DE60124444T2

DE60124444T2 - Hydraulische Steueranordnung für Gangschaltung in einem Automatikgetriebe eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE60124444T2
Application number: DE60124444T
Authority: DE
Inventors: Michel Buannec
Original assignee: Renault SA
Current assignee: Renault SA
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2021-03-24
Also published as: EP1136309A1; EP1136309B1; FR2806671A1; FR2806671B1; DE60124444D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur hydraulischen Steuerung von Gangschaltungen eines Kraftfahrzeug-Schaltgetriebes.
Die hydraulischen Steuervorrichtungen von Schaltgetrieben weisen im Allgemeinen einen Kupplungs-Stellzylinder, der zwischen dem Motor und der Eingangswelle des Getriebekastens angeordnet ist, sowie eine innerhalb oder außerhalb des Schaltgetriebes angeordnete Betätigungseinheit auf, die Stellzylinder zur Auswahl und zum Einlegen der Gänge aufweist, die auf Achsen wirken, welche Gabeln tragen, die ausgelegt sind, um Klauenkupplungs-Freilaufritzel der ausgewählten Gänge zu verschieben.
Aus der Veröffentlichung DE 196 37 001 ist ein solches Schaltgetriebe bekannt, das über eine Eingangskupplung mit einem Fahrzeugmotor verbunden ist, bei dem die Betätigung der Kupplung und der Gangauswahl- und Gangeinlegungs-Stellantriebe einer hydraulischen Steuereinheit anvertraut ist, die automatisch die Schaltvorgänge durchführt.
In 1 sieht man, dass eine bekannte Betätigungseinheit 1 einen Finger 2 für das Einlegen von Gängen aufweist, der mit Hilfe von zwei entgegengesetzten Stellzylindern 4 und 5 entlang einer Gangauswahlachse 3 verschoben werden kann, um selektiv in seitliche Kerben 6 von vier Achsen 7 einzugreifen, die Gabeln 8 tragen. Der Finger 2 kann auch mit Hilfe von zwei entgegengesetzten Stellzylindern 10 und 11 entlang einer Gangeinlegungsachse 9 verschoben werden, um die Achsen 7 axial in der einen oder anderen Richtung zu verschieben.
Um die Betätigungseinheit 1 zu betätigen, ist es geläufig und üblich, eine hydraulische Steuereinheit 12 zu verwenden, die modulierende Magnetventile 13 und 14, die mit den Betätigungs-Stellzylindern 4 und 5 verbunden sind, Ein-Aus-Magnetventile 15 und 16, die mit den Betätigungs-Stellzylindern 10 und 11 verbunden sind, und ein Magnetventil 17 aufweist, das mit einem Stellzylinder 18 der Kupplung 19 verbunden ist. Komplementär dazu sind die erwähnten Magnetventile einerseits mit einem Hydraulikdruckspeicher 20 und andererseits mit einem Rücklaufbehälter 21 verbunden, wobei der Hydraulikdruck von einer Pumpe 22 über ein Rückschlagventil 23 geliefert wird, das von einem Elektromotor 24 betätigt wird, und wobei die Pumpe 22 mit dem Behälter 21 über einen Filter 25 verbunden ist.
Man stellt fest, dass die hydraulische Steuereinheit 12 relativ komplex ist und folglich einen großen Platzbedarf und hohe Produktionskosten erzeugt.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die obigen Nachteile zu reduzieren.
Hierzu schlägt die Erfindung eine Vorrichtung zur hydraulischen Steuerung von Gangschaltungen eines Schaltgetriebes mit hydraulischen Mitteln zur Betätigung einer Kupplung und mit hydraulischen Mitteln zum Wählen/Einlegen der Gänge vor, die einen hydraulischen Schubzylinder mit einer ersten und einer zweiten Kammer mit gleichzeitigen Veränderungen ihres Volumens in der gleichen Richtung, von denen die erste Kammer mit den hydraulischen Betätigungsmitteln der Kupplung verbunden ist; Mittel zur selektiven Betätigung des beweglichen Elements des Schubzylinders; ein Zweiwege-Magnetventil mit selektiver Verteilung, von dem ein Eingang mit der zweiten Kammer des Schubzylinders und die zwei Ausgänge je mit den hydraulischen Mitteln zum Wählen/Einlegen der Gänge verbunden sind, um letztere selektiv zu aktivieren; ein Magnetventil mit selektivem Fluidauslass, das mit der zweiten Kammer des Schubzylinders verbunden ist; und ein Bypass-Element mit selektivem Fluidauslass aufweist, das mit den hydraulischen Mitteln zum Wählen/Einlegen der Gänge verbunden ist.
Erfindungsgemäß können die hydraulischen Mittel zum Wählen/Einlegen der Gänge vorteilhafterweise mindestens einen Betätigungszylinder, der mit einem Gangauswahlelement verbunden ist, und mindestens einen Betätigungszylinder aufweisen, der mit einem Gangeinlegungselement verbunden ist.
Erfindungsgemäß können die hydraulischen Mittel zum Wählen/Einlegen der Gänge vorteilhafterweise mehrere Betätigungszylinder aufweisen, die je mit Gangschaltungselementen verbunden sind.
Erfindungsgemäß sind können die Elemente vorzugsweise von einziehbaren Verriegelungsfingern blockiert werden.
Die Mittel zur Betätigung des beweglichen Elements des Schubzylinders können vorteilhafterweise einen Elektromotor aufweisen, der mit diesem Element über ein Schraube-Mutter-System verbunden ist.
Erfindungsgemäß ist ein Auslass-Magnetventil vorzugsweise mit der ersten Kammer des Schubzylinders verbunden.
Erfindungsgemäß ist ein Überdruckventil vorzugsweise mit der ersten Kammer des Schubzylinders verbunden.
Erfindungsgemäß sind die Mittel zur Betätigung des beweglichen Elements des Schubzylinders vorzugsweise modulierbar oder einstellbar.
Die vorliegende Erfindung wird besser verstanden werden bei der Betrachtung von hydraulischen Gangschaltungs-Steuervorrichtungen eines Schaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs, die als nicht einschränkend zu verstehendes Beispiel beschrieben und von der Zeichnung veranschaulicht werden. Es zeigen:
1 die Betätigungseinheit 1 und die hydraulische Steuereinheit 12 des Stands der Technik, die vorher beschrieben wurde;
2 schematisch eine hydraulische Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer ersten Anwendung;
und 3 die hydraulische Steuervorrichtung der 2 in einer zweiten Anwendung.
In 2 sieht man, dass eine Vorrichtung 26 zur hydraulischen Steuerung von Gangschaltungen eines nicht gezeigten Schaltgetriebes dargestellt ist, die einerseits einen Betätigungszylinder 27, der auf das bewegliche Element 28 einer Kupplung 29 einwirken kann, und andererseits eine Betätigungseinheit 30 aufweist, die dem Schaltgetriebe außen oder innen zugeordnet ist und agieren kann, um dessen Gänge zu ändern.
Die hydraulische Steuervorrichtung 26 weist außerdem eine hydraulische Steuereinheit 31 auf, die es ermöglicht, selektiv den Betätigungszylinder 27 und die Betätigungseinheit 30 zu steuern.
Im in 2 dargestellten Beispiel weist die Betätigungseinheit 30 wie im unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Beispiel eine Auswahlachse 32 auf, die axial mir Hilfe von zwei Betätigungszylindern 33 und 34 verschiebbar ist, wobei die Stange 32 seitliche Gang-Indizierungskerben 35 aufweist, in die ein von einem Elektromagneten 37 betätigter Verriegelungsfinger 36 selektiv eingreifen kann.
Die Betätigungseinheit 30 weist außerdem eine Gangeinlegeachse 38 auf, die axial mit Hilfe von zwei entgegengesetzten Betätigungszylindern 39 und 40 verschiebbar ist, wobei die Achse 38 seitlich Kerben 41 aufweist, in die ein von einem Elektromagneten 43 gesteuerter Indizierungsfinger 42 selektiv eingreifen kann.
Die hydraulische Steuereinheit 31 weist einen hydraulischen Schubzylinder 44 auf, der zwei Kammern 45 und 46 besitzt, deren Volumen gleichzeitig und in gleicher Richtung durch Verschiebung eines Kolbens 47 variieren, der über ein Schraube-Mutter-System 49 mit einem elektrischen Betätigungsmotor 48 verbunden ist.
Die Kammer 45 des Schubzylinders 44 ist mit dem Zylinder 27 der Kupplung 29 über eine Leitung 50 verbunden.
Die hydraulische Steuereinheit 31 weist außerdem ein Zweiwege-Magnetventil 51 auf, dessen Eingang mit der Kammer 46 des Schubzylinders 44 über eine Leitung 52 verbunden ist und dessen einer Ausgang mit den Zylindern 33 und 39 der Betätigungseinheit 30 über eine Leitung 53 und dessen anderer Ausgang mit den Zylindern 34 und 40 über eine Leitung 54 verbunden ist.
Die hydraulische Steuereinheit 31 weist ebenfalls ein Magnetventil 56, das einerseits mit der Kammer 46 des Schubzylinders 44 über die Leitung 52 und andererseits mit einem Tank 55 über eine Rückleitung 57 verbunden ist, sowie ein Zweiwege-Bypass-Element 58 auf, dessen Eingänge mit den Leitungen 53 bzw. 54 sind und dessen Ausgang mit der Rückleitung 57 verbunden ist.
Zwischen der Leitung 50 und der Rückleitung 57 weist die hydraulische Steuereinheit 31 außerdem parallelgeschaltet einerseits eine Überdruckklappe 59 und andererseits ein Sicherheits-Magnetventil 60 und eine kalibrierte Leckdüse 61 auf.
Nun wird beschrieben, wie die in 2 dargestellte hydraulische Steuervorrichtung 26 funktionieren kann.
In diesem Beispiel weist das Schaltgetriebe sechs Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang auf. So besitzt die Auswahlachse 32 vier Auswahlkerben 35, von denen drei je der Auswahl von zwei Gängen und die vierte der Auswahl des Rückwärtsgangs entsprechen. Die Gangeinlegeachse 38 weist drei Kerben 41 auf, darunter eine mittlere Kerbe, die einem Totpunkt entspricht, und zwei entgegengesetzte Kerben, die das Einlegen der ausgewählten Vorwärtsgänge und des Rückwärtsgangs ermöglichen.
In einer Ausgangssituation ist der Auswahlfinger 36 in Eingriff in einer Kerbe 35 der Auswahlstange 32, und der Gangeinlegefinger 42 ist in Eingriff in der zentralen oder Totpunkt-Kerbe 41 der Gangeinlegestange 38. Es ist kein Gang eingelegt.
In einem ersten Schritt ist das Magnetventil 52 offen; das Magnetventil 60 ist geschlossen; und der Motor 48 wird betätigt, um den Kolben 47 des Schubzylinders 46 in Richtung der Volumenreduzierung der Kammern 45 und 46 nach vorne zu schieben. Folglich fließt einerseits das Fluid der Kammer 45 über die Leitung 50 zum Zylinder 27, der die Kupplung 39 in Richtung ihres Auskuppelns betätigt, und andererseits fließt das in der Kammer 46 enthaltene Fluid über die Leitung 52, das offene Magnetventil 56 und die Rückleitung 57 zum Tank 55.
In einem folgenden Schritt schließt sich das Magnetventil 56. Die Kammer 46 sowie die Leitung 52 kommen unter Druck. Der Elektromagnet 37 wird gesteuert, um den Finger 36 einzuziehen; das Zweiwege-Magnetventil 51 wird gesteuert, um sich in einer ersten Stellung anzuordnen, um die Kammer 46 des Schubzylinders 44 entweder mit den Zylindern 33 und 39 über die Leitungen 52 und 53 oder mit den Zylindern 34 und 40 über die Leitungen 52 und 54 in Verbindung zu setzen; und das Bypass-Element 58 wird gesteuert, um sich in einer ersten Stellung anzuordnen, um entgegengesetzt zum Magnetventil 51 den Tank 55 entweder mit den Zylindern 34 und 40 über die Leitungen 54 und 57 oder mit den Zylindern 33 und 39 über die Leitungen 53 und 57 in Verbindung zu setzen.
Während der Kolben 47 des Schubzylinders 44 seinen Vorschub fortsetzt, betätigt das aus der Kammer 46 austretende Fluid einen der Zylinder 33 oder 34, während das Fluid der anderen Kammer zum Tank 55 hin austritt. Die Auswahlachse 32 befindet sich so in der entsprechenden Richtung verschoben. Die Zylinder 39 und 40 werden nicht betätigt, da die Gangeinlegeachse 38 durch den Verriegelungsfinger 42 blockiert wird.
In einem folgenden Schritt, wenn die Auswahlachse 32 eine gewünschte Stellung erreicht, wird der Elektromagnet 37 so gesteuert, dass er den Verriegelungsfinger 36 freigibt, der in eine Kerbe 35 eingreift, um diese Auswahlachse 32 in ihrer vorausgewählten Stellung zu blockieren. Der Vorschub des Zylinders 47 wird einen kurzen Moment angehalten, um keinen Druck mehr im Kanal 52 zu haben.
In einem folgenden Schritt werden das Zweiwege-Magnetventil 51 und das Bypass-Element 58 so gesteuert, dass sie in ihre zweiten Stellungen gebracht werden, in denen symmetrische Verbindungen bezüglich der vorher beschriebenen hergestellt werden; und der Finger 42 wird eingezogen.
Der Kolben 47 des Schubzylinders 44 nimmt seine Vorschubbewegung wieder auf, der Zylinder 39 oder 40 wird über das Magnetventil 41 aktiviert, und das im anderen Zylinder enthaltene Fluid wird über das Bypass-Element 58 zum Tank 55 übertragen, so dass die Gangeinlegeachse 38 in die entsprechende Richtung. Die Zylinder 33 und 34 werden nicht aktiviert, da der Verriegelungsfinger 36 mit der Auswahlachse 32 in Eingriff ist.
In einem folgenden Schritt, wenn die Gangeinlegeachse ihre ausgewählte Endstellung erreicht, wird der Elektromagnet 43 so gesteuert, dass er den Verriegelungsfinger 42 los lässt, der in eine Kerbe 41 eingreift, um diese Auswahlachse 32 in ihrer vorausgewählten Stellung zu blockieren.
Allgemein wird jedes Mal, wenn das Magnetventil 51 aktiviert werden soll, die Vorschubbewegung des Zylinders 47 angehalten, damit der Druck im Kanal 52 fällt.
Bei den obigen Schritten der Betätigung der Auswahlachse 32 und der Gangeinlegeachse 38 wird das weiter aus der Kammer 45 austretende Fluid zum Tank über die Überdruckklappe 59 übertragen, die auf einen solchen Druck eingestellt ist, dass der Zylinder 27 in einer Stellung des Haltens der Kupplung 29 in der ausgekuppelten Stellung gehalten wird.
In einem folgenden Schritt wird der Motor 48 betätigt, um den Kolben 47 des Schubzylinders 44 in seine Anfangsstellung zurückzubringen, was das Nachlassen des Drucks im Zylinder 27 bewirkt, um die Kupplung 29 wieder in ihre eingekuppelte Stellung zu bringen.
Im Fall einer Schwierigkeit bei der Betätigung kann außerdem das Magnetventil 60 gesteuert werden, um den Druck in der Kammer 45 über die Düse 61 freizusetzen.
Natürlich werden die Kammern 45 und 46 des Schubzylinders 44 über klassische, nicht dargestellte Mittel mit Fluid versorgt, insbesondere um diese Kammern beim Rückwärtshub ihres Kolbens 47 zu füllen.
Aus den obigen Erläuterungen geht hervor, dass die selektive Steuerung des Schubzylinders 47, des Magnetventils 51, des Bypass-Elements 58 und der Elektromagneten 37 und 43, ggf. zusammen mit Positionssensoren der Auswahlachse 32 und der Gangeinlegeachse 38, es ermöglicht, das Schaltgetriebe so zu steuern, dass ein ausgewählter Gang erhalten wird. Die Betätigung des Kupplungszylinders 27 und selektiv der Zylinder der Betätigungseinheit 30 ermöglicht es nämlich, die verschiedenen den Kerben 35 der Stange 32 zugeordneten Auswahlvorgänge und die verschiedenen den Kerben 41 der Gangeinlegestange 38 zugeordneten Gangeinlegevorgänge zu bewirken.
Indem außerdem die Drehgeschwindigkeit des Motors 48 gesteuert und verändert wird, ist es möglich, die Hubgeschwindigkeit des Kolbens 47 des Schubzylinders 44 so zu verändern, dass die hydraulischen Steuerungen des Kupplungszylinders 27 und der Betätigungszylinder der Betätigungseinheit 30 entlang des Vorwärts- und Rückwärtshubs des Kolbens 47 moduliert werden.
In 3 sieht man, dass eine hydraulische Steuervorrichtung 61 dargestellt wurde, die in gleicher Weise wie diejenige der 2 eine hydraulische Steuereinheit 31 und einen Betätigungszylinder 27 einer Kupplung 29 aufweist.
Die hydraulische Steuervorrichtung 61 weist aber eine andere Betätigungseinheit 62 auf als diejenige der hydraulischen Steuervorrichtung 26.
Diese Betätigungseinheit 62 weist vier Gangeinlegeachsen 63, die axial in der einen oder anderen Richtung mit Hilfe von zwei entgegengesetzten Zylindern 64 bzw. 65 verschoben werden können, sowie vier Verriegelungsfinger 66 auf, die von Elektromagneten 67 betätigt werden und mit seitlichen Kerben 68 der Achsen 63 zusammenwirken können.
Im dargestellten Beispiel weisen drei der Gangeinlegeachsen 68 drei Kerben 68 auf, darunter eine zentrale Kerbe, die einem neutralen oder Totpunkt entspricht, und zwei Kerben, die zu beiden Seiten der zentralen Kerbe angeordnet sind, entsprechen zwei Vorwärtsgängen. Die vierte Gangeinlegeachse 68 weist zwei Kerben auf, von denen eine einem neutralen oder Totpunkt und die andere einem Rückwärtsgang entspricht.
Die Ausgangsleitung 53 des Magnetventils 51 ist parallel mit den vier Zylindern 64 der Betätigungseinheit 62 verbunden, während die Leitung 54 dieser Betätigungseinheit 62 parallel mit den vier Zylindern 65 verbunden ist.
Folglich werden in der Variante der 3 die Betätigungsschritte der Betätigungseinheit 30 der Vorrichtung aus 2 durch die folgenden Schritte ersetzt.
Wenn die Leitung 53 mit der Kammer 46 des Schubzylinders 44 über das Magnetventil 51 verbunden ist, kann die Fortsetzung des Hubs des Kolbens 47 entweder einen der Zylinder 64 oder einen der Zylinder 65 über das Magnetventil 51 betätigen, das entweder in seiner ersten Stellung oder in seiner zweiten Stellung angeordnet ist, während das Bypass-Element 58 dementsprechend entweder in seiner ersten Stellung oder in seiner zweiten Stellung angeordnet wird, um das Fluid vom entgegengesetzten Zylinder zum Tank 55 fließen zu lassen.
Hierzu wird einer der Elektromagneten 67 so aktiviert, dass er seinen Verriegelungsfinger 66 einzieht, um die Verschiebung der entsprechenden Gangeinlegeachse 63 in der gewünschten Richtung zu erlauben, damit diese Achse axial eine ausgewählte Stellung erreicht.
Wie im unter Bezugnahme auf 2 beschriebenen Beispiel ermöglicht so die selektive Steuerung des Schubzylinders 47, des Magnetventils 51, des Bypass-Elements 58 und der Elektromagneten 67, ggf. zusammen mit Positionssensoren der Gangeinlegeachsen 68, das Schaltgetriebe so zu steuern, dass ein ausgewählter Gang erhalten wird. Die selektive Betätigung der Zylinder der Betätigungseinheit 62 ermöglicht es nämlich, die verschiedenen Auswahlvorgänge zu bewirken, die mit den Kerben 68 der Gangeinlegeachsen 63 verbunden sind.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Beispiele beschränkt. Es sind viele Ausführungsvarianten möglich, ohne den von den beiliegenden Ansprüchen definierten Rahmen zu verlassen.

Claims

Vorrichtung zur hydraulischen Steuerung von Gangschaltungen eines Schaltgetriebes mit hydraulischen Mitteln zur Betätigung einer Kupplung und mit hydraulischen Mitteln zum Wählen/Einlegen der Gänge, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: – einen hydraulischen Schubzylinder (44) mit einer ersten und einer zweiten Kammer (45, 46) mit gleichzeitigen Veränderungen ihres Volumens in der gleichen Richtung, von denen die erste Kammer (45) mit den hydraulischen Betätigungsmitteln (27) der Kupplung verbunden ist, – Mittel (48) zur selektiven Betätigung des beweglichen Elements (47) des Schubzylinders (44), – ein Zweiwege-Magnetventil (51) mit selektiver Verteilung, von dem ein Eingang mit der zweiten Kammer des Schubzylinders und die zwei Ausgänge je mit den hydraulischen Mitteln (30; 62) zum Wählen/Einlegen der Gänge verbunden sind, um letztere selektiv zu aktivieren, – ein Magnetventil (56) mit selektivem Fluidauslass, das mit der zweiten Kammer des Schubzylinders (44) verbunden ist, – und ein Bypass-Element (58) mit selektivem Fluidauslass, das mit den hydraulischen Mitteln zum Wählen/Einlegen der Gänge verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Mittel zum Wählen/Einlegen der Gänge mindestens einen Betätigungszylinder (33, 34), der mit einem Gangauswahlelement (32) verbunden ist, und mindestens einen Betätigungszylinder (39, 40) aufweisen, der mit einem Gangeinlegungselement (38) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Mittel zum Wählen/Einlegen der Gänge mehrere Betätigungszylinder (64, 65) aufweisen, die je mit Gangschaltungselementen (63) verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente von einziehbaren Verriegelungsfingern (36, 42; 66) blockiert werden können.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Betätigung des beweglichen Elements des Schubzylinders (44) einen Elektromotor (58) aufweisen, der mit diesem Element über ein Schraube-Mutter-System (49) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslass-Magnetventil mit der ersten Kammer (45) des Schubzylinders (44) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überdruckventil mit der ersten Kammer (45) des Schubzylinders (44) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (48) zur Betätigung des beweglichen Elements (47) des Schubzylinders (44) modulierbar oder einstellbar sind.