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DE29714652U1 - Stellantrieb mit Ventileinheiten zur Betätigung einer Reibungskupplung und eines automatisierten Schaltgetriebes - Google Patents

Stellantrieb mit Ventileinheiten zur Betätigung einer Reibungskupplung und eines automatisierten Schaltgetriebes

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Publication number
DE29714652U1
DE29714652U1 DE29714652U DE29714652U DE29714652U1 DE 29714652 U1 DE29714652 U1 DE 29714652U1 DE 29714652 U DE29714652 U DE 29714652U DE 29714652 U DE29714652 U DE 29714652U DE 29714652 U1 DE29714652 U1 DE 29714652U1
Authority
DE
Germany
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friction clutch
actuator according
gear
actuating
actuator
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
DE29714652U
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English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
Mannesmann Sachs AG
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Publication date
Application filed by Mannesmann Sachs AG filed Critical Mannesmann Sachs AG
Priority to DE29714652U priority Critical patent/DE29714652U1/de
Publication of DE29714652U1 publication Critical patent/DE29714652U1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Description

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Reg.-Nr. 14 176 '"" 14.08.97
Gebrauchsmusteranmeldung
Stellantrieb mit Ventileinheiten zur Betätigung einer Reibungskupplung und eines
automatisierten Schaltgetriebes
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Aus der DE 43 09 901 A1 ist bereits ein hydraulischer Stellantrieb bekannt, durch dem eine Reibungskupplung, sowie ein Schaltgetriebe automatisiert betätigbar ist. Für eine automatisierte Kupplungsbetätigung wird ein Geberzylinder mit Druck beaufschlagt, der mit einem Nehmerzylinder in Wirkverbindung steht. Der Nehmerzylinder seinerseits ist mit dem Ausrücker der Reibungskupplung wirkverbunden. Durch Druckbeaufschlagung des Geberzylinders, wobei die Stellbewegung des letztgenannten mittels eines Sensors delektiert wird, ist die Reibungskupplung automatisiert betätigbar. Der für die Betätigung des Geberzylinders erforderliche Druck wird durch einen Druckspeicher bereitgestellt, wobei die Verbindung von Geberzyiinder und Druckspeicher mittels einer Ventileinheit regelbar
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ist. Als Ventileinheit sind getaktete Schaltventile oder ein proportional Wegeventil vorgesehen.
Dem Druckspeicher sind mindestens zwei weitere Ventileinheiten zugeordnet, über die zwei Stellzylinder für eine automatisierte Betätigung des Schaltgetriebes mit Druck beaufschlagbar sind. Als Ventileinheiten sind Proportionalwegeventile, Druckregelventüe oder getaktete Schaltventile vorgesehen. Die Stellbewegung dieser Steilzylinder wird direkt oder indirekt jeweils mittels Sensoren detektiert. Zur Betätigung in Gangwahlrichtung ist ein doppeltwirkender Zylinder vorgesehen. Für die übrigen Stellzylinder können auch einfach wirkende Zylinder vorgesehen sein. Zur Steuerung der automatisierten Reibungskupplung und der automatisierten Betätigung des Schaltgetriebes ist dem hydraulischen Stellantrieb eine Steuereinrichtung zugeordnet, der die Signale der den Stellzylinder zugeordneten Sensoren und weitere den Betriebszustand des Fahrzeugs charakterisierente Signale zugeleitet werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stellantrieb zur Betätigung einer Reibungskupplung und eines Getriebes derart weiterzubilden, daß die Herstellungskosten reduziert sind.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die im Patentanspruch 1 gegebenen Merkmale gelöst.
Der Stellantrieb umfaßt Ventileinheiten, die einen Schaltvorgang einerseits an der Reibungskupplung und andererseits an dem Schaltgetriebe ermöglichen. Ist bei einem gewünschten Gangwechsel der einzulegende Fahrgang eingelegt, so kann die Reibungskupplung wieder eingerückt werden. Normalerweise wird die Reibungskupplung wieder umgehend eingerückt, um die Zugkraftunterbrechung möglichst klein zu halten.
Durch die Maßnahme eine Schaltvorrichtung vorzusehen, die der der Reibungskupplung zugeordneten Ventileinheit zugeordnet ist, ist der Steiizyiinder für die
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Gassenwahl mit dem der Reibungskupplung zugeordneten Hydraulikkreis verbunden. Durch die Scharfstellung der Schaltvorrichtung ist eine Druckbeaufschlagung durch den über die Ventileinheit bereitstellbaren Druck zwischen dem Stellzylinder zur Betätigung der Reibungskupplung und dem Stellzylinder für die Gassenwahl schaltbar. Da beim Gangwechsei eine gleichzeitige Betätigung von Gassenwahl und Reibungskupplung nicht erforderlich ist, können diese beiden Stellzylinder über einen gemeinsamen Hydraulikkreis angesteuert werden. Dadurch kann auf ein Steuerventil verzichtet werden.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, als Ventileinheit ein Proportionalwegeventil vorzusehen. Durch eine indirekte oder direkte Detektion der durch die Stellzylinder eingeleiteten Stellbewegung, ist die jeweils automatisierte Betätigung exakt regelbar. Die Ventileinheit wird von der Steuereinrichtung zur Bereitstellung des erforderlichen Druckes entsprechend angesteuert.
Es hat sich bei aktivierter Gangwahleinrichtung in Richtung einzulegendem Fahrgang als vorteilhaft herausgestellt, die Schalteinrichtung so zu schalten, daß die Ansteuerung des der Reibungskupplung zugeordneten Stellzylinders ermöglicht ist. Dadurch kann die Reibungskupplung ohne Zeitverzögerung eingerückt werden, sobald der Gang zumindestens nahezu eingelegt ist.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, den Stellzylinder zur Änderung der Schaltzustandes der Reibungskupplung beim Einlegen eines Fahrganges in Abhängigkeit vom Gradienten der Getriebeeingangswelle in Einkuppelrichtung anzusteuern. Dabei resultiert der Gradient der Getriebeeingangswelle aus der Synchronisationsarbeit die durch die Gangwahleinrichtung beim Einlegen des Fahrganges auf die Synchronisationseinrichtung des Getriebes ausgeübt wird. Bis zum Synchronisationspunkt wird zum Einlegen eines Ganges ein großer Stellweg bei geringer erforderlicher Kraft zurückgelegt. Der Gradient der Getriebeeingangswelle ist gering. Der Gradient der Getriebeeingangswelle aufgrund von Reibungsverlusten, z. B. in ihrer Lagerung, ist im Vergleich zu dem bei der Synchronisation auftretendem Gradienten vernachlässigbar. Am Synchronisationspunkt
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wird durch die Gangwahleinrichtung die erforderliche Kraft für die Synchronisationsarbeit bereitgestellt. Der dabei zurückzulegende Weg ist gering und der dabei auftretende Gradient ist beträchtlich. Mit zunehmenden Synchronisation nimmt der Gradient ab. Dadurch ist ein eingelegter bzw. nahezu eingelegter Fahrgang erkennbar.
Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Reibungskupplung einzurükken, sobald der Grantient einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet. Dieser Grenzwert entspricht einem nahezu eingelegtem Gang. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, den mittels der Gangwahleinrichtung zurückgelegten Betätigungsweg zu berücksichtigen. Es kann vorgesehen sein, nach überschreiten eines Mindestbetätigungsweges der Gangwahleinrichtung den Stellzylinder zur automatisierten Betätigung der Reibungskupplung zumindestens teilweisen Einrücken der letztgenannten anzusteuern.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, die Reibungskupplung in Abhängigkeit vom Gradienten zunächst teilweise und bei Unterschreiten eines zweiten Grenzwertes vollständig einzurücken. Vorteilhafterweise wird bei teiiweiser eingerückter Reibungskupplung kein oder nur ein minimales Moment über die Reibungskupplung übertragen.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Schalteinrichtung bei ausgerückter Reibungskupplung für einen Fahrgangwechsel zur Änderung der Gasse für die Ansteuerung des entsprechenden Stellzylinders umzuschalten, ist eine Gassenänderung bei dem gewünschten Fahrgangwechsel, z. B. vom ersten in den zweiten Gang, nicht erforderlich, so ist ein Schalten der Schalteinrichtung nicht notwendig.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, als Steuerventile zwei baugleiche vorzugsweise Proportionalwegeventiie, vorzusehen. Damit wird die Sortenvielfalt der bei der Herstellung der Stellantriebes erforderlichen Bauteile reduziert. Somit können größere Stückzahlen eingekauft werden, wodurch ein Preisvorteil erziel-
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bar ist. Des weiteren wird die Vorratshaltung der gegebenenfalls für eine Reparatur benötigten Bauteile reduziert, was sich vorteilhaft auf die Werkstattkosten auswirkt.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, der Schalteinrichtung eine Steuereinrichtung zu zuordnen, die die Schalteinrichtung zumindestens in Abhängigkeit von der Steuerung der Ventileinheiten ansteuert. In Abhängigkeit von der Steuerung der Ventileinheiten sind die mit den Ventileinheiten hydraulisch verbundenen Stellzylinder mit Druck beaufschlagbar. In Abhängigkeit von der Schaltstellung der Schalteinrichtung ist der für die Betätigung der Reibungskupplung oder der für die Gassenwahl vorgesehene Stellzylinder mit der der Reibungskupplung zugeordneten Ventileinheit hydraulisch verbindbar, so daß die Schalteinrichtung indirekt in Abhängigkeit von der Ansteuerung und der Betätigung der Stellzylinder angesteuert wird. In bestimmten Betriebssituationen ist sicherzustellen, daß die an der Schalteinrichtung anliegenden Drücke in den Hydraulikleitungen, die mit Schalten der Schalteinrichtung miteinander verbunden werden, eine vorbestimmte Druckdifferenz bzw. Druckgefälle nicht überschreiten. Mit Schalten der Schalteinrichtung findet ein Druckausgleich statt, wodurch eine Stellbewegung des über die Schalteinrichtung mit der zugeordneten Ventileinheit verbundenen Steiizylinders einsetzt. Durch Vorgabe der maximalen Druckdifferenz, die durch entsprechende Ansteuerung der der Schalteinrichtung zugeordneten Ventileinheit einstellbar ist, ist eine ungewollte Stellbewegung mit Schalten der Schalteinrichtung aufgrund des Druckausgleiches ganz oder nahezu unterbrochen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung ist es, der Steuereinrichtung einen nicht flüchtigen Speicher zuzuordnen, indem Adaptionsdaten abgelegt sind. Diese Adaptionsdaten sind mittels einer Adaptionsroutine einlesbar. Dadurch sind die Produktionsschwankungen, insbesondere von Ventileinheiten, der Schalteinrichtung, der Reibungskupplung und des Getriebes kompensierbar. Das Durchlaufen der Adaptionsroutine ist in vorbestimmten Betriebssituationen vorgesehen, so daß die Adaptionsdaten auch während der Betriebsdauer der Kraftfahrzeuges modifiziert werden. Somit wird eine dynamische, altersbedingte Veränderung der Stellan-
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triebs ausgeglichen. Dadurch kann gewährleistet werden, daß die Ist-Stellung nicht über ein vorbestimmtes Maß von einer vorgegebenen Soll-Stellung abweicht. Zur Erfassung der Ist-Stellung sind vorzugsweise den Stellzylindern zugeordnete Sensoren vorgesehen.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die den Fahrgängen zugeordneten Synchronisationspunkte durch Ansteuerung des jeweiligen Fahrganges durch eine aus dem Synchronisationsvorgang resultierenden Gradienten der Getriebeeingangswelle zu detektieren. Die Synchronisationspunkte werden abgespeichert, so daß die Gangwahleinrichtung unter Berücksichtigung des jeweiligen Synchronisationspunktes insbesondere beim Einlegen eines Fahrganges angesteuert wird. Es kann vorgesehen sein, die Gangwahleinrichtung in Abhängigkeit von dem Fahrstil der Fahrers anzusteuern. Bei einem sportlichen Fahrer wird mittels der Gangwahleinrichtung ein zügiges Gangeinlegen gesteuert und bei einem durchschnittlichen Fahrer wird mittels der Gangwahleinrichtung der gewünschte Gang getriebeschonent eingelegt.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, mit Sperreinrichtungen versehene Hydraulikleitungen zwischen Hydraulikkammern Stellzylinder der Stellantriebe vorzusehen, die bei Druckbeaufschlagung mit dem durch den Druckspeicher im normalen Betrieb bereitgestellten Arbeitsdruck stets geschlossen sind. Als Sperreinrichtung können insbesondere Rückschlagventile vorgesehen sein, die zur Entlüftung des Hydrauliksystems sind diese Sperreinrichtungen durch Anlegen eines den normalen Betriebsdruck überschreitenden Druck freischaltbar. Es kann auch die Freischaltung der einzelnen Sperreinrichtungen nacheinander gekoppelt mit vorgegebenen Betätigungen der Ventiieinheiten und der Schalteinrichtungen vorgesehen sein, so daß die möglichen Hydraulikkreise in Etappen nacheinander mit Hydraulikflüssigkeit durchgespült werden. Beim Durchspülen wird in den jeweiligen Hydraulikkreis vorhandene Luft von der durchströmenden Hydraulikflüssigkeit mitgerissen und herausgespült. Weiterhin können auch durch eine Steuerung schalbare Sperreinrichtungen, die zum Entlüften des Systems durch die Steuerung freigeschaltet werden, vorgesehen sein.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, bei einer mittels eines Aktuators automatisiert betätigbaren Reibungskupplung für ein Einrücken der Reibungskupplung, ausgehend von einer zumindestens teilweisen ausgerückten Position, den Aktuator in Abhängigkeit von dem Gradienten der Getriebeeingangsweüe anzusteuern. Ais Aktuator ist z. B. der aus der DE 44 33 824 A1 oder aus der DE 42 37 853 A1 bekannte Aktuator einsetzbar.
Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in weiteren Unteransprüchen beschrieben. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 Stellantrieb zur automatisierten Betätigung einer Reibungskupplung und eines Getriebes
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschreiben. Es zeigt:
Fig. 1 Stellantrieb mit hydraulischen Steiizylindem zur automatisierten Betätigung einer Reibungskupplung und eines Schaltgetriebes.
Das in Fig. 1 dargestellt Hydrauliksystem 4 umfaßt eine Mehrzahl von Hydraulikzylindern 21,25,29 zur automatisierten Betätigung von einer Reibungskupplung 37 und einem Getriebe 35. Es sind zwei einfachwirkende Zylinder 21, 25 zur Betätigung der Reibungskupplung 37 und zur Betätigung des Getriebes 35 in Gassenwahlrichtung 49 vorgesehen. In Gangwahlrichtung 51 ist ein doppeltwirkender Zylinder 29 vorgesehen. Zur Ansteuerung der Hydraulikzylinder 21,25,29 ist ein Druckspeicher 9 vorgesehen, der mittels einer Pumpe 3, mit Hydraulikflüssigkeit aus einem Reservior 7 beaufschlagbar ist, die durch einen Antrieb 5, vorzugsweise durch einen Elektromotor, angetrieben wird. Die Hydraulikzylinder 21,25,29 sind über Ventileinheiten 10, und über ein nachgeschaltetes Schaltventil 19 mit Schaltstellungen a,b,c oder eine Schalteinrichtung 1 5 mit den
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Schaltstellungen a und b durch entsprechender Schaltung hydraulisch mit dem Druckspeicher 9 verbindbar. Als Ventileinheiten 10 sind hier Steuerventile 11,13 in Form eines Druckregelventils 12 und eines Proportionalwegeventils 14 vorgesehen.
Diese Hydraulikzylinder 21,25,29 mit den Ventileinheiten 10, Schaltventil 19 und der Schalteinrichtung 1 5 stellen das Hydrauliksystem 4 dar.
Im folgenden wird auf den Aufbau des Hydrauliksystems 4 näher eingegangen. Mit dem Druckspeicher 9 ist ein Druckregelventil 12 hydraulisch verbunden, über das das Schaltventil 1 9 mit Druck beaufschlagbar ist. In Abhängigkeit von der Schaltstellung des Schaltventils 19 ist eine der Hydraulikkammern 30, 32 des doppeltwirkenden Zylinders 31 mit Druck beaufschlagbar. Dieser doppeltwirkende Zylinder 31 steht mit der Schaltwelle 50 in Wirkverbindung. Durch die Auslenkung des doppeltwirkenden Zylinders 31 wird die Schaltwelle 50 des Getriebes 35 in Gangwahlrichtung 51 betätigt. Diesem doppeltwirkendem Zylinder 31 ist ein Sensor 65 zugeordnet, der die Stellbewegung des Zylinders 31 aufnimmt. Durch diesen Hydaulikkreis, umfassend das Druckregelventil 1 2, das Steuerventil 19 und dem doppeltwirkendem Zylinder 31 wird hier die Gangwahleinrichtung 17 gebildet. Weiterhin ist dem Getriebe 35 ein Sensor 57 zur Detektion der Schaltstellung des Getriebes 35 bzw. der Schaltwelle 50 zugeordnet. Als Sensor 57 kann z. B. der aus der DE 38 36 145 A1 bekannte Sensor vorgesehen sein. Der innerhalb oder außerhalb des Getriebes 35 angeordnet sein kann.
Mit dem Druckspeicher 9 ist eine weitere Ventileinheit 10 in Form eines Proportionalwegeventils 14 verbunden. Diesem Proportionalwegeventi! 14 ist eine Schalteinrichtung 15 nachgeschaltet. Als Schalteinrichtung 15 ist hier ein 3/2-Wegeventil vorgesehen. In Abhängigkeit von der Schaltstellung der Schalteinrichtung 15 ist entweder der Stellzylinder 21 zur Betätigung der Reibungskupplung 37 oder der Stellzylinder 25 zur Betätigung der Schaltwelle 50 in Gassenwahlrichtung 49 über das Proportionalwegeventil 14 mit Druck beaufschlagbar oder druckfrei schaltbar. Diesen einfachwirkenden Zylindern 23,27 ist jeweils
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ein Sensor 61, 63 zur Detektion der jeweiligen Stellbewegung zugeordnet. Das Ausgangsteil des Stellzylinders 21 zur Betätigung der Reibungskupplung 37 wirkt hier über einen Hebel auf einen Ausrücker 38 der Reibungskupplung 37. Das Ausgangsteil des Steilzylinders 25 zur Betätigung des Schaltgetriebes 35 in Gassenwahlrichtung 49 ist mit der Schaltwelle 50 wirkverbunden.
Weiterhin ist ein Sensor 39 zur Detektion des Gradienten der Getriebeeingangswelle dem Getriebe 35 zugeordnet. Als Sensoren sind z. B. Hallelemente oder Magnetelemente oder Inkrementalgeber einsetzbar.
Weiterhin ist dieses Hydrauliksystem mit einem Entlüftungssystem 41 versehen, dessen Aufbau in folgenden näher beschreiben wird.
Durch die Schaltung der Ventileinheiten 10, der Schalteinrichtung 15 und des Schaltventils 19 sind Hydraulikkammern der Stellzylinder 21,25,29 mit Druck beaufschlagbar. Diese Hydraulikkammern der Stellzylinder 21,25,29 sind über mit Sperreinrichtungen 42 versehene Hydraulikverbindungen miteinander verbunden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind als Sperreinrichtungen 42 Rückschlagventile 43, 45, 47 vorgesehen, die bei einem im Bereich des normalen Arbeitsdruckes anliegenden Druck die jeweilige hydraulische Verbindung sperren. Durch diese hydraulischen Verbindungen ist das Entlüftungssystem 41 in den Stellantrieb 1 integriert, auf dessen Funktionsweise später detailliert eingegangen wird. Zunächst soll auf die Funktionsweise des in Fig. 1 dargestellten Stellantriebes 1 näher eingegangen werden.
Wird ein gewünschter bzw. erforderlicher Gangwechsel detektiert, so wird bei einem Getriebe, dessen Stellzylinder 25 zur Gassenbetätigung bei eingelegtem Fahrgang 53 drucklos geschaltet ist, zunächst der Stellzylinder 25 zur Gassenbetätigung angesteuert. Die Schalteinrichtung 1 5 wird von der Steuereinrichtung 55 zur Einnahme der Schaltstellung a angesteuert in sofern diese nicht die aktuelle Schaltstellung ist. Zur Druckbeaufschlagung wird das Proportionalwegeventii 14 in Schaltstellung a geschaltet, so daß die Schaltwelle 50 in der entsprechenden
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Schaltgasse des eingelegten Fahrganges von einer Anlageposition eine anlagefreie, vorzugsweise die Mittelposition, einnimmt. Die dafür erforderliche Druckbeaufschlagung wird durch Rückkopplung der durch den Sensor 63 delektierten Stellbewegung durch eine Steuerung 56 gesteuert. Dieser Steuerung 56 ist ein nicht flüchtiger Datenspeicher 60 zugeordnet, in dem Steuerdaten abgelegt sind. Ist die Soll-Position eingenommen, so wird das Proportionalwegeventil 14 auf Schaltstellung b geschaltet, ist vorgesehen, daß bei eingelegtem Gang 53 die Schaltwelle 50 auf einer Mittelposition der Gasse des eingelegten Ganges verbleibt, so wird ein gewünschter Fahrgangwechsel mit dem folgenden Schritt begonnen. Durch die Steuereinrichtungen 55,56 wird ein Auskuppeln und ein Gangherausnehmen eingeleitet. Die Schalteinrichtung 1 5 wird in Schaltsteüung b umgeschaltet. Damit ist der Zu- und Abfluß von Hydraulikflüssigkeit zum Stellzylinder 25 gesperrt und eine hydraulische Verbindung vom Proportionalwegeventil 14 zum Stellzylinder 21 freigeschaltet. Das Proportional wegeventil 14 wird wieder in Schaltstellung a umgeschaltet, wodurch der Stellzylinder 21 mit Druck beaufschlagt wird. Für ein schnelles Ausrücken wird der Stellzylinder 21 mit maximalem Druck beaufschlagt. Die Stellbewegung wird mittels des Sensors 61 detektiert und es wird mittels der Ansteuerung des Proportionalwegeventils 14, wobei auch entsprechende Daten aus dem Datenspeicher 60 zurückgegriffen wird, die Reibungskupplung 37 auf eine Betätigungsstellung positioniert, in der vorzugsweise gerade kein Moment mehr über die Reibungskupplung 37 übertragen wird. Während oder nach dem Ausrücken der Reibungskupplung 37 ist das Herausnehmen des Fahrganges vorgesehen. Das Schaltventil 19 wird umgeschaltet, wodurch die Betätigungsrichtung umgekehrt wird. Das Druckregelventil 12 wird unter Zurückgreifen auf abgelegte Daten, die vorzugsweise in dem Datenspeicher 60 abgelegt sind, auf die Schaltstellung a derart geschaltet, daß der Stellzylinder 29 die gewünschte Stellbewegung zum Herausnehmen des Fahrganges ausführt. Vorzugsweise umfaßt der Datenspeicher 60 ein Kennfeld, in dem dem Fahrgangwechsei zugeordnete entsprechende Sollbetätigungskennlinien abgelegt sind. Diese Soll-Betätigungskennlinien können durch Heranziehen von Adaptionsdaten in Ansteuerungsprofile umgewandelt werden. Es können auch direkt Ansteuerungsprofile abgelegt sein, die mittels der in dem nicht flüchtigen
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Speicher 59 abgelegten Adaptionsdaten individuell an den jeweiligen Stellantrieb angepaßt werden. Ist ein Gassenwechsel erforderlich, so wird die Schalteinrichtung 1 5 in Position a umgeschaltet. Je nach erforderlicher Betätigungsrichtung des Stellzylinders 25 wird das Proportionalwegeventil 14 in Schaltstellung a oder c geschaltet. Nach Detektion der vorgegebenen Soll-Stellung bezüglich der Gasse durch den Sensor 63 wird das Proportionalwegeventil 14 wieder in Schaltposition b geschaltet. Die dem gewünschten Fahrgang zugeordnete Gasse ist eingenommen und der Fahrgang 53 kann eingelegt werden. Dafür wird das Schaltventil 19 je nach erforderlicher Betätigungsrichtung des Stellzylinders 29 zum Einlegen des gewünschten Fahrganges in Schaltstellung a oder c umgeschaltet. Es kann nun vorgesehen sein, durch entsprechende Ansteuerung des Druckregelventils 12 in Schaltstellung a zunächst eine schnelle Stellbewegung des Stellzylinders 29 anzusteuern. Kurz vor erreichen des Synchronisationspunktes 54 wird die Druckbeaufschlagung reduziert, so daß dieser mit verminderter Stellgeschwindigkeit angefahren wird. Mit Erreichen des Synchronisationspunktes 54 wird durch entsprechende Druckbeaufschlagung die für die Synchronisation erforderliche Kraft gesteuert bereitgestellt. Bei der Synchronisation wird die Getriebeeingangsweüe auf die Drehzahl der Getriebeausgangswelle beschleunigt oder verzögert. Damit geht ein großer Gradient der Getriebeeingangswelle einher. Dieser Gradient wird durch den Sensor 39 detektiert. Der Synchronisationsvorgang kann in Abhängigkeit von dem Gradienten der Getriebeeingangswelle gezielt gesteuert werden. Der zurückgelegte Weg bei dem Synchronisationsvorgang ist sehr gering. Ein eingelegter Gang ist zum einen durch Einsetzen einer merklichen Stellbewegung des Stellzylinders 29 durch den Sensor 65 und/oder durch einen minimalen Grantienten der Getriebeeingangswelie, der durch die Reibverluste des Fahrzeuges bei der entsprechenden Geschwindigkeit aufgrund der Zugkraftunterberechung resultiert, detektierbar. In diesem Ausführungsbeispiei ist zusätzlich noch ein dem Getriebe zugeordneter Sensor 57 vorgesehen, durch den die jeweilige Stellung der Schallwelle bzw. die Schaltposition des Getriebes erfaßt wird. Wird durch die Steuereinrichtung 56 ein eingelegter oder nahezu eingelegter Gang detektiert, so kann die Reibungskupplung 37 wieder eingerückt werden. Die Position des nahezu eingelegten Ganges entspricht einer Position, bei der die
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dem Fahrgang 53 zugeordnete Position 1-5 und Rückwärtsgang des vollständig eingelegten Fahrganges während der Ansteuerung der Reibungskupplung 37 eingenommen wird. Zum Einkuppeln wird die Schalteinrichtung 15 in Schaltstellung b geschaltet. Zur Druckbeaufschlagung wird das Proportionalwegeventil 14 in Schaitstellung a umgeschaltet. In bestimmten Fällen kann eine Angleichung des druckspeicherseitigen anliegenden Druckes an den zylinderseitigen Druck des anzusteuernden Zylinders erforderlich sein. Ist dies erforderlich, so ist als Schalteinrichtung ein 3/3-Wegeventil vorgesehen, daß in einer seiner Schaltstellungen, vorzugsweise der mittleren Schaltstellung die hydraulischen Verbindungen zu beiden Stelizylindern 21, 25 sperrt. Das Proportionalwegeventil 14 wird kurzzeitig in Schaltstellung a oder c zum Aufbau des gewünschten Druckes in der Hydraulikzuleitung der Schalteinrichtung auf der im Zylinder abgewandten Seite geschaltet. Anschließend wird das Proportional wegeventil 14 in Schaltstellung c zur Druckentlastung des Stellzylinders 21 umgeschaltet. Dieser Stellzyiinder 21 wird gesteuert druckentiastet, so daß die Reibungskupplung 37 ruckfrei eingerückt wird. Es kann vorgesehen sein, die Reibungskupplung derart einzurücken, daß der Gradient der Getriebeeingangswelle einen vorgegebenen Verlauf aufweist bzw. einen maximalen vorgegebenen Wert nicht überschreitet. Stehen der Steuereinrichtung 56 den Antrieb, hier Verbrennungsmotor, charakterisierende Signale wie z. B. Motormoment und/oder Drehzahl zur Verfügung, so können diese Daten zur Vorgabe eines gewissen Gradientenverlaufs der Getriebeeingangswelle herangezogen werden. Unterstützend kann auch eine Ansteuerung des Motors zum Angleichen der Drehzahl von Kurbelwelle und Getriebeeingangswelle vorgesehen sein, in dem dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Steuereinrichtung 55 zur Steuerung der Schalteinrichtung 1 5 und die Steuereinrichtung 59 des Steilantriebs 1 separat dargestellt, es ist jedoch ohne weiteres eine zentrale Steuereinrichtung vorsehbar. Ist die Reibungskupplung 37 vollständig eingerückt, wobei dieser Zustand durch einen identischen Gradienten der Kurbelwelle und der Getriebeeingangswelle erkennbar ist, so wird das Proportionalwegeventil 14 in Schaltstellung b umgeschaltet. Der Gangwechsel ist abgeschlossen. Ist vorgesehen den Stellzyiinder 25 zur Betätigung der Gasse bei eingelegtem Fahrgang 53 drucklos zu schalten, so wird bei Detektion des eingelegten Fahrganges 53 der
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Reg.-Nr. 14 176 ... ·· ·· *· 1Φ.08.97
Stellzylinder 25 durch Schaltung der Schalteinrichtung 15 in Schaltstellung a und Schaltung des Proportionalwegeventils 14 in Schaltstellung c drucklos geschaltet. Diese Druckentlastung des Stellzylinders 25 ist optional und nach dem Einrücken der Reibungskupplung 37 vorgesehen.
Im folgenden wird die Funktionsweise des Entlüftungssystems 41 näher beschrieben. Nach der Montage des Steilantriebes 1 bzw. nach Reaparaturarbeiten an dem Hydrauliksystem 4 des Stellantriebes 1, kann ein Entlüften zur Gewährleistung einer störungsfreien Funktion erforderlich sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispielen kann ein stufenweises Durchspülen der Hydraulikkammern der Stelizylinder 21,25,29 gesteuert werden. Im folgenden wird ein möglicher Schaltungsablauf beschrieben. Ein Durchspülen der Hydraulikkammern in einer abweichenden Reihenfolge kann ohne das Entlüftungssystems 41 als solches zu ändern, vorgesehen werden. Das Steuerventil 13 wird in Schaltstellung a geschaltet und das nachgeschaltete Schaltventil 19 wird ebenfalls in Schaltstellung a gebracht. Es wird ein den normalen Arbeitsdruck erheblich überschreitender Druck bereitgestellt. Das Druckbegrenzungsventil 43 wird durch diesen wirken Druck geöffnet und zumindestens die beiden Hydraulikkammern 30,32 des Stellzylinders 29 werden mit Hydraulikflüssigkeit durchspült. Sind diese Hydraulikkammern 30,32 ausreichend durchspült, so wird das Schaltventil 19 in Schaltposition c umgeschaltet. Des weiteren wird die Schalteinrichtung 15 auf Schaltstellung a und das Steuerventil 11 auf Schaltstellung c geschaltet. Dadurch wird die Hydraulikkammer 30 des Stellzylinders 29 und durch Freischaltung des Druckbegrenzungsventils 45 die Hydraulikkammer des Stellzylinders 25 mit Hydraulikflüssigkeit durchspült. Mit Schalten der Schalteinrichtung 15 in Schaltstellung b wird mit Freischaltung des Rückschlagventils 47 die Hydraulikkammer des Stellzylinders 21 mit Hydraulikflüssigkeit durchströmt. Mit Druckbeaufschlagung mit einem Druck im Bereich des Arbeitsdruckes schließen die Rückschlagventile wieder und der Entlüftungsvorgang ist abgeschlossen. Der Stellantrieb ist betriebsbereit.
FRP Go/rö
Reg.-Nr. 14 176
1. Steilantrieb
2. Hydraulikkreis
3. Pumpe
4. Hydrauliksystem
5. Motor
7. Reservoir
9. Druckspeicher
10. Ventileinheit
11. Steuerventil
12. Druckregelventi!
13. Steuerventil
14. Proportionalwegeventil
15. Schalteinrichtung
17. Gangwahleinrichtung
19. Schaltventil
21. Stellzylinder
23. einfachwirkender Zylinder
25. Stellzylinder
27. einfachwirkender Zylinder
29. Stellzylinder
30. Hydraulikkammer
31. doppeltwirkender Zylinder
32. Hydraulikkammer 35. Getriebe
37. Reibungskupplung
38. Ausrücker 39.Sensor
41. Entlüftungssystem
42. Sperreinrichtung
43. Rückschlagventil 45. Rückschlagventil
14.08.97
Bezugszeichenliste
47. Rückschlagventil
49. Gassenwahlrichtung
50. Schaltwelle
51. Gangwahlrichtung
53. Fahrgänge
54. Synchronisationspunkte
55. Steuereinrichtung
56. Steuereinrichtung
57. Sensor
59. nicht flüchtiger Speicher
60. Datenspeicher
61. Sensor 63. Sensor 65. Sensor

Claims (1)

  1. Reg.-Nr. 14 176 "# " 14.08.97
    Mannesmann Sachs AG- Schweinfurt
    Gebrauchsmuster
    nsprüche
    1. Stellantrieb zur Betätigung einer Reibungskupplung und eines automatisierten Schaltgetriebes mit Ventileinheiten, die einen Schaltvorgang einerseits an der Reibungskupplung und andererseits an dem Schaltgetriebe ermöglichen, und daß durch eine Gangwahleinrichtung eine Änderung des Schaltzustandes an der Reibungskupplung auslösbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der, der Reibungskupplung (37) zugeordneten Ventileinheit (10) eine Schalteinrichtung (15) zugeordnet ist, die eine Anbindung des Stellzylinders (25) für die Gassenwahl an den mit dem Stellzylinder für die Betätigung der Reibungskupplung (21) verbundenen Hydraulikkreis (2) aufweist und ein bedarfsweise Ansteuerung des einen oder anderen Stellzylinders (21, 25) ermöglicht.
    2. Stellantrieb nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schalteinrichtung (15) bei aktivierter Gangwahleinrichtung (17) zur Ermöglichung der Ansteuerung des den Schaltzustand der Reibungskupplung (37) ändernden Stellzylinder (21) angesteuert wird.
    3. Stellantrieb nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schalteinrichtung (15) bei aktivierter Gangwahleinrichtung (17) in Richtung einzulegendem Fahrgang zur Ermöglichung der Ansteuerung des der
    Reg.-Nr. 14 176 14.08.97
    Reibungskupplung (37) zugeordneten Stellzylinders (21) geschaltet wird.
    4. Stellantrieb nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Stellzylinder (21) zur Änderung des Schaltzustandes der Reibungskupplung (37) beim Einlegen eines Fahrganges durch die Gangwahleinrichtung (17) in Abhängigkeit vom Gradienten der Getriebeeingangswelle in Einkuppelrichtung angesteuert wird, wobei der Gradient aus dem Synchronisationsvorgang im Getriebe (35) resultiert.
    5. Stellantrieb nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Reibungskupplung (37), sobald der Gradient der Getriebeeingangswelle einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet, eingerückt wird.
    6. Stellantrieb nach den Ansprüchen 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Reibungskupplung (37) bei Überschreiten eines beliebig vorbestimmten Betätigungsgrenzwertes in Einrückrichtung, eingerückt wird.
    7. Stellantrieb nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Reibungskupplung (37) in Abhängigkeit von den Gradienten der Getriebeeingangswelle bei unterschreiten eines ersten Grenzwertes teilweise und mit unterschreiten eines zweiten Grenzwertes vollständig eingerückt wird.
    8. Stellantrieb nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schalteinrichtung (15) bei ausgerückter Reibungskupplung für einen Fahrgangwechsel zur Änderung der Gasse zur Ansteuerung des entsprechenden Stellzylinders (25) umgeschaltet wird.
    Reg.-Nr. 14 176 14.08.97
    9. Stellantrieb nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Ventileinheiten (10) Steuerventile (11, 13) aufweisen und mindestens zwei baugleiche Steuerventile, vorzugsweise Proportional Wegeventile (14), vorgesehen sind.
    10.Stellantrieb nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Steuerventile (11, 13) zwei 3/3 Proportionalwegeventile vorgesehen sind.
    .Stellantrieb nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Schalteinrichtung (15) eine Steuereinrichtung (55) zugeordnet ist, die die Schalteinrichtung (15) zumindestens in Abhängigkeit von der Steuerung der Ventileinheiten (10) ansteuert.
    12.Stellantrieb nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Steuereinrichtung (55) ein nicht flüchtiger Speicher (59) zugeordnet ist, in dem Adaptionsdaten abgelegt sind, die mittels durchlaufen einer Adaptionsroutine einlesbar sind.
    13.Stellantrieb nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Adaptionsroutine in vorbestimmten Betriebssituationen gestartet wird.
    14.Stellantrieb nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß den Stellzylinder (21, 25, 29) Sensoren (61, 63, 65) zur Ermittlung der Stellung der Stellzylinder (21, 25, 29) zugeordnet sind und mittels derer Signa-
    Reg.-Nr. 14 176 *"* 14.08.97
    Ie eine Abweichung einer Ist-Stellung von einer Soli-Stellung detektierbar ist.
    15.Stellantrieb nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei einer, ein vorbestimmtes Maß überschreitender Abweichung von !stund Soll-Stellung das Maß der Abweichung von der Ist-Stellung zur Soll-Stellung bei der Bildung aktualisierter Adaptionsdaten eingeht.
    16.Stellantrieb nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß den einzelnen Fahrgängen (53) zugeordnete Synchronisationspunkte (54) bei Ansteuerung des jeweiligen Fahrgangs (53) durch einen aus dem Synchronisationsvorgang resultierenden Gradienten der Getriebeeingangswellendrehzah! detekierbar ist.
    17.Steilantrieb nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Gangwahleinrichtung (17) bzw. der Stellzylinder (29) in Gangwahlrichtung in Abhängigkeit von dem Gradienten der Getriebeeingangswelle angesteuert wird.
    18.Stellantrieb nach Anspruch 17,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Stellzylinder (29) zur automatisierten Betätigung des Getriebes in Gangwahlrichtung (51) in Abhängigkeit von verschiedenen, die Fahrweise charakterisierenden Fahrparametern, in Abhängigkeit von denen ein Gradient der Getriebeeingangswelle vorgegeben wird, zur Erziehlung desselben angesteuert wird.
    19.Stellantrieb nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß den Hydraulikzylindern (21, 25, 29) Sperreinrichtungen zugeordnet sind,
    Reg.-Nr. 14 176 "·'**" '* *' Ü.08.97
    durch die vorgesehene hydraulische Verbindungen zwischen den Kammern der Stellzylinder (21,25,29) im Normalbetrieb gesperrt sind und die mittels eines den normalen Betriebsdruck überschreitenden Druck freischaltbar sind und durch die bei Freischaltung Hydraulikkreise zur Entlüftung des Hydrauliksystems (8) mit Hydraulikflüssigkeit vorhandene Restluft mitreißend, durchspülbar sind.
    20.Stellantrieb zur automatisierten Betätigung einer Reibungskupplung, der einen Aktuator zum automatisierten Ein- und Ausrücken der Reibungskupplung und eine Steuereinrichtung umfaßt, der den Betriebszustand charakterisierende Signale zugeleitet werden und die in Abhängigkeit von diesen Signalen zumindestens ein Ein- und Ausrücken der Reibungskupplung steuert,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei einer mittels des Aktuators zumindestens teilweise ausgerückten Reibungskupplung, ausgehend von dieser Position, ein Einrücken der Reibungskupplung (37) mittels des Aktuators in Abhängigkeit von dem Grantienten der Getriebeeingangswelle durch die Steuereinrichtung (56) angesteuert wird.
    FRP Go/rö
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