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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern wenigstens eines
hydraulisch betätigbaren Schaltelementes
eines Automatgetriebes eines Fahrzeugs mit einer Positionsventileinrichtung
gemäß der im
Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Im
Betrieb von aus der Praxis bekannten Automatgetrieben von Kraftfahrzeugen
werden als Kupplungen oder Bremsen ausgeführte Schaltelemente in Abhängigkeit
einer fahrerseitig aktuell angewählten
Betriebsstufe, wie beispielsweise "Vorwärtsfahrt", "Rückwärtsfahrt", "Neutral" oder "Parken" und eines aktuellen
Betriebszustandes des Fahrzeugs über
eine hydraulische Steuerung betätigt:
Um einen Bauraumbedarf zu verringern, werden derartige Automatgetriebe
anstatt über
einen mechanischen Wählschieber
von so genannten elektrifizierten hydraulischen Schaltgeräten angesteuert,
mittels welchen eine Fahrerwunschvorgabe über eine elektrische Wirkverbindung
zwischen einer für
einen Fahrer vorgesehenen Bedieneinrichtung im Innenraum des Kraftfahrzeugs
zu einer elektronisch-hydraulischen Steuereinrichtung im Bereich
des Getriebes des Kraftfahrzeugs weitergeleitet wird.
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Aus
der
DE 198 58 540
A1 ist eine elektronisch-hydraulische Steuereinrichtung
eines automatisch schaltenden Kraftfahrzeug-Getriebes bekannt, bei
welchem die Wirkverbindung zwischen einer fahrerseitigen Bedieneinrichtung
zur Schalt- und/oder Fahrprogramm-Beeinflussung und der als elektronischhydraulischen
Steuereinrichtung ausgebildeten Getriebesteuerung elektrisch ausgeführt ist
und bei welchem über
die elektrische Wirkverbindung direkt ein elektronisches Steuergerät der elektronisch-hydraulischen
Steuereinrichtung angesteuert wird. Von dem elektronischen Steuergerät werden
wiederum elek trisch ansteuerbare Magnetventile und elektrisch ansteuerbare
Drucksteuerventile direkt angesteuert. Bei Ausfall des elektronischen
Steuergeräts
werden die als Aktuatoren vorgesehenen Magnetventile und die elektrischen
Drucksteuerventile automatisch stromlos geschaltet. Dadurch werden
mittels Druckbeaufschlagung von bestimmten Schaltelementen zugeordnete
Steuerventile mit hydraulischem Druck beaufschlagt, so dass in einem
eingeschränkten
Betriebsbereich des Automatgetriebes das Fahrzeug eigenständig zu
einer nahe gelegenen Werkstätte
gefahren werden kann.
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Dazu
wird ein mehrstufiges Notlaufkonzept gestartet, wenn in einer elektrischen
Getriebesteuerung ein Fehler erkannt wird und die im Betrieb aktive Steuereinrichtung
dahingehend deaktiviert wird, dass von der elektrischen Getriebesteuereinrichtung
elektrisch ansteuerbare Drucksteuerventile nicht mehr durch die
inaktive und dadurch stromlos geschaltete Getriebesteuereinrichtung
ansteuerbar sind. Das mehrstufige Notlaufkonzept der elektrisch
betriebenen Getriebesteuerung ist vorgesehen, um bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten
im Automatikgetriebe einen möglichst
hohen Notgang bzw. eine der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit angepasste
Notgangübersetzung
einzulegen, die nur geringe Auswirkungen auf einen Antriebsstrang
eines Fahrzeugs ausübt.
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Da
mit einer hohen Übersetzung
am Abtrieb eines Fahrzeugs nur geringe Zugkräfte darstellbar sind, ist ein
Anfahren des Fahrzeugs bei im Automatgetriebe eingelegter hoher
Notgangübersetzung
aus dem Stillstand nur schwer oder überhaupt nicht durchführbar. Aus
diesem Grund ist es bei aktiviertem Notbetrieb vorgesehen, im Automatgetriebe
eine Notgangübersetzung
einzulegen, die einer kleineren Übersetzung
des Automatgetriebes entspricht, wobei zum Wechsel von der hohen
Notgangübersetzung
zu der niedrigen Notgangübersetzung
grundsätzlich
ein Neustart des Fahrzeugs durchzuführen ist.
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Um
grundsätzlich
eine Fehlansteuerung derartiger Automatgetriebe zu vermeiden, erfolgt
die Druckversorgung der Schaltelemente erst nach Sicherstellung
eines störungsfreien
Betriebes der elektronischen Getriebesteuerung, der ein Umschieben einer üblicherweise
als Positionsventileinrichtung bezeichneten Ventilschiebers über einen
elektrischen Aktuator zur Folge hat.
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Um
im Notbetrieb, bei dem die elektrische Versorgung der Getriebesteuerung
entfällt
und alle elektrischen Aktuatoren in Ausgangsstellung sind, die Druckversorgung
bestimmter Schaltelemente weiterhin zu erhalten, muss das elektrische
Signal eines elektrischen Aktuators durch ein weiteres, im Notprogramm
vorhandenes Signal ersetzt werden, da ansonsten zumindest der zuletzt
eingelegte Betriebszustand bzw. Übersetzungsbereich
des Automatgetriebes nicht gehalten werden kann.
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Insbesondere
bei Steuereinrichtungen mit kurzen hydraulischen Leitungen, welche
aufgrund geringer Volumina keine hydraulische Elastizität bieten
können,
werden Federspeicher eingesetzt, durch die zumindest für einen
Zeitraum, solange sich der Federspeicher entspannt, bei Ausfall
der Elektronik der Druck in dieser Leitung aufrecht erhalten werden kann.
Sobald ein solcher Federspeicher geleert ist bzw. die Feder auf
Anschlag geht, bricht jedoch auch hier die Druckversorgung der Kupplung
zusammen. Derartige Federspeicher sind daher lediglich geeignet,
kurzzeitige Elektronikausfälle,
z. B. über
eine Zeitspanne von 20 Millisekunden, zu überbrücken, während der ansonsten bereits
eine Umschaltung des Ventils erfolgen würde.
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Als
hydraulischer Federspeicher kann der Druck einer Kupplung verwendet
werden, deren Druck auch bei kurzzeitigen Unterversorgungen des Systemdrucks
erhalten bleibt. Wenn beispielsweise eine Druckspeicherfunktion
von 1 bar gewählt
wird, darf bei der Auslegung des Positionsventils die Haltefunktion
nicht über
einem Kupplungsdruck von 1 bar liegen.
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Dieser
geringe Haltedruck hat zur Folge, dass in den Betriebsstufen "Neutral" und "Rückwärtsfahrt" bereits bei einem sehr kleinen, fehlerhaft
angesteuerten Kupplungsdruck die Selbsthaltung der Positionsventileinrichtung
aktiviert wird und an der Getriebesteuerung ein Drucksignal anliegt,
welches die Betriebsstufe "Vorwärtsfahrt" im Automatgetriebe
anwählt,
obwohl dies nicht der fahrerseitigen Anforderung entspricht. Das
bedeutet, dass in den Betriebsstufen "Rückwärtsfahrt", "Neutral" oder "Parken" eine Selbsthaltung
der Positionsventileinrichtung unerwünscht ist und möglichst
vermieden werden soll.
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Eine
Vorrichtung zur Steuerung einer hydraulisch betätigbaren Kupplung eines Automatgetriebes,
mittels der die die Betriebsstufe "Vorwärtsfahrt" im Automatgetriebe
anwählende
Selbsthaltung einer Positionsventileinrichtung bei einer fahrerseitig nicht
entsprechenden Anforderung vermieden wird, ist aus der
DE 103 03 639 A1 bekannt.
Dazu ist bei einem störungsbedingten
Abschalten eines elektrisch ansteuerbaren Aktuators als Notbetriebseinrichtung
vorgesehen, dass der Druck in einem ersten Arbeitsraum der Positionsventileinrichtung
zum Übergang
in einen der aktuellen Betriebsstufe des Automatgetriebes zugeordneten
Not-Betriebsstufe mittels eines zweiten Kolbens gehalten wird. Der zweite
Kolben steht über
einen zweiten Arbeitsraum und einen Kupplungsraum eines Schaltelementes oder
eines hierzu parallel geschalteten Schaltelementes in Verbindung
und bildet bei einem Abschalten des Aktuators eine Art Dämpfer. Dieser
Dämpfer hält die Befüllung bzw.
die Entleerung des Schaltelementes im einstellenden Ventilkolben
in einer der aktuellen Betriebsstufe zugeordneten Position für eine gewisse
Zeitdauer, innerhalb welcher über
die elektronische Getriebesteuerung eine sichere Fehlererkennung
durchführbar
ist.
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Nachteilig
dabei ist jedoch, dass die über
die vorgeschlagene Vorrichtung zur Verfügung stehende Zeitdauer für eine sichere
getriebesteuerungssei tige Fehlererkennung unter Umständen nicht
ausreichend ist und im Getriebe Schaltelemente angesteuert werden,
welche nicht mit einem einzustellenden Betriebszustand des Automatgetriebes
korrespondieren.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Steuern wenigstens eines hydraulisch betätigbaren Schaltelementes eines
Automatgetriebes eines Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen, mittels welcher
Fehlansteuerungen eines Automatgetriebes sicher vermieden werden.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches
1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Steuern wenigstens eines hydraulisch betätigbaren Schaltelementes eines
Automatgetriebes eines Fahrzeuges ist mit einer Positionsventileinrichtung
ausgeführt,
die einen in Richtung einer ersten Schaltstellung angefederten sowie über eine
Steuerleitung in Richtung einer zweiten Schaltstellung mit einem durch
einen elektrisch betätigten
Aktuator einstellbaren Ansteuerdruck beaufschlagbaren Hauptschaltkolben
und einen damit zusammenwirkenden Zusatzschaltkolben aufweist. Der
Hauptschaltkolben und der Zusatzschaltkolben sind in Längsrichtung
in einem Ventilgehäuse
verschiebbar ausgeführt
und befinden sich in ersten Schaltstellungen und in zweiten Schaltstellungen
im Bereich aneinander zugewandter Stirnflächen in Anlage. Zudem sind
der Hauptschaltkolben und der Zusatzschaltkolben in der zweiten
Schaltstellung des Hauptschaltkolbens und gleichzeitig erster Schaltstellung
des Zusatzschaltkolbens im Bereich ihrer zugewandten Stirnflächen zueinander
beabstandet, wobei der Zusatzschaltkolben über einen Arbeitsraum in Richtung
seiner zweiten Schaltstellung mit dem Druck eines Kupplungsraumes
eines zur Darstellung einer Übersetzung
in den Kraftfluss zuzuschaltenden Schaltelementes beaufschlagbar
ist.
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Dadurch,
dass der Zusatzschaltkolben einen zwischen zwei Führungsbereichen
angeordneten Steuerbereich mit gegenüber den Führungsbereichen verringertem
Durchmesser aufweist, über
den in Abhängigkeit
einer axialen Stellung des Zusatzschaltkolbens jeweils wenigstens
zwei Steuerzungen der Positionsventileinrichtung miteinander in
Wirkverbindung stehen, wird vorzugsweise ein zur Ansteuerung des
hydraulisch betätigbaren
Schaltelementes vorgesehenes Steuersignal dem Schaltelement in Abhängigkeit
der Schaltstellung des Zusatzschaltkolbens zugeführt oder nicht.
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Das
bedeutet, dass ein zur Ansteuerung des Schaltelementes erforderliches
Steuersignal, welches im Normalbetrieb, d. h. im bestromten Zustand der
Getriebesteuereinrichtung, oder in einem Notbetrieb, d. h. in unbestromtem
Zustand der Getriebesteuereinrichtung, vorliegt, lediglich in einer
bestimmten Schaltstellung des Zusatzschaltkolbens weitergeleitet
wird und das Schaltelement nur dann angesteuert wird, wenn der damit
korrespondierende Betriebszustand des Automatgetriebes tatsächlich angefordert
ist.
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Damit
werden Fehlansteuerungen im Getriebe durch eine konstruktiv einfache
Ausgestaltung des Zusatzschaltkolbens und des damit korrespondierenden
Ventilgehäuses
der Positionsventileinrichtung auf kostengünstige Art und Weise vermieden, was
beispielsweise bei aus der Praxis bekannten Automatgetrieben durch
kostenintensive Drucksensoren oder Ventilwegsensoren, mittels welchen
vor einem Übersetzungswechsel
eine getriebesteuervorrichtungsseitige Fehlansteuerung ermittelbar
ist, und einer damit verbundenen aufwändigen Fehlerauswertung verhindert
wird.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus den Patentansprüchen
und den unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen
Ausführungsbeispielen,
wobei in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele der Übersichtlichkeit halber
für bau-
und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet
werden.
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Es
zeigt:
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1 eine
Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Steuern eines hydraulisch betätigbaren Schaltelementes mit
einer in einem Längsschnitt
gezeigten Positionsventileinrichtung und einer damit wirkverbundenen
Ventileinrichtung;
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einer 1 entsprechenden Darstellung
und
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3 eine
dritte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einer 1 und 2 entsprechenden
Darstellung.
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1 zeigt
eine Vorrichtung 1 zum Steuern wenigstens eines hydraulisch
betätigbaren
Schaltelementes 2 eines nicht näher dargestellten Automatgetriebes
eines Fahrzeuges, welches von einem an sich bekannten elektrifizierten
hydraulischen Schaltgerät
bzw. einer Getriebesteuerung angesteuert wird, mit einer als Drucksteuerventil
ausgebildeten Positionsventileinrichtung 3 und einer damit
wirkverbundenen und als Druckregelventil ausgeführten Ventileinrichtung 10.
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Das
Schaltelement 2 ist vorliegend eine reibschlüssige Lamellenkupplung,
deren Reiblamellen über
eine hydraulische Kolbeneinrichtung in an sich bekannter Art und
Weise zur Einstellung einer Übertragungsfähigkeit
mehr oder weniger stark miteinander in Reibeingriff bringbar sind.
Von der Kolbeneinrichtung ist in der Zeichnung lediglich ein Kupplungsraum 4 stark
schematisiert dargestellt, der über
die Positionsventileinrichtung 3 und die Ventileinrich tung bzw.
das Druckregelventil 10 mit dem zur Einstellung einer Übertragungsfähigkeit
erforderlichen Ansteuerdruck p_2 beaufschlagt wird.
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Die
Positionsventileinrichtung 3 umfasst vorliegend einen in
Richtung einer ersten Schaltstellung angefederten sowie über eine
Steuerleitung in Richtung einer in 1 dargestellten
zweiten Schaltstellung mit einem durch einen elektrisch betätigten Aktuator 5 einstellbaren
Ansteuerdruck p_MV beaufschlagbaren Hauptschaltkolben 6 und
einen damit zusammenwirkenden Zusatzschaltkolben 7.
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Der
Aktuator 5 ist vorliegend als ein Magnetventil bzw. als
ein Druckproportionalventil ausgebildet und kann hiervon abweichend
jedoch auch ein piezoelektrischer Aktuator oder als ein beliebig
anderer geeigneter und elektrisch betätigbarer Aktuator ausgeführt sein.
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Der
Hauptschaltkolben 6 und der Zusatzschaltkolben 7 sind
in Längsrichtung
in einem Ventilgehäuse 8 der
Positionsventileinrichtung 3 verschiebbar ausgeführt und
befinden sich in ersten Schaltstellungen und in zweiten Schaltstellungen
im Bereich einander zugewandter Stirnflächen 6A, 7A in Anlage.
In der zweiten Schaltstellung des Hauptschaltkolbens 6 und
gleichzeitig bei Vorliegen des Zusatzschaltkolbens 7 in
seiner in 1 dargestellten ersten Schaltstellung
sind die beiden Ventilschieber 6 und 7 im Bereich
ihrer zugewandten Stirnflächen 6A und 7A in
der in 1 dargestellten Art und Weise zueinander beabstandet
und begrenzen einen Arbeitsraum 20 innerhalb des Ventilgehäuses 8 der Positionsventileinrichtung 3.
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Darüber hinaus
wird der Zusatzschaltkolben 7 im Bereich seiner dem Hauptschaltkolben 6 abgewandten
Stirnfläche 7B über einen
Arbeitsraum 9 jeweils bei angewählter Betriebsstufe „Vorwärtsfahrt" des Automatgetriebes
mit dem Ansteuerdruck p_K eines Schaltelementes beaufschlagt, welches
zur Darstellung einer Vorwärtsfahrtübersetzung
des Automatgetriebes in den Kraftfluss zugeschaltet ist. Dabei ist
es vorgesehen, dass der Arbeitsraum 9 der Positionsventileinrichtung 3 über ein
nicht näher
dargestelltes Umschaltelement immer mit einem bei im Automatgetriebe
eingestellter Betriebsstufe „Vorwärtsfahrt" einem zugeschalteten
Schaltelement zugeführten
Ansteuerdruck p_K beaufschlagt wird.
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Über die
Positionsventileinrichtung 3 wird eine einer Betriebsstufe „Vorwärtsfahrt", „Rückwärtsfahrt", „Neutral" oder „Parken" entsprechende Druckbeaufschlagung
oder Druckentlastung des Schaltelementes 2 eingestellt.
Damit stellt die Positionsventileinrichtung 3 eine Ventileinrichtung
mit der Funktionalität
eines mechanischen Wählschiebers
dar, mittels welcher die elektrisch angeforderte Betriebsposition
bzw. die Betriebsstufe des Automatgetriebes abgebildet wird und
mit der die jeweils mit der angeforderten Betriebsstufe äquivalente
Druckversorgung des Schaltelementes 2 umgesetzt wird.
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Das
Ventilgehäuse 8 der
Positionsventileinrichtung ist dazu vorliegend mit mehreren Steuerzungen 30 bis 39 ausgeführt, über welche
sowohl der Hauptschaltkolben 6 als auch der Zusatzschaltkolben 7 jeweils
an ihren Stirnflächen 6A, 6B und 7A, 7B mit
unterschiedlichen Drucksignalen beaufschlagbar sind und über welche
unterschiedliche an der Positionsventileinrichtung 3 anliegende
Drucksignale in Abhängigkeit
der Schaltstellungen des Hauptschaltkolbens 6 sowie des
Zusatzschaltkolbens 7 zu der mit der Positionsventileinrichtung 3 wirkverbundenen
Ventileinrichtung 10 führbar
sind.
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Die
Ventileinrichtung 10 ist mit einem zwischen zwei Endstellungen
längsverschieblich
in einem Ventilgehäuse 11 angeordneten
Ventilschieber 12 ausgeführt, der über eine Federeinrichtung 13 in die
in 1 dargestellte erste Endstellung angefedert ist.
Zudem ist die Ventileinrichtung 10 ebenfalls mit mehreren
Steuerzungen 100 bis 105 ausgeführt, wobei
der Ventilschieber 12 über
die Steuerzungen 100 und 105 an seinen Enden mit
hydraulischen Steuersignalen derart beaufschlagbar ist, dass das Schaltelement 2 mit
dem für
die jeweils angeforderte Übertragungsfähigkeit
erforderlichen Steuerdruck p_2 ansteuerbar ist.
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Im
Normalbetrieb des Automatgetriebes werden die Betriebsstufen „Neutral", „Rückwärtsfahrt", „Vorwärtsfahrt" und „Parken" in Abhängigkeit
der Schaltstellungen des Hauptschaltkolbens 6 sowie des
Zusatzschaltkolbens 7 eingestellt, welche in Abhängigkeit
des hydraulischen Steuersignals p_MV des Aktuators 5 und
des hydraulischen Steuersignals p_K jeweils eines in der Betriebsstufe „Vorwärtsfahrt" zugeschalteten Schaltelementes
variieren. Die Steuersignale p_MV und p_K stehen wiederum in Abhängigkeit
der Fahrerwunschvorgabe, die elektronisch von dem fahrzeuginnenraumseitig
vorgesehenen Bedienelement an die Getriebesteuerung übermittelt wird.
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Bei
einer Störung
der Getriebesteuerung, die ein Stromlosschalten der Getriebesteuerung
zur Folge hat, wird das Automatgetriebe in einem so genannten Notbetrieb
angesteuert, in dem das hydraulische Steuersignal p_MV des Aktuators
im Wesentlichen auf Null absinkt, da der Aktuator 5 in
unbestromtem Zustand geschlossen ist und der am Aktuator 5 anliegende
hydraulische Druck nicht zu der Positionsventileinrichtung 3 weitergeleitet
wird.
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In
Abhängigkeit
der zum Ausfall der Getriebesteuerung im Automatgetriebe eingestellten
Betriebsstufe wird im Notbetrieb des Automatgetriebes entweder in
die Notbetriebsstufe „Vorwärtsfahrt" oder „Parken" übergewechselt, wobei bei einem Übergang der
Ansteuerung des Automatgetriebes vom Normalbetrieb in den Notbetrieb
ausgehend von den Betriebsstufen „Neutral", „Rückwärtsfahrt" oder „Parken" immer in die Notbetriebsstufe „Parken" gewechselt wird.
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Dies
resultiert aus der Tatsache, dass der Zusatzschaltkolben 7 weder
in den Betriebsstufen „Neutral" und „Rückwärtsfahrt" noch in der Betriebsstufe „Parken" über den Arbeitsraum 9 der
Positionsventileinrichtung 3 mit dem Ansteuerdruck p_K
eines Schaltelementes beaufschlagt wird, welches nur zur Darstellung
einer Vorwärtsfahrtübersetzung
in den Kraftfluss zugeschaltet wird, da dieser Ansteuerdruck p_K
dann im Wesentlichen Null ist. Da zusätzlich auch das Steuersignal
p_MV des Aktuators 5 im Notbetrieb Null ist, werden sowohl
der Hauptschaltkolben 6 als auch der Zusatzschaltkolben 7 von
einer Federeinrichtung 15 der Positionsventileinrichtung 3 jeweils
in ihre erste Schaltstellung geschoben, womit die Betriebsstufe „Parken" eingestellt ist.
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Tritt
hingegen im Normalbetrieb des Automatgetriebes bei ausgewählter Betriebsstufe „Vorwärtsfahrt", während der
sowohl der Hauptschaltkolben 6 als auch der Zusatzschaltkolben 7 aufgrund der
anliegenden Steuersignale p_MV und p_K sich in ihrer zweiten Schaltstellung
befinden, eine Betriebsstörung
im Bereich der Getriebesteuerung auf, die einen Übergang vom Normalbetrieb in
den Notbetrieb des Automatgetriebe zur Folge hat, geht das System in
die Notbetriebsstufe „Vorwärtsfahrt" über.
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Dann
wird der Hauptschaltkolben
6 von dem Zusatzschaltkolben
7 für eine begrenzte
Zeit, die vorzugsweise länger
als eine Diagnosezeit der Getriebesteuerung ist, in seiner zweiten
Schaltstellung gehalten, da der Ansteuerdruck p_K des zur Darstellung
der Vorwärtsfahrtübersetzung
aktuell zugeschalteten Schaltelementes auch im Notbetrieb des Automatgetriebes
für einen
vordefinierten Zeitraum am Zusatzschaltkolben
7 im Bereich
des Arbeitsraumes
9 der Positionsventileinrichtung
3 anliegt.
Während
der Diagnose wird über
ein an sich aus der
DE 103
03 639 A1 bekanntes zweistufiges Notlaufkonzept verifiziert,
welche Vorwärtsfahrtübersetzung zum
Zeitpunkt der Betriebsstörung
der Getriebesteuerung eingelegt war. Anschließend wird eine dieser Übersetzung
zugeordnete Notgangübersetzung
für Vorwärtsfahrt
im Automatgetriebe durch gleichzeitiges Zuschalten zweier Schaltelemente
in den Kraftfluss des Automatgetriebes eingelegt.
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Damit
der Zusatzschaltkolben 7 sich in seiner ersten Schaltstellung
befindet, muss der über
den Aktuator 5 eingestellte Steuerdruck p_MV und das Flächenverhältnis zwischen
den beiden Stirnflächen des
Zusatzschaltkolbens 7 derart eingestellt sein, dass an
dem Zusatzschaltkolben 7 eine in Richtung seiner ersten
Schaltstellung wirkende Gesamtkraftkomponente angreift. Dies setzt
voraus, dass der im Arbeitsraum 9 anliegende Steuerdruck
p_K mit einer dieser Prämisse
entsprechenden Höhe
am Zusatzschaltkolben 7 anliegt. Da die Stirnflächen 7A und 7B des
Zusatzschaltkolbens 7 bei dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel
gleich groß sind,
ist der über
den Aktuator 5 steuerbare Ansteuerdruck p_MV im Normalbetrieb
des Automatgetriebes größer als der
im Arbeitsraum 9 vorherrschende Druck p_K einzustellen,
wenn die Betriebsstufen „Neutral" und „Rückwärtsfahrt" angewählt sind.
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In
der zweiten Schaltstellung des Hauptschaltkolbens 6 wird
ein an der dritten Steuerzunge 32 der Positionsventileinrichtung 3 anliegender
Systemdruck p_sys über
einen verringerten Durchmesserbereich des Hauptschaltkolbens 6 und
die mit der dritten Steuerzunge 32 verbundene vierte Steuerzunge 33 der
Positionsventileinrichtung 3 zu der zweiten Steuerzunge 101 der
Ventileinrichtung 10 geführt.
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Der über eine
Ansteuerleitung 14 zu der zweiten Steuerzunge 31 der
Positionsventileinrichtung 3 geführte Steuerdruck p_K ist in
der zweiten Schaltstellung des Hauptschaltkolbens 6 von
einem Federraum 17 der Positionsventileinrichtung 3 getrennt
und somit nicht mit einem Entlastungsraum 16 verbunden.
Das bedeutet, dass der Arbeitsraum 9 der Positionsventileinrichtung 3 im
Wesentlichen druckdicht ist und der Steuerdruck p_K auf die dem Hauptschaltkolben 6 abgewandte
Stirnseite des Zusatzschaltkolbens 7 einwirkt.
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Der
an der zweiten Steuerzunge 101 der Ventileinrichtung 10 anliegende
Systemdruck p_sys, der vorliegend den Versorgungsdruck des Schaltelementes 2 darstellt,
wird in der in 1 dargestellten ersten Schaltstellung
des Ventilschiebers 12 der Ventileinrichtung 10 nicht
zum Schaltelement 2 durchgeschaltet. Dies resultiert aus
der Tatsache, dass ein zum Umschalten des Ventilschiebers 12 vorgesehener
Steuerdruck p_EDS, der an der siebten Steuerzunge 36 der
Positionsventileinrichtung 3 anliegt, der von einem Drucksteuerventil
der Getriebesteuerung eingestellt wird und der am Ventilschieber 12 der
Federkraft der Federeinrichtung 13 entgegenwirkt, in der
ersten Schaltstellung des Zusatzschaltkolbens 7 nicht zur
Ventileinrichtung 10 durchgeschaltet wird und der Ventilschieber 12 der
Ventileinrichtung 10 sich in seiner die Druckzuführung zum
Schaltelement 2 sperrenden ersten Schaltstellung befindet.
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Das
bedeutet, dass das Schaltelement 2 in der ersten Schaltstellung
des Zusatzschaltkolbens 7, die der Zusatzschaltkolben in
der Betriebsstufe „Neutral", „Rückwärtsfahrt" oder „Parken" einnimmt, nicht in
der für
eine Zuschaltung entsprechenden Art und Weise ansteuerbar ist und
somit eine Fehlansteuerung des Schaltelementes 2, welches
nicht zur Darstellung dieser Betriebsstufen zuzuschalten ist, in Abhängigkeit
der Schaltstellung des Zusatzschaltkolbens 7 auf einfache
Art und Weise verhindert wird. Eine Ansteuerung des Schaltelementes 2 erfolgt
nur dann, wenn der Zusatzschaltkolben 7 sich in seiner zweiten
Schaltstellung befindet, die er bei angeforderter Betriebsstufe „Vorwärtsfahrt" des Automatgetriebes
sowohl im Normalbetrieb als auch im Notbetrieb einnimmt.
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Dadurch,
dass die Vorsteuerung des Schaltelementes 2 über die
Positionsventileinrichtung 3 geführt wird, wird das Schaltelement 2 selbst
bei an der siebten Steuerzunge 36 der Positionsventileinrichtung 3 anliegendem
Vorsteuerdruck p_EDS und an der zweiten Steuerzunge 101 der
Ventileinrichtung 10 anliegendem Systemdruck p_sys erst
dann mit seinem Versorgungsdruck beaufschlagt, wenn der Ansteuerdruck
p_EDS der Ventileinrichtung 10 im Bereich der Positionsventileinrichtung 3 in
Richtung des Druckregelventils 10 durchgeschaltet wird.
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In 2 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum
Steuern eines hydraulisch betätigbaren
Schaltelementes eines Automatgetriebes in einer 1 entsprechenden
Darstellung gezeigt, bei der die Positionsventileinrichtung 3 und
die Ventileinrichtung 10 im Wesentlichen den in 1 gezeigten
Ventileinrichtungen entsprechen.
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Die
in 2 dargestellte Vorrichtung 1 unterscheidet
sich von der in 1 dargestellten Vorrichtung 1 dadurch,
dass die Ventileinrichtung 10 direkt mit dem Vorsteuerdruck
p_EDS beaufschlagt wird und der dem Schaltelement 2 als
Versorgungsdruck zuzuführende
Systemdruck p_sys über
die sechste Steuerzunge 35 und die siebte Steuerzunge 36 der Positionsventileinrichtung 3 auf
die zweite Steuerzunge 101 des Druckregelventils 10 bei
entsprechender Schaltstellung des Zusatzschaltkolbens 7 geführt wird.
Das bedeutet, dass das Schaltelement 2 wie bei dem Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung 1 gemäß 1 erst
bei entsprechendem Umschalten des Zusatzschaltkolbens 7 aus
seiner ersten Schaltstellung in seine zweite Schaltstellung zugeschaltet
wird.
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Somit
wird bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung 1 eine Fehlansteuerung des Schaltelementes 2 dadurch
vermieden, dass das Schaltelement 2 trotz entsprechend
an dem Ventilschieber 12 anliegenden Vorsteuerdruck p_EDS,
der den Ventilschieber 12 der Ventilvorrichtung 10 in
seine zweite Schaltstellung umschaltet und die Verbindung zwischen
der zweiten Steuerzunge 101 und der dritten Steuerzunge 102 der
Ventilvorrichtung 10 frei gibt, erst dann beaufschlagt
wird, wenn die den Systemdruck p_sys führende Zuleitung zwischen der
Positionsventileinrichtung 3 und der Ventileinrichtung 10 durch
den Zusatzschaltkolben 7 freigegeben ist.
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Die
beiden vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele
der Vorrichtung 1 sind besonders für den Einsatz bei Getriebesteuerungen
geeignet, bei welchen zwei Schaltelemente wechselweise von demselben
elektrisch ansteuerbaren Aktuator angesteuert werden, um Fehlansteuerungen
im Bereich dieser Schaltelemente zu vermeiden.
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3 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäß ausgeführten Vorrichtung 1, welches
bei einem hydraulischen Steuersystem eines Automatgetriebes Anwendung
findet, bei dem jedem Schaltelement genau ein elektrisch betätigbarer und
als Drucksteuerventil ausgeführter
Aktuator zugeordnet ist. Dabei ist zur Vermeidung von Fehlansteuerungen
sowie zur Durchführung
des vorgenannten und aus dem Stand der Technik bekannten zweistufigen
Notkonzeptes bei ausgewählter
Betriebsstufe „Vorwärtsfahrt" im Automatgetriebe
die in 3 dargestellte und nachfolgend als Notschaltventil
bezeichnete weitere Ventileinrichtung 22 mit acht Steuerzungen 220 bis 227 in
Kombination mit der Positionsventileinrichtung 3 gemäß 1 und 2 vorgesehen.
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Der
Zusatzschaltkolben 7 der Positionsventileinrichtung 3 ist
wie bei den Ausführungsbeispielen der
Vorrichtung 1 gemäß 1 und 2,
mit einer Schaltfunktion, d. h. mit einem zwischen zwei Führungsbereichen 18 und 19 angeordneten
Steuerbereich 21 ausgebildet, der gegenüber den Führungsbereichen 18 und 19 mit
verringertem Durchmesser ausgebildet ist, und über den in Abhängigkeit
einer axialen Stellung des Zusatzschaltkolbens 7 jeweils zwei
der Steuerzungen 36, 37 und 38 miteinander
in Wirkverbindung bringbar sind.
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Im
normalen Betriebszustand der elektrischen Getriebesteuereinrichtung,
in dem Drucksteuerventile eines Steuersystems des Automatgetriebes sowie
der Aktuator 5 elektrisch ansteuerbar sind, ist der Aktuator 5 über alle
Betriebszustände
des Automatgetriebes bis auf den Betriebszustand des Automatgetriebes,
in dem die elektrische Wählhebelposition „Parken" eingestellt ist,
bestromt. Darum wird zumindest der Hauptschaltkolben 6 der
Positionsventileinrichtung 3, der von der Federeinrichtung 15 in Richtung
des Zusatzschaltkolbens 7 der Positionsventileinrichtung 3 angefedert
ist, durch den Vorsteuerdruck p_MV des Magnetventils 5 in
seiner in 3 dargestellten zweiten und
umgeschobenen Schaltstellung gehalten und der an der Positionsventileinrichtung 3 anliegende
Systemdruck p_sys wird in Richtung der Schaltelemente weitergeleitet.
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Gleichzeitig
wird ein Ventilschieber 23 des Notschaltventils 22 bei
aktiver Getriebesteuereinrichtung durch den Vorsteuerdruck p_MV
des bestromten Aktuators 5 entgegen einer Federeinrichtung 24 in
seiner zweiten Schaltstellung gehalten, womit die dritte Steuerzunge 222 von
der vierten Steuerzunge 223, an der in Abhängigkeit
einer angewählten
Betriebsstufe des Automatgetriebes ein Ansteuerdruck p_B eines Schaltelementes
anliegt, welches zur Darstellung wenigstens der Vorwärtsfahrtübersetzungsstufen
des Automatgetriebes zugeschaltet ist, die wechselweise im Notbetrieb
des Automatgetriebes als Notgangübersetzungen
herangezogen werden, gesperrt ist.
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Zusätzlich wird
der Zusatzschaltkolben 7 bei bestromten Aktuator 5 im
Bereich seiner dem Hauptschaltkolben 6 zugewandten Stirnfläche 7A mit
dem Ansteuerdruck p_MV beaufschlagt. Auf seiner dem Hauptschaltkolben 6 abgewandten
Stirnseite 7B liegt bei angewählter Betriebsstufe „Vorwärtsfahrt" jeweils der Ansteuerdruck
p_K eines Schaltelementes an, welches zur Darstellung einer im Automatgetriebe aktuell
eingelegten Vorwärtsfahrtübersetzungsstufe zugeschaltet
ist, wobei der Ansteuerdruck p_K bei umgeschaltetem Not schaltventil 22 über die
mit der fünften
Steuerzunge 224 verbundene sechste Steuerzunge 225 und
ein als Kugel-Ventil ausgebildetes Oder-Ventil 25 beaufschlagbar
ist.
-
Wird
der Zusatzschaltkolben 7 über den Arbeitsraum 9 mit
einem Ansteuerdruck p_K beaufschlagt, der größer ist als der Ansteuerdruck
p_MV des Aktuators 5, wird der Zusatzschalkolben 7 in
seine zweite umgeschobene und mit der Betriebsstufe „Vorwärtsfahrt" des Automatgetriebes äquivalente Schaltstellung
umgeschaltet, so dass die siebte Steuerzunge 36 mit der
achten Steuerzunge 37 der Positionsventileinrichtung 3 verbunden
ist und der Ansteuerdruck p_K neben der Zuleitung über die sechste
Steuerzunge 225 des Notschaltventils 22 auch über die
achte Steuerzunge 37 der Positionsventileinrichtung 3 am
Oder-Ventil 25 anliegt.
-
Bei
einem Ausfall der Getriebesteuereinrichtung des Automatgetriebes
werden der Aktuator 5 sowie alle weiteren elektrisch ansteuerbaren
Drucksteuerventile stromlos geschaltet, die dann in ihren Ausgangszustand übergehen.
Dadurch sinkt der Vorsteuerdruck p_MV des Aktuators 5 im
Wesentlichen auf Null ab und das zum Sperren der Verbindung zwischen
der dritten Steuerzunge 222 und der vierten Steuerzunge 223 des
Notschaltventils erforderliche Drucksignal entfällt. Dies führt dazu, dass das Notschaltventil 22 durch
die Federeinrichtung 24 in seine erste Schaltstellung umgeschaltet
wird, wodurch die fünfte
Steuerzunge 224 gegenüber
der sechsten Steuerzunge 225 gesperrt wird und die Verbindung zwischen
dem Ansteuerdruck p_K und dem Oder-Ventil 25 in diesem Bereich
getrennt ist. D. h., dass der Ansteuerdruck p_K nur noch in dem
Fall am Zusatzschaltkolben 7 anliegt, wenn dieser zum Zeitpunkt
der Betriebsstörung
der Getriebesteuerung in seine zweite Schaltstellung umgeschaltet
war.
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Der
an der dritten Steuerzunge 32 der Positionsventileinrichtung 3 anliegende
Systemdruck p_sys wird auch bei stromlosem Aktuator 5 über die Positionsventileinrichtung 3 in
Richtung verschiedener Schaltelemente des Automatgetriebes geführt, wenn
der Hauptschaltkolben 6 vom Zusatzschaltkolben 7 der
Positionsventileinrichtung 3 in seiner umgeschobenen Stellung
bzw. seiner zweiten Schaltstellung gehalten ist. Dieser Zustand
der Positionsventileinrichtung 3 liegt dann vor, wenn der
Zusatzschaltkolben 7 in Abhängigkeit des zum Zeitpunkt des
Ausfalls der Getriebesteuereinrichtung vorliegenden Betriebszustandes
des Automatgetriebes auf seiner dem Hauptschaltkolben 6 abgewandten
Stirnseite 7B mit einem entsprechenden Ansteuerdruck p_K
eines Schaltelementes zum Darstellen einer Vorwärtsfahrtstufe über das
Oder-Ventil 25 beaufschlagt
wird.
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Zusätzlich wird
der an der vierten Steuerzunge 223 des Notschaltventils 22 anliegende
Kupplungsansteuerdruck p_B in Richtung eines Auswahlschaltventiles 26 durchgeschaltet
und als Vorsteuerdrucksignal zu dem dem anzusteuernden Schaltelement 2 zugeordneten
Kupplungsventil, d. h. beispielsweise einem der in 2 gezeigten
Ventileinrichtung 10 entsprechenden Kupplungsventil, geführt, welches
dem Schaltelement des Automatgetriebes entspricht, das über das
Auswahlschaltventil 26 zur Darstellung der aktuell einzulegenden
Notgangübersetzung
ausgewählte
und damit zuzuschaltende Schaltelement ist.
-
Bei
der in 3 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist
gewährleistet,
dass die Positionsventileinrichtung 3 bei einem in seiner
ersten Schaltstellung klemmenden Notschaltventil 22 nicht
in seine Selbsthaltung geschaltet werden kann und bei einem Übergang
in den Notbetrieb des Automatgetriebes immer die Betriebsstufe „Neutral" des Automatgetriebes
eingestellt wird.
-
Des
Weiteren ist bei einem Schaltgerät
eines Automatgetriebes mit elektrifiziertem Wählhebel mit der Vorrichtung 1 gemäß 3 gewährleistet,
dass beim Übergang
von der Betriebsstufe „Rückwärtsgang" in den Notbetrieb
des Automatgetriebes und einem gleichzeitig mechanisch klemmenden
Notschaltventil nach dem Stromlosschalten der Getriebesteuerung
das Automatgetriebe vom hydraulischen Schaltgerät nicht in der Form angesteuert
wird, dass im Automatgetriebe als Notgangübersetzungsstufe eine Übersetzungsstufe
für Vorwärtsfahrt
eingelegt wird.
-
- 1
- Vorrichtung
- 2
- Schaltelement
- 3
- Positionsventileinrichtung
- 4
- Kupplungsraum
- 5
- Aktuator
- 6
- Hauptschaltkolben
- 6A,
6B
- Stirnfläche des
Hauptschaltkolbens
- 7
- Zusatzschaltkolben
- 7A,
7B
- Stirnfläche des
Zusatzschaltkolbens
- 8
- Ventilgehäuse der
Positionsventileinrichtung
- 9
- Arbeitsraum
der Positionsventileinrichtung
- 10
- Ventileinrichtung
- 11
- Ventilgehäuse der
Ventileinrichtung
- 12
- Ventilschieber
der Ventileinrichtung
- 13
- Federeinrichtung
der Ventileinrichtung
- 14
- Ansteuerleitung
- 15
- Federeinrichtung
- 16
- Entlastungsraum
- 17
- Federraum
der der Positionsventileinrichtung
- 18,
19
- Führungsbereich
des Zusatzschaltkolbens
- 20
- Arbeitsraum
- 21
- Steuerbereich
des Zusatzschaltkolbens
- 22
- Notschaltventil
- 23
- Ventilschieber
des Notschaltventils
- 24
- Federeinrichtung
des Notschaltventils
- 25
- Oder-Ventil
- 26
- Auswahlschaltventil
- 30–39
- Steuerzungen
der Positionsventileinrichtung
- 100–105
- Steuerzungen
der Ventileinrichtung
- 220–227
- Steuerzungen
des Notschaltventils
- p_B
- Ansteuerdruck
- p_EDS
- Ansteuerdruck
der Ventileinrichtung
- p_K
- Ansteuerdruck
eines Schaltelementes
- p_MV
- Ansteuerdruck
des Aktuators
- p_sys
- Systemdruck,
Versorgungsdruck
- p_2
- Ansteuerdruck
des anzusteuernden Schaltelementes