehmerzylinder (25) zur Betätigung der Kupplung und mit einem oder mehreren Nehmerzylindern (26, 27) zur Betätigung des Schaltgetriebes verbunden ist, wobei die Leitungen (19, 20, 21) durch Ventile (22, 23, 24) absperrbar sind. Erfindungsgemäß ist eine Steuerung derart vorgesehen, dass aus der Betätigung des elektrohydraulischen Aggregats (10) die Stellung der Nehmerzylinder (25, 26, 27) berechenbar ist.

Description

Vorrichtung zur Betätigung einer Kupplung und eines Schaltgetriebes sowie Verfahren zur Steuerung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11 und ein
Steuergerät gemäß Anspruch 15.
In einem Kraftfahrzeug weist ein Antriebsstrang typischerweise unter anderem die Komponenten Motor, Kupplung und Getriebe auf. Kupplung und Getriebe können automatisiert ausgebildet sein. Ziele sind dabei eine komfortable Bedienung und/oder eine schonende Handhabung zur Erhöhung der Lebensdauer.
Bekannt ist eine pneumatisch gesteuerte Kupplungs- und Getriebeaktuatorik, die die in mittleren und schweren Lastwagen vorhandene Druckluft nutzt. Für
Fahrzeuge ohne Kompressor ist diese Aktuatorik nicht verwendbar.
Ebenfalls bekannt ist eine hydraulische Aktuatorik mit Elektromotor, Pumpe, Akkumulator (Hydraulikspeicher), Ölbehälter und mit Wegsensoren an jedem Aktuator. Die Kombination aus Akkumulator und Ölbehälter ist aufwendig, ebenso die Verwendung von Wegsensoren an jedem Aktuator.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur Durchführung von Schaltvorgängen, nämlich zur Betätigung der Kupplung und des Schaltgetriebes, in möglichst kostengünstiger Ausführung. Die Vorrichtung soll so weit wie möglich ohne teure Komponenten auskommen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung löst die genannte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Das elektrohydraulische Aggregat weist einen elektrischen Antrieb und eine Hydraulikpumpe auf und ist über mehrere hydraulische Leitungen mit einem Nehmerzylinder zur Betätigung der Kupplung und mit einem oder mehreren Nehmerzylindern zur Betätigung des Schaltgetriebes verbunden. Dabei sind die hydraulischen Leitungen jeweils durch Ventile absperrbar. Vorgesehen ist eine Steuerung derart, dass aus der Betätigung des elektrohydraulischen
Aggregats die Stellung der Nehmerzylinder berechenbar ist. Vorzugsweise pumpt die Hydraulikpumpe nur, wenn ein Nehmerzylinder beaufschlagt wird. Es besteht eine Zuordnung, insbesondere ein zeitlicher Zusammenhang und ein
Wirkzusammenhang zwischen der Betätigung von Antrieb oder Hydraulikpumpe einerseits und der Bewegung bzw. der Beaufschlagung der Nehmerzylinder andererseits. Das Pumpvolumen entspricht stets dem veränderten Volumen in den Nehmerzylindern. Ein zusätzlicher Hydraulikspeicher ist nicht mehr erforderlich.
Das elektrohydraulische Aggregat wirkt auf die Nehmerzylinder von Kupplung und Schaltgetriebe. Die Beaufschlagung der einzelnen Nehmerzylinder erfolgt sequentiell und durch Ansteuerung des elektrohydraulischen Aggregats in
Verbindung mit der Steuerung der in den Leitungen vorgesehenen Ventile. Zu jedem Zeitpunkt soll nur ein Nehmerzylinder beaufschlagt werden.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann dem elektrohydraulischen Aggregat ein Wegsensor zugeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein Durchflussmesser vorgesehen sein. Vorzugsweise sind Wegsensor oder
Durchflussmesser ausschließlich dem elektrohydraulischen Aggregat zugeordnet, insbesondere dem elektrischen Antrieb oder der Hydraulikpumpe. Alle übrigen Wegsensoren oder Durchflussmesser können entfallen.
Erfindungsgemäß kann als Hydraulikpumpe ein hydraulischer Geberzylinder vorgesehen sein. Dadurch ist eine besonders exakte Ansteuerung und Dosierung der in die Nehmerzylinder geförderten Flüssigkeit möglich. Der Geberzylinder ist vorzugsweise mit einem elektromotorischen Spindeltrieb oder einem elektrischen Linearmotor gekoppelt. Sowohl Geberzylinder als auch Linearmotor enthalten linearbewegte Teile und sind besonders gut für die funktionelle Verbindung mit einem Wegsensor geeignet. Ein Spindeltrieb kann von einem Schrittmotor angetrieben sein, welcher durch die Art seiner Ansteuerung einen Wegsensor typischerweise beinhaltet. Eine Hydraulikpumpe allgemeiner Art kann auch mit einem Durchflussmesser gekoppelt sein, welcher die Funktion des Wegsensors übernimmt. Die Durchflussmessung sollte in beide Richtungen möglich sein.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist das Volumen des
Geberzylinders so groß wie oder größer als die Summe der Volumina der
Nehmerzylinder, welche bei Schaltvorgängen maximal zugleich befüllt sind.
Vorzugsweise ist das Volumen des Geberzylinders so groß wie oder größer als die Summe der Volumina der insgesamt vom Geberzylinder ansteuerbaren Nehmerzylinder. Je weniger Nehmerzylinder vorhanden sind, umso eher sind alle Nehmerzylinder an einem Schaltvorgang beteiligt. Auch wenn nicht alle
Nehmerzylinder an allen Schaltvorgängen beteiligt sein müssen, kann es sinnvoll sein, das Volumen des Geberzylinders auf die Summe der Volumina aller
Nehmerzylinder abzustimmen, etwa für die Durchführung von Tests.
Vorteilhafterweise sind den Nehmerzylindem Rückstellfedern zugeordnet.
Dadurch reicht auf Seiten des elektrohydraulischen Aggregats ein Geberzylinder mit einer Arbeitskammer aus. Bei Verkleinerung der Arbeitskammer im
Geberzylinder strömt Hydraulikflüssigkeit in die Nehmerzylinder gegen den Druck der Rückstellfedern. Bei Vergrößerung der Arbeitskammer im Geberzylinder gelangt die hydraulische Flüssigkeit unter dem Druck der Rückstellfedern aus den Nehmerzylindern zum Geberzylinder zurück.
Zur Betätigung des Schaltgetriebes sind vorzugsweise zwei oder mehr
Nehmerzylinder vorgesehen, zuzüglich des Nehmerzylinders für die Betätigung der Kupplung. Bei einer speziellen Ausgestaltung des Schaltgetriebes,
insbesondere nach Art einer H-Schaltung, ist ein Nehmerzylinder zur Anwahl einer Schaltgasse und der andere Nehmerzylinder zum Einlegen des Ganges der ausgewählten Schaltgasse vorgesehen. Je nach Getriebe und erforderlicher Aktion ist die passende Anzahl an Nehmerzylindern auszuwählen.
Erfindungsgemäß kann eine Steuerung der Ventile zum Sperren der Leitungen derart vorgesehen sein, dass stets nur eines der Ventile bzw. nur eine Leitung offen ist. Damit besteht zu jedem Zeitpunkt ein genauer Zusammenhang zwischen dem Antrieb des elektrohydraulischen Aggregats einerseits und dem gerade beaufschlagten Nehmerzylinder andererseits. Dies gilt auch für das vom
Nehmerzylinder beaufschlagte Bauteil, etwa ein Kupplungshebel, ein Schalthebel oder dergleichen. Der Wegsensor am elektrohydraulischen Aggregat bzw. am Elektromotor oder am hydraulischen Geberzylinder zeigt die Position des betreffenden Nehmerzylinders an. Hierzu muss nur berücksichtigt werden, welches der Ventile gerade geöffnet ist und welche Funktion dieses hat. Analog gilt dies für Signale eines Durchflussmessers.
Vorteilhafterweise sind die Ventile zum Sperren der Leitungen einfache
Schaltventile, zumindest eines oder mehrere der Ventile. "Einfach" bedeutet vorzugsweise die Verwendung von 2/2 -Wege-Ventilen, etwa als Magnetventile nach Art von Sitzventilen. Letztere dichten im geschlossenen Zustand sehr gut ab, besser als Schieberventile. Gleichwohl können auch Schieberventile verwendet werden.
Erfindungsgemäß können die hydraulischen Leitungen zu den Nehmerzylindern über einen gemeinsamen Sternpunkt an das elektrohydraulische Aggregat angeschlossen sein. Es sind dann keine zusätzlichen Ventile für die Steuerung der Verzweigung vorgesehen, nur die Ventile in den einzelnen Leitungen zu den Nehmerzylindern. Vom Sternpunkt führt eine gemeinsame Hauptleitung zum elektrohydraulischen Aggregat. Dies vereinfacht den Anschluss an das Aggregat bzw. an den Geberzylinder. In der Hauptleitung ist vorzugsweise kein Ventil zum Absperren vorgesehen. Der Sternpunkt kann aber auch durch direkt parallel an den Geberzylinder angeschlossene Leitungen ersetzt werden. Auch kann der Sternpunkt ein Volumen des elektrohydraulischen Aggregats bzw. des
Geberzylinders darstellen.
Für das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung der Betätigung der Kupplung und des Schaltgetriebes weist das elektrohydraulische Aggregat einen
elektrischen Antrieb und eine Hydraulikpumpe, insbesondere einen hydraulischen Geberzylinder, auf. Dabei ist das elektrohydraulische Aggregat über eine hydraulische Leitung mit einem Nehmerzylinder zur Betätigung der Kupplung und über eine oder mehrere hydraulische Leitungen mit einem oder mehreren Nehmerzylindern zur Betätigung des Schaltgetriebes verbunden. Aus der
Betätigung des elektrohydraulischen Aggregats wird die Stellung der
Nehmerzylinder berechnet. Die Hydraulikpumpe pumpt vorzugsweise nur, wenn die Nehmerzylinder beaufschlagt werden. Die Nehmerzylinder werden unmittelbar durch die Hydraulikpumpe beaufschlagt. Es findet keine Druckspeicherung durch einen Hydraulikspeicher statt.
Erfindungsgemäß ist beim Schalten des Getriebes zu jedem Zeitpunkt maximal eine der mit den Nehmerzylindern verbundenen hydraulischen Leitungen offen, während die übrigen Leitungen (außer eine Hauptleitung mit Sternpunkt) gesperrt sind. "Offen" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass ein Durchfluss in der betreffenden Leitung möglich ist.
Erfindungsgemäß wird zum Einlegen eines Ganges die Leitung zum
Nehmerzylinder der Kupplung geöffnet und vom elektrohydraulischen Aggregat ein Volumenstrom erzeugt, bis die Kupplung geöffnet ist. Dann wird der
Volumenstrom vom elektrohydraulischen Aggregat gestoppt und die Leitung zum Nehmerzylinder der Kupplung versperrt. Anschließend wird die Leitung zum Nehmerzylinder des Getriebes geöffnet und das elektrohydraulische Aggregat erzeugt einen Volumenstrom bis ein Kolben des Nehmerzylinders des Getriebes in einer gewünschten Position ist oder ein Gang eingelegt ist. Schließlich wird der Volumenstrom gestoppt und die Leitung zum Nehmerzylinder des Getriebes versperrt. Sofern dem Getriebe zwei Nehmerzylinder zugeordnet sind, werden die dann insgesamt drei vorgesehenen Nehmerzylinder nach dem dargestellten Schema angesteuert. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn vor dem
Einlegen des Ganges zunächst eine Schaltgasse ausgewählt werden muss. Es wird immer nur eine Leitung geöffnet, der betreffende Nehmerzylinder mit einem Volumenstrom beaufschlagt, der Volumenstrom gestoppt und dann die
betreffende Leitung wieder versperrt.
Vorteilhafterweise wird das Öffnen und Schließen der Kupplung und/oder das Einlegen und Herausnehmen von Gängen im Getriebe durch einen Wegsensor am elektrohydraulischen Aggregat und/oder einen Durchflussmesser detektiert. Aus der Betätigung der Ventile einerseits und den (die Füllung des Geberzylinders repräsentierenden) Signalen des Wegsensors/Durchflussmessers andererseits sind die Zustände der einzelnen Nehmerzylinder bestimmbar. Eine Überwachung der Schaltvorgänge mit nur einem Wegsensor oder Durchflussmesser ist dadurch möglich.
Im Rahmen der Erfindung liegt auch ein Steuergerät für die Steuerung der
Vorrichtung bzw. zur Steuerung des Verfahrens. Das Steuergerät weist eine elektronische Schalteinheit zur Verarbeitung von Signalen des Wegsensors am elektrohydraulischen Aggregat und/oder von Signalen eines Durchflussmessers, zur Ansteuerung von Ventilen in den hydraulischen Leitungen und zur
Ansteuerung des elektrohydraulischen Aggregats auf. Im Steuergerät können Werte hinterlegt sein, die die Wege im elektrohydraulischen Aggregat,
insbesondere des Geberzylinders oder eines Motors, bei Betätigung jedes einzelnen Nehmerzylinders repräsentieren.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und aus den Ansprüchen.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines elektrohydraulischen Aggregates, mit Steuergerät, hydraulischen Leitungen, Ventilen in den Leitungen und Nehmerzylindern zur Betätigung von Kupplung und Getriebe,
Fig. 2 das Schema einer typischen 4-Gang-H-Schaltung.
Ein elektrohydraulisches Aggregat 10 weist einen Elektromotor 11 , eine im
Umfangsrichtung feststehende Spindel 12, einen hydraulischen Geberzylinder 13 mit Arbeitsraum 14 und Kolben 15 sowie einen Wegsensor 16 auf. Der Wegsensor 16 detektiert hier den Weg des Kolbens 5, kann aber alternativ auch durch andere Maßnahmen realisiert sein, etwa durch Ausbildung des Elektromotors 1 1 als Schrittmotor mit Positionsgeber. Der Elektromotor 1 1 ist ein rotierender Motor, welcher eine nicht gezeigte, axial feststehende Spindelmutter antreibt. Anstelle eines Spindeltriebs mit rotierendem Motor kann auch ein Linearmotor vorgesehen sein. Am Aggregat 10 oder in einer anschließenden Hauptleitung 17 kann ein nicht gezeigter Durchflussmesser vorgesehen sein, dessen Signale die Signale des Wegsensors 16 ersetzen oder ergänzen.
Über die Hauptleitung 17 und einen Sternpunkt 18 sind drei Leitungen 19, 20, 21 an den Arbeitsraum 14 angeschlossen. In jeder der Leitungen 19, 20, 21 ist ein Schaltventil 22, 23, 24 zum Öffnen bzw. Sperren der betreffenden Leitung vorgesehen. Optional kann an den Arbeitsraum 14 bzw. an den Geberzylinder 13 ein Ölvorrat angeschlossen sein.
An jede der Leitungen 19, 20, 21 ist ein Nehmerzylinder 25, 26, 27
angeschlossen. Die Nehmerzylinder weisen jeweils einen Arbeitsraum auf und sind mit nicht gezeigten Rückstellfedern versehen. Durch die Wirkung der
Rückstellfedern sind Kolben 28, 29, 30 in den Nehmerzylindern 25, 26, 27 in Richtung von Pfeilen 31 beaufschlagt, nämlich in Gegenrichtung zu dem durch die Leitungen 19, 20, 21 eingebrachten hydraulischen Druck. Die Figur zeigt die Kolben 28, 29, 30 in der durch die Rückstellfedern maximal eingefahrenen
Position, korrespondierend zur maximal ausgefahrenen Position des Kolbens 15 zur Bildung des maximalen Arbeitsraums 14.
Weiterhin Bestandteil der Vorrichtung ist ein Steuergerät 32 mit einer nicht näher gezeigten elektronischen Schalteinheit und mit Steuerleitungen 33, 34, 35, 36 zum Elektromotor 1 1 und zu den Ventilen 22, 23, 24. Außerdem verbindet eine
Signalleitung 37 den Wegsensor 16 mit dem Steuergerät 32. Im Steuergerät 32 können Wege-Werte für jeden Nehmerzylinder 25, 26, 27 und korrelierende Werte für den Geberzylinder 13 hinterlegt sein.
Der Nehmerzylinder 25 ist einer nicht gezeigten Kupplung in einem Kraftfahrzeug zugeordnet. Durch Bewegung des Kolbens 28 wird die Kupplung zum Öffnen beaufschlagt, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Hebelgetriebes. Gestrichelte Linien 38, 39 deuten die Position des Kolbens 28 bei geschlossener Kupplung (Linie 38) einerseits und geöffneter Kupplung (Linie 39) andererseits an. Die Nehmerzylinder 26, 27 sind einem nicht gezeigten Schaltgetriebe des
Kraftfahrzeugs zugeordnet. Dabei wird von einer typischen H-Schaltung mit vier Gängen I, II, III, IV plus Rückwärtsgang R ausgegangen, siehe Figur 2. Ein nicht gezeigter Schalthebel muss entlang einer Hauptrichtung 40 in eine von drei Schaltgassen 41 , 42, 43 bewegt werden. Anschließend muss quer zur
Hauptrichtung 40 ein Gang eingelegt werden, und zwar je nach Zustand in die eine oder andere Richtung. Dabei ist der Nehmerzylinder 26 zur Auswahl der Schaltgasse 41 , 42, 43 vorgesehen. Mittels des Nehmerzylinders 27 erfolgt das Einlegen des jeweiligen Ganges quer zur Hauptrichtung 40. Entsprechend sollen die Kolben 29, 30 zumindest drei verschiedene Kolbenpositionen gemäß den gestrichelten Linien 44, 45, 46 einnehmen können.
Der Fahrer des Kraftfahrzeugs beeinflusst Kupplung und Schaltgetriebe nur mittelbar durch Starten des Motors, Auswahl an einem Wählhebel zwischen neutral, vorwärts oder rückwärts und Stellung des Fahrpedals. Alles andere regelt das Steuergerät 32, auch in Abhängigkeit von Drehzahl und Geschwindigkeit.
Ausgehend von Fahrzeugstillstand, abgeschaltetem Motor vor Fahrtbeginn und von der Position der Kolben 28, 29, 30 gemäß Figur 1 , nämlich auf Höhe der Positionen 38 und 44, sind die Kupplung eingerückt, die Schaltgasse 43 ausgewählt und der Gang III eingelegt. Beim Starten des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs öffnet zunächst automatisch das Ventil 22 und der
Elektromotor 1 1 treibt den Kolben 15 in den Arbeitsraum 14, so dass über die Leitung 19 hydraulischer Druck auf den Kolben 28 wirkt und die Kupplung ausrückt. Erst danach wird der Anlasser für den Verbrennungsmotor wirksam.
Zum Öffnen der Kupplung bewegt sich der Kolben 28 bis in die Position 39. Damit korreliert ein bestimmter Weg des Kolbens 15. Dieser Weg wird vom Wegsensor 16 detektiert, an das Steuergerät 32 signalisiert und dort mit einem hinterlegten Sollwert verglichen. Nach Erreichen des Sollwerts stoppt der Antrieb für den Kolben 15. Das Ventil 22 wird wieder geschlossen und hält dadurch die Kupplung offen. Im Steuergerät 32 ist die Kupplung als offen vermerkt. Es wird nun das Ventil 24 geöffnet und durch das elektrohydraulische Aggregat 10 Druck auf die Leitung 21 und den Kolben 30 gegeben, so dass dieser in die Position der Linie 45 fährt. Dies entspricht dem Punkt A in Figur 2. Anschließend werden das elektrohydraulische Aggregat 10 gestoppt und das Ventil 24
geschlossen. Der Kolben 30 verbleibt in seiner Position der Linie 45. Detektiert wird dies wiederum durch den Wegsensor 16. Im Steuergerät 32 ist hinterlegt, wie groß die Wege sein müssen, um zwischen den Positionen der Linien 44, 45 und 46 zu wechseln.
Nun wird das Ventil 23 geöffnet und durch das elektrohydraulische Aggregat 10 Druck über die Leitung 20 auf den Kolben 29 gegeben, bis dieser die mittlere Schaltgasse 42 erreicht hat. Die insgesamt nun vorliegende Schaltposition entspricht Punkt B in Figur 2. Auch hier wird der zurückgelegte Weg durch den Wegsensor 16 erfasst und mit dem im Steuergerät 32 hinterlegten, erforderlichen Weg abgeglichen, so dass die Position B punktgenau eingenommen werden kann. Dies ist nun im Steuergerät 32 hinterlegt. Das Ventil 23 wird geschlossen.
Sodann wird das Ventil 24 geöffnet und das elektrohydraulische Aggregat 10 bewegt den Kolben 15 zur Vergrößerung des Arbeitsraumes 14. Durch Wirkung der Rückstellfeder bewegt sich der Kolben 30 nun zurück von der Position der Linie 45 in die Position der Linie 44. Dabei wird der Weg des Kolbens 15 vom Wegsensor 16 detektiert und mit dem hinterlegten Sollweg abgeglichen bis der Kolben 30 die Position der Linie 44 erreicht hat. In Figur 2 hat die Schaltung dann den Punkt I eingenommen, das heißt der erste Gang ist eingelegt. Anschließend wird das Ventil 24 wieder geschlossen. Im Steuergerät 32 ist vermerkt, dass nun der erste Gang eingelegt ist.
Schließlich wird je nach Betätigung des Fahrpedals durch den Fahrer die bislang offene Kupplung wieder eingerückt, also geschlossen. Dies geschieht durch Öffnen des Ventils 22 und gezieltes Zurückfahren des Kolbens 15, so dass auch der Kolben 28 im Nehmerzylinder 25 unter dem Druck der Rückstellfeder von der Position der Linie 39 in die Position der Linie 38 wechseln kann. Durch gezielte Ansteuerung des Elektromotors 1 1 kann die Geschwindigkeit des Schließvorgangs der Kupplung gesteuert werden. Anschließend ist im Steuergerät 32 vermerkt, dass die Kupplung geschlossen ist.
Nach Abschluss der genannten Operationen fährt das Fahrzeug im ersten Gang. Alle weiteren Schaltvorgänge werden nach dem vorstehenden Muster ausgeführt, sowohl das Schalten in höhere Gänge als auch das Schalten in den
Rückwärtsgang R über den Schaltpunkt C.
Bezugszeichenliste (Bestandteil der Beschreibung)
10 elektrohyd raulisches Aggregat 41 Schaltgasse
1 1 Elektromotor 42 Schaltgasse
12 Spindel 43 Schaltgasse
13 Geberzylinder 44 Kolbenposition
14 Arbeitsraum 45 Kolbenposition
15 Kolben 46 Kolbenposition
16 Wegsensor A Schaltpunkt
17 Hauptleitung B Schaltpunkt
18 Sternpunkt C Schaltpunkt
19 Leitung
20 Leitung
21 Leitung
22 Schaltventil
23 Schaltventil
24 Schaltventil
25 Nehmerzylinder
26 Nehmerzylinder
27 Nehmerzylinder
28 Kolben
29 Kolben
30 Kolben
31 Pfeile
32 Steuergerät
33 Steuerleitungen
34 Steuerleitungen
35 Steuerleitungen
36 Steuerleitungen
37 Signalleitung
38 Kolbenposition
39 Kolbenposition
40 Hauptrichtung

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung zur Betätigung einer Kupplung und eines Schaltgetriebes, mit einem elektrohydraulischen Aggregat (10), welches einen elektrischen Antrieb und eine Hydraulikpumpe aufweist und über mehrere hydraulische Leitungen (19, 20, 21 ) mit einem Nehmerzylinder (25) zur Betätigung der Kupplung und mit einem oder mehreren Nehmerzylindern (26, 27) zur Betätigung des Schaltgetriebes verbunden ist, wobei die Leitungen (19, 20, 21 ) durch Ventile (22, 23, 24) absperrbar sind, gekennzeichnet durch eine Steuerung derart, dass aus der Betätigung des elektrohydraulischen Aggregats (10) die Stellung der
Nehmerzylinder (25, 26, 27) berechenbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Steuerung derart, dass zu jedem Zeitpunkt nur ein'Nehmerzylinder (25, 26, 27) beaufschlagt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem elektrohydraulischen Aggregat (10) ein Wegsensor (16) zugeordnet ist,
insbesondere dem elektrischen Antrieb oder der Hydraulikpumpe, und/oder dass ein Durchflussmesser vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Hydraulikpumpe ein hydraulischer Geberzylinder (13) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Geberzylinders (13) so groß ist wie oder größer ist als die Summe der
Volumina der Nehmerzylinder (25, 26, 27), welche bei Schaltvorgängen maximal zugleich befüllt sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Geberzylinders (13) so groß ist wie oder größer ist als die Summe der Volumina der insgesamt vom Geberzylinder (13) ansteuerbaren
Nehmerzylinder (25, 26, 27).
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Nehmerzylindern (25, 26, 27) Rückstellfedern zugeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung des Schaltgetriebes zwei oder mehr Nehmerzylinder (26, 27) vorgesehen sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuerung der Ventile (22, 23, 24) zum Sperren der Leitungen (19, 20, 21 ) derart, dass stets nur eines der Ventile bzw. nur eine der Leitungen offen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile zum Sperren der Leitungen (19, 20, 21) einfache Schaltventile sind, zumindest eines oder mehrere der Ventile.
1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Leitungen (19, 20, 21) zu den
Nehmerzylindern (25, 26, 27) über einen gemeinsamen Sternpunkt (18) an das elektrohydraulische Aggregat (10) angeschlossen sind.
12. Verfahren zur Steuerung der Betätigung einer Kupplung und eines
Schaltgetriebes, wobei ein elektrohydraulisches Aggregat (10) einen elektrischen Antrieb und eine Hydraulikpumpe, insbesondere einen hydraulischen
Geberzylinder
(13), aufweist und über eine hydraulische Leitung (19) mit einem Nehmerzylinder (25) zur Betätigung der Kupplung und über eine oder mehrere hydraulische Leitungen (20, 21 ) mit einem oder mehreren Nehmerzylindern (26, 27) zur Betätigung des Schaltgetriebes verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung der Nehmerzylinder (25, 26, 27) aus der Betätigung des elektrohydraulischen Aggregats (10) berechnet wird. 3. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schalten des Getriebes zu jedem Zeitpunkt maximal eine der mit den Nehmerzylindern verbundenen hydraulischen Leitungen (19, 20, 21 ) offen ist und die übrigen Leitungen gesperrt sind.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einlegen eines Ganges die Leitung (19) zum Nehmerzylinder (25) der Kupplung geöffnet wird und das elektrohydraulische Aggregat (10) einen Volumenstrom erzeugt bis die Kupplung geöffnet ist, dass dann der Volumenstrom gestoppt und die Leitung (19) zum Nehmerzylinder (25) der Kupplung versperrt wird, dass dann die Leitung (20) zum Nehmerzylinder (26) des Getriebes geöffnet wird und das elektrohydraulische Aggregat (10) einen Volumenstrom erzeugt bis ein Kolben (29) des Nehmerzylinders (26) des Getriebes in einer gewünschten Position ist, und dass dann der Volumenstrom gestoppt und die Leitung (20) zum
Nehmerzylinder (26) des Getriebes versperrt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 12 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnen und Schließen der Kupplung und/oder das Einlegen und Herausnehmen von Gängen im Getriebe durch einen Wegsensor (16) oder Durchflussmesser am elektrohydraulischen Aggregat detektiert wird.
16. Steuergerät für die Steuerung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 und/oder zur Steuerung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 12 bis
15, mit einer elektronischen Schalteinheit zur Verarbeitung von Signalen eines Wegsensors (16) am hydraulischen Aggregat (10) und/oder von Signalen eines Durchflussmessers, zur Ansteuerung von Ventilen (22, 23, 24) in den
hydraulischen Leitungen (19, 20, 21 ) und zur Ansteuerung des
elektrohydraulischen Aggregats (10).
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