DE4114713C2 - Hydraulische Steuereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuereinrichtung zur Druckbeauf­ schlagung von Stellmotoren, die Schaltgliedern der einzelnen Gänge eines mehr­ gängigen mechanischen Stufenschaltgetriebes und gegebenenfalls weiteren Schaltgliedern zugeordnet sind.

Es sind Synchronisiereinrichtungen für Stufenwechselgetriebe von Fahrzeugen bekannt, bei denen die Synchronisierung der miteinander zu kuppelnden Getrie­ beglieder während eines Schaltvorganges nicht mit den herkömmlichen, in das Getriebe integrierten mechanischen Mitteln, sondern durch eine vorzugsweise elektronische Motorbeeinflussung nach dem Ausrücken des alten Getriebeganges erreicht wird. Besondere Synchronisierglieder sind damit nicht mehr erforder­ lich. Bei derartigen Getriebeanordnungen ist es nun erforderlich, daß die mitein­ ander zu kuppelnden Getriebeglieder bei Erreichen des Synchronisierpunktes möglichst schnell und zügig betätigt werden, wozu entsprechende Stellmotoren vorzusehen sind.

So ist im Stand der Technik eine Steuereinrichtung bekannt (DE 28 55 086 C2), die eine Ventilanordnung zum hydraulischen Schalten eines mehrgängigen Kraftfahrzeugs-Wechselgetriebes aufweist. Hierbei sind mehrere 4/3-Wegeventile bzw. 5/3-Wegeventile vorgesehen. Weiterhin ist eine Steuereinrichtung bekannt (DE 27 44 286 A1), die zum Schalten von Stufenschaltgetrieben in Kraftfahrzeu­ gen als hydraulisches Schaltmittel einen Drehschieber und mehrere 3/2- Wegeventile aufweist, mit deren Hilfe Stellmotoren druckbeaufschlagbar sind. Schließlich ist eine Steuereinrichtung zur Steuerung von Kupplungen bei einem Kraftfahrzeug bekannt (US-PS 4,848,530), bei der mit Hilfe einer Mehrzahl von Schaltventilen die thermische Überlastung der beiden Kupplungen während des Schaltens vermieden wird, indem beim Herunterschalten zunächst die "Hoch­ geschwindigkeits-Kupplung" und erst hiernach die "Niedriggeschwindigkeits- Kupplung" beaufschlagt wird.

Alle im Stand der Technik bekannten Steuereinrichtungen weisen eine Mehrzahl von Komponenten bzw. Bestandteilen, insbesondere eine Mehrzahl von Schalt­ ventilen auf, die nur über einen komplexen Steuerungsaufwand, zumeist unter Zuhilfenahme einer elektronischen Getriebesteuereinheit betätigbar bzw. an­ steuerbar sind. Aufgrund der Vielzahl der Komponenten der bekannten Steuer­ einrichtungen sind die bekannten Steuereinrichtungen nicht nur störanfällig, sondern die Anordnungen der bekannten Steuereinrichtungen benötigen auch ei­ nen entsprechend großen Bauraumbedarf. Hierdurch bedingt können derartige Steuereinrichtungen zumeist nur in unkompakter Bauweise realisiert werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, eine Steuerein­ richtung zur Ansteuerung dieser Stellmotoren vorzuschlagen, die eine möglichst kompakte Bauweise und eine schnelle Druckbeaufschlagung der den zu schal­ tenden Getriebegliedern zugeordneten Stellmotoren ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Zweckmäßige Aus- und Weitergestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ist deren Zusammensetzung aus Bauelementen, die mit vergleichs­ weise geringem herstellungstechnischen Aufwand robust und funk­ tionssicher ausgeführt werden können.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird. Dabei zeigt

Fig. 1 den schematischen Hydraulikschaltplan zur Ansteuerung der Stellmotore und

Fig. 2 anhand eines Diagrammes die zur Beaufschla­ gung der einzelnen Getriebegänge erforder­ lichen Betriebsstellungen des Schieberventils und der aus den beiden Schaltventilen be­ stehenden Ventilanordnung.

In der Fig. 1 der Zeichnung, in der der hydraulische Schaltplan für die erfindungsgemäße Steuereinrichtung dargestellt ist, ist mit 1 ein Druckmittelvorratsbehälter, mit 2 ein Filter, mit 3 eine Pumpe, mit 4 ein Rückschlagventil und mit 5 ein weiteres Filter angegeben. 6 stellt ein in einer Rückführungs­ leitung 7 angeordnetes Druckbegrenzungsventil dar, das bei Überschreiten eines vorgegebenen maximalen Druckes in der mit 8 bezeichneten zentralen Druckmittelversorgungsleitung öffnet und einen Teil des Druckmittels wieder auf die Saugseite der Pumpe 3 zurückführt. 9 stellt einen Druckmittelspeicher, bei­ spielsweise einen Membranspeicher, dar.

Von der zentralen Druckmittelversorgungsleitung 8 zweigen zu­ nächst Druckmittelzuführungsleitungen 10 und 11 ab, die zu einem insgesamt mit 12 bezeichneten Schieberventil führen. In diesen Druckmittelzuführungsleitungen 10, 11 sind Ventilvor­ richtungen angeordnet, die hier durch zwei 2/2-Schaltventile 13, 14 gebildet sind. Diese entgegen der Wirkung einer Feder elektromagnetisch betätigbaren Schaltventile 13, 14 verbinden in einer Stellung die Druckmittelzuführungsleitung 10 bzw. 11 mit der zentralen Druckmittelversorgungsleitung 8 bzw. versperren diese Verbindung in einer zweiten Schaltstellung. Bei der in der Zeichnung gezeigten Darstellung stehen diese Schaltventile 13, 14 in ihrer stromlosen Ausgangsstellung, bei der sie die Verbindung zwischen den Druckmittelzuführungsleitungen 10, 11 mit der zentralen Druckmittelversorgungsleitung 8 unterbrechen. Erst bei Strombeaufschlagung des einen oder anderen Schaltven­ tils 13, 14 erfolgt eine Umschaltung in eine Stellung, bei der die zentrale Druckmittelversorgungsleitung 8 mit der einen oder anderen Druckmittelzuführungsleitung 10, 11 verbunden ist.

Die Druckmittelzuführungsleitungen 10, 11 führen, wie bereits angegeben, zu dem Schieberventil 12, das bei der hier gezeigten Ausführung von seinen Enden her von zwei elektromagnetischen Stellvorrichtungen 15, 16 entgegen der Wirkung von Federn 17, 18 verstellbar ist. Bei der in der Zeichnung gezeigten Mittelstel­ lung des Schieberventils 12 sind beide elektromagnetischen Stellvorrichtungen 15, 16 abgeschaltet, so daß die Mittelstellung allein durch die Federn 17, 18 bestimmt ist. In dieser Mittel­ stellung des Schieberventils 12 ist die Druckmittelzuführungs­ leitung 10, die sich vor dem Schieberventil 12 verzweigt, über einen Zweig mit einer Druckleitung 19 verbunden, die zu einem Stellmotor 20 führt. Dieser Stellmotor 20 dient in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zur Betätigung einer an dem Antriebsmotor angreifenden Bremse B, mittels derer bei unterbrochenem Antriebs­ strang die in der Zeichnung nicht dargestellten, formschlüssig miteinander zu verbindenden Getriebeglieder beim Hochschalten synchronisiert werden.

Die zweite Druckmittelzuführungsleitung 11 ist über einen ihrer Zweige mit einer Druckleitung 21 verbunden, die an einen Stell­ motor 22 zur Betätigung des fünften Ganges des Getriebes ange­ schlossen ist. Wie aus der Zeichnung weiter ersichtlich ist, sind alle anderen, zu den Stellmotoren 23, 24, 25, 26 führenden Druckleitungen 27 bis 30 mit der Auslaßleitung 31 verbunden, die das Druckmittel zu dem Druckmittelvorratsbehälter 1 zurück­ führt und in der somit Atmosphärendruck herrscht. Die angeschlos­ senen Stellmotoren sind damit entlastet.

In den Endstellungen des Schieberventils 12, die jeweils durch Strombeaufschlagung der elektromagnetischen Stelleinrichtungen 15 oder 16 erreicht werden, sind dann die anderen Stellmotore mit den Druckmittelzuführungsleitungen 10 und 11 verbunden. Die in Fig. 2 dargestellte Tabelle - dort ist jeweils für die unterschiedlichen Stellungen des Schieberventils 12 und der Schaltventile 13, 14 angegeben, welcher Stellmotor jeweils mit Druck beaufschlagt ist - verdeutlicht, daß in der rechten Endstellung des Schieberventils 12 die Stellmotoren 23 und 26 zur Betätigung der Gänge 4 und 1 mit den Druckmittelzuführungs­ leitungen 10 und 11 verbunden sind, so daß bei Aufsteuerung des Schaltventils 13 der Stellmotor 23 zur Betätigung des vierten Ganges mit Druck beaufschlagt wird, während bei Öffnungsbetäti­ gung des Schaltventils 14 der Stellmotor 26 für den ersten Gang angesteuert wird. In der linken Endstellung des Schieberven­ tils 12 sind dann schließlich die Stellmotoren 25 und 24 für die Gänge 2 und 3 mit den Druckmittelzuführungsleitungen 19 und 15 verbindbar, so daß bei Öffnung des Schaltventils 13 der Stellmotor 25 für den zweiten Gang und bei Öffnung des Schaltventils 14 der Stellmotor 24 für den dritten Gang mit Druckmittel beaufschlagt ist. In allen diesen Stellungen des Schieberventils 12 sind die jeweils anderen, nicht mit den Druckmittelzuführungsleitungen verbundenen Stellmotore an die Auslaßleitung 31 angeschlossen und somit entlastet.

Darüber hinaus weist das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbei­ spiel eine aus den Schaltventilen 32 und 33 gebildete Ventilvor­ richtung auf, durch die ein weiterer Stellmotor 34, beispiels­ weise zur Betätigung einer Anfahr- und Schaltkupplung K, über eine Druckmittelbeaufschlagungsleitung 35 mit Druck aus der zentralen Druckmittelversorgungsleitung 8 beaufschlagbar ist. Für das Ausrücken der Kupplung K wird das Schaltventil 32 in Öffnungsstellung und das Schaltventil 33 in Schließstellung bewegt, so daß der Stellmotor 34 die beispielsweise durch Feder­ vorspannung geschlossenen Kupplungshälften entgegen der Federvor­ spannkraft öffnet. Die hier ebenfalls elektromagnetisch betätig­ ten Schaltventile 32, 33 sind so geschaltet, daß sich im strom­ losen Zustand das Schaltventil 32 in Schließstellung und das Schaltventil 33 in Öffnungsstellung befindet. Dadurch ist gewähr­ leistet, daß bei eventuell defektem Schaltventil 32 die Kupp­ lung K nicht durch Beaufschlagung des Stellmotors 34 öffnet und somit den weiteren Betrieb des Fahrzeugs verhindert. Vorzugs­ weise erfolgt die Ansteuerung des Schaltventils 32 über elektri­ sche Impulse derart, daß durch ein bestimmtes Puls-Pausen-Ver­ hältnis eine sehr feine Differenzdrehzahlabstimmung an der Kupplung möglich wird.

Bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ist die Verwendung von 2/2-Wegeventilen für die Schaltventile 13, 14 und 32, 33 besonders vorteilhaft, weil diese ein sehr schnelles Durchschal­ ten des Druckes erlauben. Dies ist besonders wichtig im Hinblick auf die Realisierung möglichst kurzer Schaltzeiten. Die Anschluß­ belegung des Schieberventils 12 ist so gewählt, daß ein Gang­ wechsel mit einem kleinen Gangsprung, in diesem Falle beispiels­ weise vom fünften in den vierten Gang, möglichst kurze Ventil­ steuerzeiten erfordert.

Die Speicherkapazität des Druckmittelspeichers 9 ist so bemessen, daß auch bei Ausfall der Pumpe 3 allein mit dem Druckmittelspei­ cher eine Kupplungsbetätigung und eine Gangschaltung möglich ist. Auf diese Weise kann außerdem die Antriebsleistung der Pumpe 3 sehr gering gehalten und damit deren Verlustleistung insbesondere bei hohen Drehzahlen des Antriebsaggregates verrin­ gert werden.

Wie auch das hier näher erläuterte Ausführungsbeispiel zeigt, werden durch die Erfindung über die ihr zugrundeliegende Problem­ stellung hinaus also auch besonders Fragen der Wirtschaftlichkeit und Sicherheit in vorteilhafter Weise brücksichtigt.

Claims (7)

1. Hydraulische Steuereinrichtung zur Druckbeaufschlagung von Stellmotoren, die Schaltgliedern der einzelnen Gänge eines mehrgängigen mechanischen Stufenschaltgetriebes und gegebenenfalls weiteren Schaltgliedern zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schieberventil (12) mit drei Schaltstellungen vorgesehen ist, wobei durch Bewegung des Schieberventils (12) in jeder Schaltstellung jeweils zwei der Stellmotoren (20, 22-26) mit jeweils einer von zwei getrennten Druckmittelzuführungsleitungen (10, 11) verbindbar sind, und daß in den Druckmittelzuführungslei­ tungen (10, 11) Ventilvorrichtungen (13, 14) zur wechsel­ weisen Verbindung der einen oder der anderen Druckmittelzu­ führungsleitung (10, 11) mit einer zentralen Druckmittel­ versorgungsleitung (8) vorgesehen sind.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Schaltstellung des Schieberventils (12) die jeweils nicht mit den Druckmittelzuführungsleitungen (10, 11) verbundenen Stellmotoren (20, 22-26) mit einer zu einem Druckmittelvorratsbehälter (1) führenden Auslaßleitung (31) verbunden sind.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schieberventil (12) von zwei Stellvorrich­ tungen (15, 16) in die eine oder andere Endstellung verstell­ bar ist, und daß zwei den Stellvorrichtungen (15, 16) entge­ genwirkende Federanordnungen (17, 18) vorgesehen sind, die das Schieberventil (12) bei abgeschalteten Stellvorrich­ tungen (15, 16) in einer Mittelstellung halten.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtungen (15, 16) durch elektromagnetische Hubvorrichtungen gebildet sind.

5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtungen (13, 14) durch zwei elektromagnetisch betätigbare Schaltventile gebildet sind, die in einer ersten Stellung eine Verbindung zwischen der zentralen Druckmittelversorgungsleitung (8) und der jeweiligen Druckmittelzuführungsleitung (10, 11) herstellen und in einer zweiten Stellung diese Verbindung unterbrechen.

6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Ventilvorrichtung (Schalt­ ventile 32, 33) vorgesehen ist, die eine zu einem Stellmo­ tor (34) einer Fahrzeugkupplung führende Druckmittelbeauf­ schlagungsleitung (35) wechselweise mit der Druckmittelver­ sorgungsleitung (8) oder der Auslaßleitung (31) verbindet.

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Ventilvorrichtung aus zwei elektromagnetisch betätigbaren Schaltventilen (32, 33) besteht, von denen ein Schaltventil (32) in einer ersten Stellung eine Verbin­ dung zwischen der Druckmittelbeaufschlagungsleitung (35) und der Druckmittelversorgungsleitung (8) herstellt und in einer zweiten Stellung die Verbindung unterbricht, während das andere Schaltventil (33) in einer ersten Stellung eine Verbindung der Druckmittelbeaufschlagungsleitung (35) mit der Auslaßleitung (31) herstellt und in einer zweiten Stel­ lung die Verbindung unterbricht, und daß die beiden Schalt­ ventile (32, 33) in der Weise betätigbar sind, daß jeweils das eine die erste Stellung und das andere die zweite Stel­ lung und umgekehrt annimmt.