DE69622323T2

DE69622323T2 - Automatisches und manuelles Schaltsteuersystem für Splitterverbundgetriebe

Info

Publication number: DE69622323T2
Application number: DE69622323T
Authority: DE
Inventors: Mark Loring Lanting
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1995-05-12
Filing date: 1996-04-24
Publication date: 2003-03-13
Anticipated expiration: 2016-04-25
Also published as: CA2174265C; EP0742393A2; EP0742393B1; ES2179161T3; DE69622323D1; CN1140140A; JPH08312770A; CN1104346C; EP0742393A3; CA2174265A1; US5893292A; JP3711476B2

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Stufenwechselverbundgetriebe vom Split-Typ, das sowohl manuelle als auch automatisierte Split-Schaltvorgänge ermöglicht. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel betrifft die Erfindung eine Steuerventilvorrichtung für ein teilweise automatisiertes mechanisches Fahrzeugverbundgetriebesystem vom Split-Typ der Bauart, die in den niedrigeren Gangstufen ein manuelles Schalten erfordert und automatische Split-Schaltvorgänge in den zwei oder mehreren oberen Gangstufen aufweist.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Teilweise automatisierte Fahrzeuggetriebesysteme, die in den niedrigeren Gangstufen ein manuelles Schalten erfordern und eine Steuerung für ein automatisiertes Schalten in den oberen Gangstufen aufweisen, sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie aus den US-Patenten Nr. 4,722 248, 4 850 236 und 5 038 627 zu ersehen ist.
Fahrzeugverbundgetriebe vom Split-Typ und vom kombinierten Range- und Split-Typ, die ein manuelles Split- Schalten erfordern, sind aus dem Stand der Technik gut bekannt, wie den US-Patenten 3 799 002, 4 754 665, 4 974 468, 5 370 013 und 5 390 561 zu entnehmen.
Die EP-A-0 037 197, die die Druckschrift mit dem nächstliegenden Stand der Technik darstellt, zeigt ein System für die Regelung/Steuerung eines Verbundgetriebes mit einer Haupt-Gruppe und einer Split-Gruppe. Die Split-Gruppe wird durch einen Schaltaktuator eingelegt, der eine erste und zweite Stellung für das Einrücken einer ersten bzw. zweiten Split-Gangstufe aufweist. Ein durch den Fahrer manuell betätigtes Steuerventil ist für die Steuerung eines Satzes von drei mittels Fluid und/oder mechanisch gesteuerten Ventilen vorgesehen, zu denen ein als Speichermittel wirkendes Ventil, ein Steuerventil, das unmittelbar die Stellung des Split-Schaltaktuators regelt/steuert, und ein Auslöseventil gehören. Das Auslöseventil ist mechanisch an das Gestänge der Hauptkupplung gekoppelt. Mittels der Ventilanordnung kann der Fahrer einen Schaltvorgang in der Hilfsgruppe vorwählen, der nur dann eingeleitet wird, falls der Fahrer die Hauptkupplung manuell betätigt.
Die EP-A-0 037 197 offenbart die nachstehenden Merkmale des Anspruchs 1:
ein teilweise automatisiertes Fahrzeuggetriebesystem, zu dem gehören:
ein Verbundgetriebe vom Split-Typ,
ein Split-Schaltaktuator mit einer ersten und einer zweiten Stellung, um ein erstes bzw. zweites Split-Übersetzungsverhältnis einzulegen,
ein Systemaktuator mit
einer ersten wahlweise unter Druck zu setzenden bzw. zu entlastenden Leitung,
einem manuell gesteuerten Steuerventil, um die erste Leitung wahlweise unter Druck zu setzen bzw. zu entlasten, einer zweiten wahlweise unter Druck zu setzenden bzw. zu entlastenden Leitung,
wobei sich der Schaltaktuator auf einen Druckanstieg in der zweiten Leitung hin in seine erste Stellung und auf eine Druckentlastung der zweiten Leitung hin in seine zweite Stellung bewegt,
einem Steuerventilaktuator,
einer zwischen der ersten und zweiten Leitung in Reihe angeordneten Steuerventilvorrichtung, die durch den Steuerventilaktuator geregelt/gesteuert wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine neue und verbesserte Steuerventilvorrichtung in dem Getriebe nach Anspruch 1 geschaffen, die in einem Verbundgetriebe vom Split-Typ sowohl manuelle als auch automatische Split- Schaltvorgänge ermöglicht.
Dies wird vorzugsweise durch Schaffung einer Steuerventilvorrichtung erreicht, die zwischen dem normalen, manuell zu betätigenden Split-Auswahl-Ventil und einem Steuerventil mit zwei Stellungen einzufügen ist, das die standardmäßige, zwei Stellungen aufweisende Kolben/Zylinder- Anordnung eines Split-Aktuators steuert/regelt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die Steuerventilvorrichtung ein erstes und ein zweites magnetisch, zu betätigendes Dreiwegeventil mit zwei Stellungen. Das erste Magnetventil ist im Ruhezustand offen und schließt, wenn es betätigt wird, um rein automatische Split-Schaltvorgänge durchzuführen, indem die wahlweise unter Druck gesetzte bzw. druckentlastete Rohrleitung, die unter der Steuerwirkung des manuell zu betätigenden Auswahl-Ventils steht, von der Kolben/Zylinder-Aktuatoranordnung isoliert und vom Druck entlastet wird. Das zweite Magnetventil ist unmittelbar an eine Quelle von unter Druck gesetztem Fluid angeschlossen und ist im Ruhezustand offen, um das Steuerventil mit dem Auslass des ersten Magnetventils strömungsmäßig zu verbinden, und verbindet in der betätigten Stellung das Steuerventil mit der Druckfluidquelle. Das Steuerventil weist eine erste Standardstellung, um eine Kammer in der Kolbenanordnung des Aktuators von dem Druck zu entlasten, und eine zweite Stellung auf, um die Kammer mit der Druckfluidquelle strömungsmäßig zu verbinden.
Beim Auftreten eines Ausfalls der Stromversorgung oder falls erfasst wird, dass eines der Magnetventile fehlerhaft ist, kehren die Ventile in deren offene Stellungen zurück und erlauben die manuelle Wahl von Split-Schaltvorgängen für sämtliche Gangstufen.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung eine neue und verbesserte Steuerventilvorrichtung zu schaffen, die in Reihe zwischen einer manuell zu betätigenden Standardauswahlvorrichtung für Split-Schaltvorgänge und einem Standard-Splitaktuator einzufügen ist und die wahlweise manuelles und automatisiertes Split-Schalten ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe ist es, eine neue und verbesserte Steuerventilvorrichtung zu schaffen, die dahingehend konstruiert ist, dass diese bei einem Fehler die manuelle Wahl von Split-Schaltvorgängen nicht beeinträchtigt.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegen den Erfindung erschließen sich nach dem Studium der ausführlichen Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 und 1A zeigen Schnittansichten eines typischen Verbundgetriebes vom Split-Typ oder kombiniertem Range-/Split-Typ.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Musters für die manuelle Schaltung und die Gangsprünge für das Getriebe nach Fig. 1 und 1A.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines teilweise automatisierten mechanischen Kraftfahrzeugsgetriebesystems, das sowohl manuell als auch automatisch zu betätigende Split-Schaltvorgänge ermöglicht und die Steuerventilvorrichtung gemäß der Erfindung verwendet.
Fig. 3A stellt ein weiteres teilweise automatisiertes mechanisches Kraftfahrzeugsgetriebesystem schematisch dar, das eine veränderte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerventilvorrichtung verwendet.
Fig. 4 zeigt eine Ventiltabelle für die erfindungsgemäße Steuerventilvorrichtung, wie sie in den Systemen nach Fig. 3 und 3A verwendet wird.
In Fig. 5 sind, in ähnlicher Weise wie in Fig. 2, das Schaltmuster und die Gangsprünge für das Getriebe der Systeme nach Fig. 3 und 3A schematisch dargestellt.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Fig. 1, 1A und 2 veranschaulichen ein typisches mechanisches Verbundgetriebe 10 in der kombinierten Split- und Range-Bauart von dem Typ, der vorteilhafterweise in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Steuerventilvorrichtung verwendet wird.
Das Getriebe 10 enthält eine Hauptgetriebegruppe 12, die in Serie mit einer Hilfsgetriebegruppe 14 liegt, die sowohl einen Range- als auch einen Split-Zahnradsatz enthält. Typischerweise ist das Getriebe 10 in einem einzigen mehrteiligen Gehäuse 16 untergebracht, und zu ihm gehört eine Eingangswelle 18, die durch einen Primärantrieb (beispielsweise einen Dieselmotor) über eine wahlweise auszurückende, normalerweise eingerückte Reibungshauptkupplung angetrieben wird.
Die Eingangswelle 18 in der Hauptgetriebegruppe 12 trägt ein Eingangszahnrad 20, um wenigstens eine Vorgelegewellenanordnung 22 anzutreiben. Wie aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und in den US-Patenten Nr. 3 105 395 und 3 335 616 dargestellt treibt das Eingangszahnrad 20 gleichzeitig mehrere im Wesentlichen identische Vorgelegewellenanordnungen der Hauptgruppe mit im Wesentlichen identischen Drehzahlen an. Jede der Vorgelegewellenanordnungen der Hauptgruppe weist eine Hauptgruppen-Vorgelegewelle 24 auf, die durch Lager 26 und 28 in dem Gehäuse 16 gelagert ist und die mit drehfest an dieser angeordneten Hauptgruppen-Vorgelegewellenzahnrädern 30, 32, 34, 36 und 38 versehen ist. Mehrere Hauptgruppenantriebs- oder Hauptwellenzahnräder 40, 42 und 44 umgeben die Getriebehauptwelle 46 und sind einzeln sowie zeitlich einander ausschlie ßend mit der Hauptwelle 46 mittels verschiebbarer Kupplungsmuffen 48 und 50 drehfest zu kuppeln, wie dies aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt ist. Die Kupplungsmuffe 48 kann auch dazu verwendet werden, das Eingangswellenzahnrad 20 an die Hauptwelle 46 anzukuppeln, um einen Direktantrieb zwischen der Eingangswelle 18 und der Hauptwelle 46 zu erbringen. Vorzugsweise umgibt jedes der Hauptgruppen-Hauptwellenzahnräder die Hauptwelle 46, steht ständig kämmend mit den zugehörigen Vorgelegezahnradgruppen in Eingriff und ist durch diese schwimmend gelagert, wobei die Lagerungsmittel und die besonderen Vorteile, die sich daraus ergeben, im Einzelnen in den oben erwähnten US-Patenten Nr. 3 105 395 und 3 335 616 erläutert sind. Gewöhnlich werden die Kupplungsmuffen 48 und 50 mittels Schaltgabeln bzw. -jochen 52 bzw. 54 axial positioniert, die zu einer Schaltstangengehäuseanordnung 56 gehören, was weiter unten im Einzelnen beschrieben wird. Die Kupplungsmuffen 48 und 50 sind bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel in der bekannten unsynchronisierten, zweiseitig wirkenden Bauart mit Klauenkupplung ausgeführt.
Das Hauptgruppen-Hauptwellenzahnrad 44 ist das Rückwärtsgangzahnrad, und es steht mit den Vorgelegewellenzahnrädern 38 mittels konventioneller, lose laufender Zwischenzahnräder 57 (siehe Fig. 1A) ständig kämmend in Eingriff. Das Hauptgruppen-Vorgelegewellenzahnrad 32 dient dazu, Zapfabtriebe und dgl. anzutreiben. Die Klauenkupplungen 48 und 50 sind Dreistellungskupplungen insofern, als sie in eine mittlere, axial nicht verschobene Nichteingriffsstellung (Leerlauf Stellung) gebracht werden können, wie dies gezeigt ist, oder indem sie in eine ganz nach rechts verschobene oder eine ganz nach links verschobene Eingriffsstellung gebracht werden können.
Die Hilfsgetriebegruppe 14 liegt in Serie mit der Hauptgetriebegruppe 12 und sie ist von der kombinierten Split-/Range-Bauart mit drei Schaltebenen und vier Gängen, wie dies in dem oben erwähnten US-Patent 4 754 665 beschrieben ist. Die Hauptwelle 46 läuft in die Hilfsgruppe 14 hinein und ist an dem innenliegenden Ende der Ausgangswelle 58 gelagert, die sich von dem hinteren Ende des Getriebes her erstreckt.
Zu der Hilfsgetriebegruppe 14 gehören in dessen bevorzugter Ausführungsform mehrere im Wesentlichen identische Hilfsgruppen-Vorgelegewellenanordnungen 60 (siehe Fig. 1A), von denen jede eine Hilfsgruppen-Vorgelegewelle 62 aufweist, die durch Lager 64 und 66 in dem Gehäuse 16 gelagert ist und die drei drehfest an dieser befestigte Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 68, 70 und 72 trägt. Die Vorgelegewellenzahnräder 68 kämmen ständig mit dem Hilfsgruppen-Split-Zahnrad 74 und lagern dieses. Die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 70 kämmen ständig mit dem Split-/Range-Zahnrad 76 der Hilfsgruppe und lagern das Split-/Range-Zahnrad 76, das die Ausgangswelle 58 an demjenigen Ende umgibt, das sich neben dem koaxial angeordneten inneren Ende der Hauptwelle 46 befindet. Die Hilfsgruppen- Vorgelegewellenzahnräder 72 kämmen ständig mit dem Range- Zahnrad 74 und lagern dieses, wobei das Hilfsgruppen-Range- Zahnrad 78 die Ausgangswelle 58 umgibt. Demgemäß definieren die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 68 sowie das Split-Zahnrad 74 eine erste Gangebene, die Hilfsgruppen- Vorgelegewellenzahnräder 70 und das Split-/Range-Zahnrad 76 eine zweite Gangebene und die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 72 mit dem Range-Zahnrad 78 eine dritte Gangebene oder Ganggruppe bei der kombinierten Hilfsgetriebegruppe 14, die in der kombinierten Split- und Range-Bauart ausge führt ist.
Eine verschiebbare, zwei Stellungen auf weisende Klauenkupplungsmuffe 80 wird dazu verwendet, wahlweise entweder das Split-Zahnrad 74 oder das Split-/Range-Zahnrad 76 mit der Hauptwelle 46 zu kuppeln, während eine synchronisierte Zweistellungskupplungsanordnung 82 dazu verwendet wird, wahlweise das Split-/Range-Zahnrad 76 oder das Range-Zahnrad 78 mit der Ausgangswelle 58 zu kuppeln.
Die Split-Klauenkupplung 80 ist eine Zweistellungskupplungsanordnung, die wahlweise in die ganz linke oder ganz rechte Stellung gebracht werden kann, um entweder das Zahnrad 76 oder das Zahnrad 74 an die Hauptwelle 46 anzukuppeln. Die Split-Klauenkupplung 80 wird axial mittels einer Schaltgabel 84 positioniert, die durch einen Kolbenaktuator 86 mit zwei Stellungen gesteuert wird, der normalerweise über einen Wählschalter, wie einem auf dem Schaltknauf angeordneten Knopf oder dergleichen, vom Fahrer zu betätigen ist, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die zweiseitig wirkende synchronisierte Kupplunganordnung 82 ist ebenfalls eine Zweistellungskupplung, die entweder in ihre äußerst rechte oder ihre äußerst linke Stellung gebracht werden kann, um wahlweise entweder das Zahnrad 78 oder das Zahnrad 76 mit der Ausgangswelle 58 zu kuppeln. Die Positionierung der Kupplungsanordnung 82 geschieht mittels einer Schaltgabel 88, die durch eine Zweistellungskolbenanordnung 90 betätigt wird, deren Betätigung und Steuerung eingehender in dem oben erwähnten US-Patent 4 974 468 beschrieben ist.
Wie dies anhand der Fig. 1-2 zu ersehen ist, können durch wahlweises axiales Positionieren der Split-Kupplung 80 und/oder der Range-Kupplung 82 in die vordere und/oder die rückwärtige Axialstellung vier unterschiedliche Übersetzungen zwischen der Hauptwelle und der Ausgangswelle geschaffen werden. Dementsprechend ist die Hilfsgetriebegruppe 14 eine Hilfsgruppe in der kombinierten Range-/Split-Bauart mit drei Ebenen, die vier auswählbare Gänge oder Antriebsübersetzungsverhältnisse zwischen der Eingangswelle (Hauptwelle 46) und der Ausgangswelle (Ausgangswelle 58) bereitstellt. Die Hauptgruppe 12 stellt einen Rückwärts- und drei möglicherweise auszuwählende Vorwärtsgänge zur Verfügung. Jedoch wird einer der auswählbaren Vorwärtsgänge der Hauptgruppe, nämlich der dem Hauptwellenzahnrad 42 zugeordnete niedrigste Vorwärtsgang nicht in dem hohen Bereich (hohen Range) verwendet. Demgemäß wird das Getriebe 10 richtig als ein "(2 + 1) · (2 · 2)"-Getriebe bezeichnet, das neun oder zehn auswählbare Vorwärtsgänge bereithält, abhängig davon, ob es wünschenswert oder praktisch ist, den niedrigsten Gang zu splitten.
Während die Kupplung 82 (die Rangekupplung) eine synchronisierte Kupplung sein sollte, braucht die zweiseitig wirkenden Kupplungsmuffe 80 (Split-Kupplung) braucht die Splittkupplung nicht synchronisiert zu sein. Das Schaltmuster für das manuelle Schalten des Getriebes 10 ist schematisch in Fig. 2 gezeigt. Die Unterteilungen in vertikaler Richtung bei jeder Schalthebelstellung bezeichnen Split- Schaltvorgänge, während Bewegungen in horizontaler Richtung aus dem 3/4- und 5/6-Bein des H-Schaltmusters zu dem 7/8- und 9/10-Bein des H-Schaltmusters Range-Schaltvorgänge aus dem unteren Bereich in den hohen Bereich des Getriebes bezeichnen. Wie oben erläutert, wird ein manueller Split- Schaltvorgang in der üblichen Weise mittels eines fahrerbetätigten Split-Schaltknopfes oder dgl. bewirkt, üblicher weise einem Knopf, der auf dem Knauf des Gangschalthebels sitzt, während die Betätigung der Rangekupplungsschaltanordnung eine automatische Antwort auf die Bewegung des Gangschalthebels zwischen dem mittleren und dem äußerst rechten Bein des Schaltmusters ist, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Range-Schalteinrichtungen dieser allgemeinen Art sind aus dem Stand der Technik bekannt und aus den US- Patenten Nr. 3 429 202, 4 455 883, 4 561 325 und 4 663 725 ersichtlich.
Ein teilweise automatisiertes mechanisches Kraftfahrzeugsgetriebesystem 92, das die Steuerventilvorrichtung 94 gemäß der Erfindung verwendet, ist in Fig. 3 veranschaulicht. Das teilautomatisierte System 92 ist von der Bauart, die ein manuelles Schalten in den niedrigeren Gangstufen (erste bis achte Gangstufe) erfordern und bei der in den oberen Gangstufen (neunte und zehnte Gangstufe) automatisches Schalten vorgesehen ist, wie in den oben erwähnten US-Patenten 4 722 248, 4 850 236 und 5 038 027 beschrieben. Das Schaltmuster für den teilweise automatisierten Betrieb des Systems 92 ist in Fig. 5 schematisch veranschaulicht.
Die vorliegende Erfindung lässt sich auch in Systemen einsetzen, die über automatische Split-Schaltung in den meisten oder sämtlichen Ganghebelstellungen verfügen, wie dies in der oben erwähnten zugelassenen US-Patentanmeldung mit der S. Nr 07/968,898 beschrieben ist, sowie in den Verbundgetrieben, die in den oben erwähnten US-Patenten 4 754 665 und 5 370 013 veranschaulicht sind.
Das System enthält einen Primärantrieb, z. B. einen Dieselmotor 96, der die Eingangswelle 18 des Getriebes 10 über eine Reibungshauptkupplung 98 antreibt. Das Getriebe 10 weist einen zu der Schaltstangengehäuseanordnung 56 gehörenden Gangschalthebel 100 mit einem Schaltknauf 102 auf, der zum manuellen Schalten der Hauptgetriebegruppe 12 und der Rangekupplung 82 der Hilfsgruppe 14 dient.
Für manuelles Schalten der Split-Kupplung 80 ist ein manuell zu betätigendes Split-Ventil 104 vorgesehen, das mit einem üblicherweise auf dem Schaltknauf angeordneten oder in diesem integrierten Wählhebel oder Druckknopf 106 ausgestattet ist. Das Split-Ventil 104 ist ein manuell betätigtes Dreiwegeventil mit zwei Stellungen, das dazu dient, wahlweise eine erste Steuerleitung 108 mit dem Auslass ins Freie ("Ex") bzw. dem Steuerdruck strömungsmäßig zu verbinden, um entweder das hohe oder das niedrige Split- Übersetzungsverhältnis manuell auszuwählen. Der Steuerdruck kann gleich dem Versorgungsdruck ("S") oder niedriger sein. In einem normalen fahrzeuginternen pneumatischen System steht zur Versorgung gefilterte Luft mit einem regulierten Druck von ca. 4,2 bar (60 psi) zur Verfügung.
Die erste Steuerleitung 108 kann über die in Reihe angeordnete erfindungsgemäße Steuerventilvorrichtung 94 mit einer zweiten Steuerleitung 110 strömungsmäßig kommunizieren. Die zweite Steuerleitung 110 dient dazu, auf ein Dreiwegesteuerventil 112 mit zwei Stellungen einzuwirken, das dazu dient, im Ruhezustand eine Steuerkammer 114 der Kolben/Zylinder-Anordnung 86 des Split-Aktuators zu entlüften oder diese wahlweise unter Druck zu setzen. Die Kammer 114 ist an der größeren Stirnfläche 116 eines mit Differentialflächenkolbens 118 dem Druck ausgesetzt, wobei der Differentialflächenkolben 118 eine Stirnseite 120 mit geringerer Fläche auf weist, die ständig dem in der Vorspannkammer 122 herrschenden Versorgungsdruck ausgesetzt ist. Wie be kannt ist, kann anstelle von oder in Kombination mit der kleineren Kolbenstirnfläche 120 eine Feder verwendet werden, um den Kolben 118, wie in Fig. 3 dargestellt, nach rechts vorzuspannen.
Wie zu sehen, verbindet bei einer Druckentlastung der Steuerleitung 110 das Steuerventil 112 die Steuerkammer 114 mit dem Auslass ins Freie und der Versorgungsdruck, der auf die Stirnseite 120 mit kleinerer Fläche wirkt, bewirkt, dass die Schaltgabel 84 die Split-Kupplung 80 bewegt, um das Zahnrad 76 für das niedrige Split-Übersetzungsverhältnis in Eingriff zu bringen, und bei einer Erhöhung des Drucks in der Steuerleitung 110 bewegt sich das Ventil 112 gegen eine Vorspannung in eine Stellung, durch die die Steuerkammer 114 mit Druck beaufschlagt wird, und bewirkt damit, dass der Kolben 118 nach links bewegt wird, um zu erreichen, dass die Split-Kupplung 80 das Zahnrad 74 in Eingriff bringt, um das hohe Split-Übersetzungsverhältnis einzurichten.
Bis auf die zwischen die Steuerleitungen 108 und 110 in Reihe eingefügte Steuerventilvorrichtung 94 sind die oben beschriebenen Komponenten, wie sie verwendet werden, um das manuell geschaltete Getriebe in Fig. 1, 1A und 2 zu schalten, in Aufbau und Funktion äquivalent.
Um den teilweise automatisierten Betrieb des Systems 92 zu verwirklichen, ist ein Controller 124, vorzugsweise ein mikroprozessorgestützter Controller vorgesehen, um Eingangssignale 126 entgegen zu nehmen und um dieselben gemäß vorgegebenen logischen Regeln zu verarbeiten, um an vielfältige Systemaktuatoren, z. B. an eine Treibstoffzufuhrsteuerung 130 des Motors und eine Solenoidsteuerglied- und Fehlererkennungseinheit 132, Ausgangssteuerbefehle 128 auszugeben. Controller dieser Bauart lassen sich gemäß dem US- Patent 4 595 986 entnehmen.
Es können Sensoren für das Erfassen der Motordrehzahl Es und der Ausgangswellendrehzahl OS sowie Sensoren, um die Treibstoffzufuhr THL für den Motor und Magnetspulendefekte SF zu erfassen, vorgesehen sein, die allesamt dem Controller 124 entsprechende, für sie kennzeichnende Eingangssignale zur Verfügung stellen.
Wie bekannt ist, kann der Motor 96 einen integrierten Controller 96A aufweisen und/oder über eine elektronische Datenverbindung von der Bauart, die den Protokollen SAE J- 1922, SAE J-1939, ISO 11898 oder dergleichen entspricht, Daten mit dem Controller 124 austauschen.
Die Steuerventilvorrichtung 94 gemäß der Erfindung ist zwischen dem standardmäßigen, manuell zu betätigenden Ventil 104 für die Wahl von Split-Schaltvorgängen und dem standardmäßigen Steuerventil 112/Split-Aktuator 86 in Reihe eingefügt und wird in Abhängigkeit von Ausgangssteuerbefehlen des Controllers 124 betätigt. Die Anordnung enthält in Reihe ein erstes 3-Wege-Magnetventil 134 mit zwei Stellungen und ein zweites 3-Wege-Magnetventil 136 mit zwei Stellungen sowie eine Solenoidsteuerglied- und Fehlererkennungseinheit 132, die auf Ausgangssteuerbefehle des Controllers anspricht.
Das Ventil 134 weist einen Einlassanschluss 138 auf, der mit der Steuerleitung 108 verbunden ist, und zwei Auslassanschlüsse, und zwar einen (mit einem Einlassanschluss 142 des Ventils 136 verbundenen) Auslassanschluss 140 und einen (mit dem Auslass ins Freie verbundenen) Auslassanschluss 144. Das Ventil 134 weist eine erste normale oder Ruhestellung auf, bei der der Einlassanschluss 138 mit dem Auslass 140 und folglich mit dem Einlassanschluss 142 des Ventils 136 verbunden ist und der Auslass 144 des Ventils 134 gesperrt ist. Das Ventil 134 nimmt bei Erregung der ersten Magnetspule S#1 eine zweite oder betätigte Stellung ein, bei der der Auslass 140 mit dem Auslass ins Freie an dem Auslassanschluss 144 verbunden ist und der Einlass 138 gesperrt ist.
Das Ventil 136 weist zwei Einlassanschlüsse, und zwar einen (mit dem Auslass 140 des Ventil 134 verbundenen) Einlassanschluss 142 und einen (mit der Druckfluidquelle verbundenen) Einlassanschluss 146 und einen Auslassanschluss 148 auf, der an die zweite Steuerleitung 110 angeschlossen ist, die das Steuerventil 112 ansteuert. Das Ventil 136 weist eine erste Normal- oder Ruhestellung, bei der der Einlassanschluss 142 mit dem Auslass 148 verbunden ist und die Verbindung des Einlassanschlusses 146 zu der Versorgungsdruckquelle gesperrt ist, und bei Erregung der zweiten Magnetspule S#2 eine zweite, betätigte Stellung auf, bei der der Einlassanschluss 142 gesperrt ist und der Versorgungsdruck an dem Einlassanschluss 146 zu dem Auslassanschluss 148 und der Steuerleitung 110 übertragen wird.
Die Ventiltabelle für den Betrieb der Magnetventile ist in Fig. 4 angegeben.
Der Controller 124 erkennt einen manuellen Split-Betriebsmodus durch Erfassen einer Schaltstangenstellung GR, die von der Stellung AUTO abweicht (siehe Fig. 5). In diesem Modus (d. h. in den Gangstufen 1-8) erhält das Solenoid steuerglied den Befehl, beide Magnetspulen zu entregen, und die Ventile 134 und 136 nehmen ihre Ruhestellungen ein. Die Steuerleitung 108 ist dann über die Ventile 134 und 136 mit der Steuerleitung 110 strömungsmäßig verbunden, und der Aktuator 86 steht unter der manuellen Steuerung des Steuerventils 104.
Wenn ein manuelles Schalten in die AUTO-Stellung erfasst wird, weist der Controller das Solenoidsteuerglied 132 an, die erste Magnetspule S#1 zu erregen, um eine reinautomatisch zu regelnde Split-Schaltsituation herzustellen, da das Ventil 134 in seine zweite Stellung übergeht, bei der die durch das manuelle Steuerventil 104 gesteuerte Steuerleitung 108 an dem Einlassanschluss 138 gesperrt ist und folglich die serielle Verbindung über den Kanal 140 hin zu dem Steuerventil 112 unterbunden ist. Da sich das Ventil 134 nun in seiner zweiten oder betätigten Stellung befindet, ist die manuelle Wählvorrichtung 104 für die Betätigung des Steuerventils 112 oder Split-Aktuators 86 außer Kraft gesetzt.
In dem Betriebsmodus AUTO und abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit, wie sie über die Ausgangswellendrehzahl OS und/oder den sonstigen erfassten Parametern angezeigt ist, ermittelt die Steuerung 124 automatisch, ob ein automatisches Heraufschalten von der neunten in die zehnte oder ein automatisches Herunterschalten von der zehnten in die neunte Gangstufe erforderlich ist, und regelt hierzu die Treibstoffzufuhr des Motors und das zweite, Magnetventil 136 entsprechend, um den Schaltvorgang durchzuführen. Wenn das Ventil 134 betätigt ist und das Ventil 136 seine Normal- oder Ruhestellung einnimmt, ist die Steuerleitung 110 über den Kanal 144 des Ventils 134 druckentlastet und das Steuerventil 112 entlässt den Druck aus der Steuerkammer 114 der Kolben/Zylinder-Anordnung 86 und bewirkt, dass der Kolben die Split-Kupplung in die Richtung der Stellung des niedrigen Split-Übersetzungsverhältnisses drängt. Wenn das zweite Magnetventil 136 betätigt ist, wird die Steuerleitung 110 unabhängig von der Stellung des Ventils 134 über den Einlass 146 und den Auslass 148 des Ventils 136 an den Versorgungsdruck angeschlossen, und das Steuerventil 112 bewirkt, dass die Steuerkammer 114 unter Druck gesetzt wird, mit der Folge, dass der Kolben 118 die Split-Kupplung in Richtung des hohen Split-Übersetzungsverhältnisses drückt. Um die Wärmeentwicklung zu reduzieren, kann das Ventil 134 deaktiviert werden, wann immer das Ventil 136 erregt ist.
Bei einem Ausfall der Stromversorgung nehmen die Magnetventile wieder ihre geöffneten Stellungen ein, stellen damit die strömungsmäßige Verbindung der Leitungen 108 und 110 her und lassen eine manuelle Wahl sämtlicher der zehn Vorwärtsgänge zu. Falls das Solenoidsteuerglied Bedingungen erfasst, die für einen Defekt an einem oder beiden Solenoiden kennzeichnend ist, sorgt der Controller dafür, dass beide Solenoide wieder entregt werden, wodurch die zwei Ventile 134 und 136 ihre geöffneten Stellungen einnehmen und eine manuelle Wahl sämtlicher zehn Vorwärtsgänge zulassen.
Demgemäß schafft die Steuerventilvorrichtung 94 eine Steuerung, die sowohl manuelle als auch automatische Split- Schaltvorgänge ermöglicht, stellt einen zweckmäßigen Fehlermodus zur Verfügung und benötigt als Modul in Bezug auf die üblicherweise verwendete manuelle Split-Steuerung lediglich vier zusätzliche strömungsmäßige Verbindungen (näm lich die Leitung 108 mit dem Anschluss 138, die Leitung 110 mit dem Anschluss 148, die Quelle S mit dem Anschluss 146 und der Auslass ins Freie Ex mit dem Auslassanschluss 144).
Ein alternatives Getriebesystem 92A, das die erfindungsgemäße Steuerventilvorrichtung 94 verwendet, ist in Fig. 3A veranschaulicht. Das System 92A unterscheidet sich von dem oben beschriebenen System 92 lediglich dadurch, dass das Steuerventil 112 nicht verwendet wird, die Leitung 110A unmittelbar an die Kammer 114 der Kolben/Zylinder-Aktuatoranordnung 86 angeschlossen ist und das manuelle Steuerventil 104A an die Quelle S, und nicht an einen möglicherweise von dem Versorgungsdruck abweichenden Steuerdruck angeschlossen ist. Im Übrigen ist das System 92A in Aufbau und Funktion weitgehend identisch mit dem oben beschriebenen System 92.

Claims

1. Teilweise automatisiertes Fahrzeuggetriebesystem (92, 92A) zu dem gehören:

- ein Verbundgetriebe vom Split-Typ (10),

- ein Split-Schaltaktuator (86) mit einer ersten und einer zweiten Stellung, um ein erstes bzw. zweites Split-Übersetzungsverhältnis einzuschalten,

- ein Controller (124), der dazu dient. Eingangssignale (126) entgegen zu nehmen, die für die Betriebszustände des Systems kennzeichnend sind, und dieselben gemäß logischer Regeln zu verarbeiten, um Ausgangssteuerbefehle an einen Systemaktuator (104, 94, 112) auszugeben, zu dem gehören:

- ein Steuerventilaktuator (132),

- eine erste wahlweise unter Druck zu setzende bzw. zu entlastende Leitung (108),

- ein manuell gesteuertes Steuerventil (104), um die erste Leitung (108) wahlweise unter Druck zu setzen bzw. zu entlasten,

- eine zweite wahlweise unter Druck zu setzende bzw. zu entlastende Leitung (110),

- wobei sich der Schaltaktuator (86) auf einen Druckanstieg in der zweiten Leitung hin in seine erste Stellung und auf eine Druckentlastung in der zweiten Leitung hin in seine zweite Stellung bewegt,

- eine zwischen der ersten und zweiten Leitung (108, 110) in Reihe angeordnete Steuerventilvorrichtung (94), die durch den Steuerventilaktuator (132) geregelt/gesteuert wird und einen ersten Zustand einnimmt, um eine strömungsmäßige Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Leitung (108, 110) herzustellen, und einen zweiten Zustand einnimmt, um eine strömungsmäßige Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Leitung (108, 110) zu unterbinden, und die die zweite Leitung (110) unabhängig von dem manuellen Steuerventil (104) wahlweise unter Druck setzt bzw. druckentlastet.

2. Getriebesystem nach Anspruch 1, bei dem die Steuerventilvorrichtung (94) erste (134) und zweite (136) elektromagnetisch geregelte/gesteuerte Zweistellungsventile enthält, wobei diese Magnetventile in deren Ruhestellungen dafür sorgen, das die Anordnung (94) den ersten der beiden Zustände einnimmt.

3. Getriebesystem nach Anspruch 2, bei dem der Steuerventilaktuator (132) ferner ein Solenoidsteuerglied umfasst, das dazu dient, wahlweise die den Magnetventilen (134, 136) zugeordneten Solenoide (S#1, S#2) zu erregen bzw. zu entregen.

4. Getriebesystem nach Anspruch 2 oder 3, bei dem das erste Magnetventil (134) ein Dreiwegeventil mit zwei Stellungen ist, das einen ersten Kanal (138), der strömungsmäßig mit der ersten Leitung (108) verbunden ist, einen zweiten Kanal (140), der strömungsmäßig mit dem zweiten Magnetventil (136) verbunden ist, und einen dritten Kanal (144), der mit einem Auslass ins Freie (Ex) verbunden ist, auf weist, wobei das erste Magnetventil (134) eine erste Ruhestellung (134A), in der der erste und der zweite Kanal (138, 140) strömungsmäßig in Verbindung stehen und der dritte Kanal (144) gesperrt ist, und eine zweite Arbeitsstellung (134B) aufweist, in der der erste Kanal (138) gesperrt ist und der zweite und der dritte Kanal (140, 144) in strömungsmäßiger Verbindung stehen, und das zweite Magnetventil (136) ein Dreiwegeventil mit zwei Stellungen ist, das einen vierten Kanal (142), der strömungsmäßig an den zweiten Kanal angeschlossen ist, einen fünften Kanal (146), der mit einer Quelle (S) von unter Druck gesetztem Fluid in Verbindung steht, und einen sechsten Kanal (148) aufweist, der an die zweite Leitung (110) angeschlossen ist, wobei das zweite Magnetventil (136) eine erste Ruhestellung (136A), in der der vierte und sechste Kanal (142, 148) in strömungsmäßiger Verbindung stehen und der fünfte Kanal (146) gesperrt ist, und eine zweite Arbeitsstellung (136B) auf weist, in der der vierte Kanal (142) gesperrt ist und der fünfte und sechste Kanal (146, 148) in strömungsmäßiger Verbindung stehen.

5. Getriebesystem nach Anspruch 4, bei dem zu den besagten Regeln gehört, das diese die Wahl eines manuellen Split-Schaltmodus bzw. eines automatischen Split-Schaltmodus erfassen, wobei die dem ersten Magnetventil (134) zugeordnete Magnetspule (S#1) abhängig von der erfassten Wahl im Falle des manuellen Split-Schaltmodus entregt und im Falle des automatischen Split-Schaltmodus erregt wird.

6. Getriebesystem nach Anspruch 4, bei dem zu den besagten Regeln gehört, dass diese erfassen, wenn bei einem der Solenoide (S#1, S#2), die den Magnetventilen (134, 136) zugeordnet sind, ein Fehler auftritt, wobei im Falle des Erfassens eines Fehlers bei einem der Solenoide beide Solenoide (S#1, S#2) entregt werden.

7. Getriebesystem nach Anspruch 5, bei dem die logischen Regeln eine Logik beinhalten, die dazu dient, im Falle des Betriebes des automatischen Split-Schaltmodus die Wahl eines Schaltvorganges in das erste bzw. zweite Split- Übersetzungsverhältnis zu erfassen, wobei die zweite Mag netspule (136) auf eine erfasste Wahl eines Schaltvorganges in das erste Split-Übersetzungsverhältnis hin erregt und im Falle einer erfassten Wahl eines Schaltvorganges in das zweite Split-Übersetzungsverhältnis entregt wird.

8. Getriebesystem nach Anspruch 5, bei dem zu den Regeln gehört, dass diese einen Fehler, der bei einem der den Magnetventilen (134, 136) zugeordneten Solenoide (S#1, S#2) auftritt, erfassen, wobei bei Erfassen eines Fehlers bei einem der Solenoide (S#1, S#2) beide Solenoide (S#1, S#2) entregt werden.

9. Getriebesystem nach Anspruch 1, bei dem zu den Regeln gehört, dass diese die Wahl eines manuellen Split- Schaltmodus bzw. eines automatischen Split-Schaltmodus erfassen.