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WO2005010409A1 - Hydraulische schaltungsanordnung - Google Patents

Hydraulische schaltungsanordnung Download PDF

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Publication number
WO2005010409A1
WO2005010409A1 PCT/EP2004/051241 EP2004051241W WO2005010409A1 WO 2005010409 A1 WO2005010409 A1 WO 2005010409A1 EP 2004051241 W EP2004051241 W EP 2004051241W WO 2005010409 A1 WO2005010409 A1 WO 2005010409A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
gear
circuit arrangement
solenoid valve
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2004/051241
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Armin Eiser
Axel Hinz
Josef Lauer
Uwe Greiff
Christoph KÖHLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102004016489A external-priority patent/DE102004016489A1/de
Application filed by Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
Publication of WO2005010409A1 publication Critical patent/WO2005010409A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/02—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used
    • F16H61/0202—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric
    • F16H61/0204—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric for gearshift control, e.g. control functions for performing shifting or generation of shift signal
    • F16H61/0206—Layout of electro-hydraulic control circuits, e.g. arrangement of valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H61/2807—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted using electric control signals for shift actuators, e.g. electro-hydraulic control therefor 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H2061/305—Accumulators for fluid supply to the servo motors, or control thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H61/684—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for stepped gearings without interruption of drive
    • F16H61/688—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for stepped gearings without interruption of drive with two inputs, e.g. selection of one of two torque-flow paths by clutches

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic circuit arrangement for a motor vehicle transmission, according to the preamble of patent claim 1.
  • a hydraulic circuit arrangement of the generic type for actuating an automated manual transmission in a motor vehicle is already known from the special edition of ATZ and MTZ, May 2002, "The new Mercedes-Benz E-ClassN page 134, Figure 1.
  • the circuit arrangement has a pump, which is connected with its suction side to a Vorratsbehalter and with its pressure side to a high-pressure accumulator. From the high-pressure accumulator, individual branches of a high-pressure line lead via a plurality of proportionally controllable electromagnetic valves to a gear regulator as well as to a clutch actuator.
  • the gear actuator which is divided by a piston within a hydraulic cylinder into two chambers, it requires two 3/2 egevenbile to move the piston for the purpose of gear change in one or the other direction.
  • both chambers are connected via the two solenoid valves without pressure to a return line leading to the storage container. If the gear actuator remains depressed, a certain pressure build-up in one of the chambers must first be made to activate the gear actuator, which can have a disadvantageous effect on the system dynamics.
  • One of the two 3/2-way valves is to be controlled accordingly.
  • FIG. 1 shows in a first embodiment of the invention, a hydraulic circuit arrangement for an automated manual transmission with 12 solenoid valves for actuating gear and clutch plates
  • FIG. 2 shows, in a second embodiment according to the invention, an extension of the hydraulic circuit arrangement according to FIG. 1 by two additional pressure regulating valves in the high-pressure supply
  • FIG. 3 shows an embodiment of the circuit arrangement according to FIG. 2, which is provided with two further pressure control valves within the pressure medium return, FIG.
  • Figure 4 based on Figure 2 shows a further expedient circuit arrangement with analog controllable solenoid valves for actuating the gear plate, as well as with digital switching separating valves for the separation of the two hydraulic circuits.
  • FIGS. 1 to 4 are identical with regard to their elementary construction, so that initially a general description of all identical features for the three illustrated circuit arrangements follows. The differences between the three circuits and their peculiarities will be referred to after the description of the basic circuitry.
  • each of the four illustrated circuit arrangements has an electric motor-driven pump 17, which is connected with its suction side to a storage container 8 and with its pressure side to a high-pressure accumulator 13.
  • the state of charge of the high-pressure accumulator 13 is monitored by means of a pressure sensor 10 which is connected to a high-pressure line 1.
  • a pressure sensor 10 which is connected to a high-pressure line 1.
  • a Pressure relief valve 18 is connected between the pump 17 and the high-pressure accumulator 13 a line path at which a Pressure relief valve 18 is connected, which is connected via a check valve 19 and via a filter 20 with the reservoir 8 in conjunction.
  • the high-pressure line 1 Downstream of the high-pressure accumulator 13, the high-pressure line 1 is divided at point A initially two separate high-pressure branches, of which each of the two high-pressure branches in turn has sub-branches, which are connected in the present embodiment via six inlet-side solenoid valves 2 to four gear plate 4 and a few clutch plates 5, the Thus, via the solenoid valves 2 to the high-pressure accumulator 13 are connected.
  • each gear and clutch plate 4, 5 is connected to a branched return line 6.
  • each inserted in the high-pressure line 1 solenoid valve 2 is designed as a 2/2-way valve in poppet design, which separates the connection of the high pressure line 1 with the working chambers 3 of the gear and clutch plates 4, 5 in its normal position.
  • the proposed 2/2-way seat valves are characterized by a particularly leak-proof, cost-effective and small design. This is especially important if within each gear and clutch actuator 4, 5, a defined hydraulic pressure must be maintained.
  • the solenoid valves 2 in the simplest form are designed as binary switching valves, while in FIG. 4 the solenoid valves 2 are used exclusively with normally adjustable seat valves.
  • the circuit arrangement is designed such that the working chamber 3 of each gear selector 4 is defined with a defined the hydraulic pressure is applied.
  • each gear actuator 4 is connected in the connected to the gear actuators branches of the return line 6 each have a further outlet-side solenoid valve 7, as well as arranged in the high-pressure line 1 solenoid valves 2 advantageous as a 2/2-way valve in poppet design is executed.
  • the hydraulically initiated adjusting movement for each gear 4 can vary precisely.
  • the solenoid valves 7 are designed in the simplest form as a binary switching valves, while in Fig. 4, the solenoid valves 7 only come as analog adjustable poppet valves used.
  • Each gear actuator 4 is designed as a double-acting cylinder, in the working chamber 3, a hydraulically actuated piston 9 is used, the adjusting movement is monitored by a displacement sensor 10 and / or by a pressure sensor 11.
  • a first, according to the illustration in the left area of the working chamber 3 provided effective surface of the piston 9 is thus acted upon in each case via one of the solenoid valves 2 used in the high-pressure line 1 from the pressure of the high-pressure line 1 or via a Auslasssei- - ⁇
  • the two clutch plates 5 are designed to be extremely cost-effective as single-acting cylinders, in whose working chambers 3 a piston 9 which is exposed to the hydraulic pressure in the high-pressure line 1 is arranged, which on its left-hand effective surface is illustrated by an inlet-side, proportionally controllable electromagnetic valve 2 with the Pressure of the high-pressure accumulator can be acted upon or via a discharge side, also proprtionally controllable solenoid valve 7 with the reservoir 8 is connectable.
  • the solenoid valves 2, 7 of the Kupplungsstel- lers are advantageously designed as 2/2-way seat valves.
  • the position of the piston 9 in the clutch actuator 5 is monitored as well as the gear plate 4 by means of a displacement and / or pressure sensor 10, 11.
  • This return spring 12 is omitted in the embodiment of FIG. 4, since their function is performed in Fig. 4 by an integrated in each clutch plate 5 leaf spring.
  • the inlet-side solenoid valve 2, which is located in each case between the high pressure accumulator 13 and the clutch plate 5 in the high pressure line 1, and the outlet side solenoid valve 7, which is located between the Vorratsbehalter 8 and the clutch plate 5 in the return line 6, ensure a proportional function sensitive control of the piston actuating movement for the purpose of the gear change required clutch operation.
  • the circuit arrangement according to FIG. 2 additionally includes upstream of the solenoid valve 2 inserted into the high-pressure line 1 an electromagnetically operable pressure-regulating valve 14 in the high-pressure line 1, normally open in the normal position, in order to achieve a sensitive pressure regulation in each selector plate 4.
  • the high pressure line 1 branches downstream of the pressure control valve 14 both in the direction of the inlet side solenoid valve 2 and in the direction of the permanent hydraulic connection to each gear 4, so that in each gear 4, the two active surfaces of the piston 9 via a pressure control valve 14 with the regulated pressure of High-pressure accumulator 13 are acted upon.
  • the circuit arrangement of Figure 3 shows in addition to the circuit of Figure 2 between the pressure control valve 14 and the inlet side solenoid valve 2 for a few gear shifter 4 a connection of another return line 15, in which via another electromagnetically actuated, closed in the basic position pressure control valve 16 is a continuous control the pressure medium return from the range of the working chambers 3, which are each bounded by the second active surface of the piston 9 in the gear selector, to Vorratsbehalter 8.
  • the monitoring of the piston movement within each gear and clutch actuator 4, 5, for example by means of the illustrated pressure sensors 11, the if desired or required, can also be used for the circuit arrangements according to FIGS. 1, 2.
  • Both the two pressure control valves 14 and the two pressure control valves 16 are designed as a simple to produce, leak-free 2/2 way proportional valve in poppet design.
  • the circuit arrangement according to FIG. 4 additionally includes upstream of the solenoid valve 2 inserted into the high-pressure line 1 an electromagnetically operable isolating valve 21 in the high-pressure line 1 in the normal position, in order to separate, if desired or required, both hydraulic circuits for the gear regulators 4 of the gears 1, 3 , 5, 7 and the gears 2, 4, ⁇ , R to achieve.
  • the high-pressure line 1 branches downstream of the separating valve 21 both in the direction of the inlet-side solenoid valve 2 and in the direction of permanent hydraulic connection to each gear 4, so that in each gear 4, the two active surfaces of the piston 9 via the one the two separating valves 21 are acted upon by the regulated pressure of the high-pressure accumulator 13.
  • the circuit arrangements according to FIGS. 1 to 4 are preferably suitable for actuating an automated manual transmission which is designed as a six-speed or seven-speed transmission.
  • the high-pressure as well as the return lines 1, 6 branch for this purpose on the already mentioned four gear shifter 4 and the two clutch plates 5, wherein the branching of the high-pressure lines 1 for even and odd gear ratios of the gear 4 and on the gear actuators 4 assigned after even and odd gear stages split two clutch plates 5 takes place.
  • the first gear wheel 4 has the first and third gears
  • the second gear 4 the fifth (and according to FIG. 4 additionally the seventh) gear
  • the third gear 4 the second and fourth gear
  • the fourth gear 4 the sixth gear (and according to FIG. 4, the reverse gear) is assigned.
  • the first and second gear shifter 4 which has the odd gear ratios
  • the first clutch plate 5 is assigned functionally
  • the third and fourth gear plate 4 which has the even gear stages, cooperating with the second clutch plate 5.
  • the engaged clutch is one of two gears in the power flow of the transmission, depending on which of the two cooperating with the activated clutch plate 5 gear selector 4 is now hydraulically actuated via its associated inlet-side solenoid valve 2.
  • the other provided for the next higher or lower gear ratio gear selector 4 selects the next higher or lower gear already for subsequent load transfer, so that it can be switched without delay interruption by means of the associated clutch actuator 5 at the time of gear change without delay in the power flow.
  • the preselection and the switching of a gear is therefore always in response to the electrohydraulically initiated position of the piston 9 in the gear and clutch plates 4, 5, which are usually engaged with shift forks and Kupplungsaus Wegern in the transmission.
  • This circuit allows automated operation of all gears with extremely low switching times and without a traction interruption, so that the proposed multi-step transmission in conjunction with a dual clutch with significantly reduced design effort as well as a conventional automatic transmission can be operated as a power shift transmission.
  • the fourth, provided for the sixth gear gear 4 can be eliminated with the associated solenoid valves in the case of application of the invention to a five-speed transmission inevitably, resulting in a further simplification of the circuitry for the automated transmission would result.
  • the reverse gear R is provided on the second gear plate 4, which also operates the fifth gear

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schaltungsanordnung, insbesondere zur Betätigung eines Kraftfahrzeuggetriebes, mit einer Pumpe (17), mit einer an einem Hochdruckspeicher (13) angeschlossenen Hochdruckleitung (1), die über ein Elektromagnetventil (2) an wenigstens einem hydraulisch beaufschlagten Gang­und/oder einem Kupplungssteller (4, 5) angeschlossen ist, sowie mit einer Rücklaufleitung (6) zur Verbindung des Gang- und/oder Kupplungsstellers (4, 5) mit dem Vorratsbehälter (8). Das in der Hochdruckleitung (1) eingesetzte Elektromagnetventil (2) ist als 2/2-Wegeventil in Sitzventilbauweise ausgeführt, das in der Grundstellung des Elektromagnetventils (2) die Verbindung der Hochdruckleitung (1) mit einer Arbeitskammer (3) des Gang- und/oder Kupplungsstellers (4, 5) trennt.

Description

Hydraulische Schaltungsanordnung
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schaltungsanordnung für ein Kraftfahrzeuggetriebe, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine hydraulische Schaltungsanordnung der gattungsbildenden Art zur Betätigung eines automatisierten Schaltgetriebes in einem Kraftfahrzeug ist bereits aus der Sonderausgabe von ATZ und MTZ, Mai 2002, „Die neue Mercedes-Benz E-KlasseN Seite 134, Bild 1 bekannt. Die Schaltungsanordnung weist eine Pumpe auf, die mit ihrer Saugseite an einen Vorratsbehalter und mit ihrer Druckseite an einen Hochdruckspeicher angeschlossen ist. Vom Hochdruckspeicher führen einzelne Zweige einer -Hochdruckleitung über mehrere proportional regelbare Elektromagnetventile zu einem Gangsteller als auch zu einem Kupplungssteller. Zur Betätigung des Gangstellers, der durch einen Kolben innerhalb eines Hydraulikzylinders in zwei Kammern unterteilt ist, bedarf es zweier 3/2- egevenbile, um den Kolben zwecks Gangwechsel in die eine oder andere Richtung zu bewegen. In der deaktivierten Stellung sind beide Kammern über die beiden Elektromagnetventile drucklos an einer Rücklaufleitung angeschlossen, die zum Vorratsbehalter führt. Verharrt der Gangsteller drucklos, so muss zur Aktivierung des Gangstellers zunächst ein gewisser Druckaufbau in einer der Kammern geleistet werden, der sich auf die Systemdynamik nachteilig auswirken kann. Eines der beiden 3/2-Wegeventile ist dementsprechend anzusteuern. Ferner ist aus der ATZ 2/2003, Jahrgang 105, Seiten 112, 113 der prinzipielle Aufbau eines Doppelkupplungsgetriebe beschrieben, das eine geeignete hydraulische Schaltungsanordnung zur automatisierten Betätigung der beiden Kupplungen und der einzelnen Gangstufen benötigt. Eine weitere konstruktive Ausführungsvariante für ein Doppelkupplungsgetriebe ist auf den Seiten 122 bis 126 in o.g. Zeitschrift beschrieben.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hydraulische Schaltungsanordnung der angegebenen Art derart zu verbessern, dass mit möglichst einfachen, funktionssicheren und reaktionsschnellen Mitteln eine automatisierte Gangwahl und Kupplungsbetätigung in einem Schaltgetriebe gewährleistet ist, wobei die Schaltungsanordnung auch uneingeschränkt für den Betrieb eines Doppelkupplungsgetriebes geeignet sein soll .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine hydraulische Schaltungsanordnung der angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor und werden anhand der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert .
Es zeigen:
Figur 1 in einer ersten Ausführungsform der Erfindung eine hydraulische Schaltungsanordnung für ein automatisiertes Schaltgetriebe mit 12 Elektromagnetventilen zur Betätigung von Gang- und Kupplungsstellern, Figur 2 in einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform eine Erweiterung der hydraulischen Schaltungsanordnung nach Figur 1 um zwei zusätzliche Druckregelventile in der Hochdruckversorgung,
Figur 3 eine Ausgestaltung der Schaltungsanordnung nach Figur 2, die innerhalb des Druckmittelrücklaufs mit zwei weiteren Druckregelventilen versehen ist,
Figur 4 basierend auf Figur 2 eine weitere zweckmäßige Schaltungsanordnung mit analog regelbaren Elektromagnetventile zur Betätigung der Gangsteller, sowie mit digital schaltenden Trennventilen zur Trennung der beiden Hydraulikkreise .
Die in den Figuren 1 bis 4 abgebildeten hydraulischen Schaltungsanordnungen sind hinsichtlich ihrem elementaren Aufbau identisch, so dass nachfolgend zunächst eine allgemeine Beschreibung aller identischer Merkmale für die drei abgebildeten Schaltungsanordnungen erfolgt. Auf die zwischen den drei Schaltungsanordnungen bestehenden Unterschiede und damit verbundenen Besonderheiten wird im Anschluss an die Beschreibung des grundlegenden Schaltungsaufbaus Bezug genommen.
Zur Energieversorgung des automatisierten Schaltgetriebes weist jede der vier abgebildeten Schaltungsanordnungen eine elektromotorisch betriebene Pumpe 17 auf, die mit ihrer Saugseite an einen Vorratsbehalter 8 und mit ihrer Druckseite an einen Hochdruckspeicher 13 angeschlossen ist. Der Ladezustand des Hochdruckspeichers 13 wird mittels eines Drucksensors 10 überwacht, der an einer Hochdruckleitung 1 angeschlossen ist. Zwischen der Pumpe 17 und dem Hochdruckspeicher 13 befindet sich ein Leitungspfad, an dem ein Druckbegrenzungsventil 18 angeschlossen ist, das über ein Rückschlagventil 19 als auch über einen Filter 20 mit dem Vorratsbehalter 8 in Verbindung steht. Stromabwärts zum Hochdruckspeicher 13 teilt sich die Hochdruckleitung 1 am Punkt A auf zunächst zwei separate Hochdruckzweige auf, wovon jeder der beiden Hochdruckzweige wiederum Unterzweige aufweist, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel über sechs einlassseitige Elektromagnetventile 2 an vier Gangsteller 4 und einem paar Kupplungssteller 5 angeschlossen sind, die somit über die Elektromagnetventile 2 mit dem Hochdruckspeicher 13 verbindbar sind. Zur Verbindung der Gang- und Kupplungssteller 4, 5 mit dem Vorratsbehalter 8 ist jeder Gang- und Kupplungssteller 4, 5 mit einer verzweigten Rücklauflei- tung 6 verbunden.
Die Erfindung sieht vor, dass jedes in der Hochdruckleitung 1 eingesetzte Elektromagnetventil 2 als 2/2-Wegeventil in Sitzventilbauweise ausgeführt ist, das in seiner Grundstellung die Verbindung der Hochdruckleitung 1 mit den Arbeitskammern 3 der Gang- und Kupplungssteller 4, 5 trennt. Die vorgeschlagenen 2/2-Wegesitzventile zeichnen sich durch eine besonders leckagesichere, kostengünstige und kleine Bauweise aus. Dies ist gerade dann von Bedeutung, wenn innerhalb jedes Gang- und Kupplungsstellers 4, 5 ein definierter hydraulischer Druck eingehalten werden muss.
In den Fig. 1-3 sind die Elektromagnetventile 2 in der einfachsten Form als binär schaltende Ventile ausgeführt, während in Fig. 4 die Elektromagnetventile 2 ausschließlich a- nalog regelbare Sitzventile zur Anwendung gelangen.
Zur Gewährleistung einer möglichst hohen Systemdynamik ist die Schaltungsanordnung derart ausgestaltet, dass die Arbeitskammer 3 eines jeden Gangstellers 4 mit einem definier- ten Vordruck hydraulisch beaufschlagt ist.
Zwecks präziser Druckeinstellung in der Arbeitskammer 3 eines jeden Gangstellers 4 ist in den mit den Gangstellern verbundenen Zweigen der Rücklaufleitung 6 jeweils ein weiteres auslassseitiges Elektromagnetventil 7 eingesetzt, das ebenso wie die in der Hochdruckleitung 1 angeordneten Elektromagnetventile 2 vorteilhaft als 2/2-Wegeventil in Sitzventilbauweise ausgeführt ist. Abhängig von der gewählten Schaltstellung der einlassseitigen und auslassseitigen E- lektromagnetventile 2, 7 lässt sich die hydraulisch initiierte Stellbewegung für jeden Gangsteller 4 präzise variieren.
In den Fig. 1-3 sind die Elektromagnetventile 7 in der einfachsten Form als binär schaltende Ventile ausgeführt, während in Fig. 4 die Elektromagnetventile 7 ausschließlich als analog regelbare Sitzventile zur Anwendung gelangen.
In der Grundstellung der ein- und auslassseitigen Elektromagnetventile 2, 7 sind die Arbeitskammern 3 der Gang- und Kupplungssteller 4, 5 vom Vorratsbehalter 8 und dem Hochdruckspeicher getrennt, so dass die Gang- und Kupplungssteller 4, 5 in der abgebildeten Neutralstellung verharren.
Jeder Gangsteller 4 ist als doppelwirkender Zylinder ausgeführt, in dessen Arbeitskammer 3 ein hydraulisch beaufschlagter Kolben 9 eingesetzt ist, dessen Stellbewegung mittels eines Wegsensors 10 und/oder auch durch einen Drucksensor 11 überwacht wird. Eine erste, abbildungsgemäß im linken Bereich der Arbeitskammer 3 vorgesehene Wirkfläche des Kolbens 9 ist somit jeweils über eines der in der Hochdruckleitung 1 eingesetzten Elektromagnetventile 2 vom Druck der Hochdruckleitung 1 beaufschlagbar oder über ein auslasssei- - β
tiges Elektromagnetventil 7 mit dem Vorratsbehalter 8 verbindbar, während eine von der ersten Wirkfläche abgekehrte zweite Wirkfläche des Kolbens 9 unter Umgehung des jeweiligen Elektromagnetventils 2 permanent dem hydraulischen Druck in der Hochdruckleitung 1 ausgesetzt ist. Somit ist durch die gewählte Schaltungsanordnung eine möglichst hohen Systemdynamik gewährleistet, da beide Kolbenwirkflächen innerhalb der Arbeitskammer eines jeden Gangstellers 4 entweder ventilgesteuert oder direkt dem Druck des Hochdruckspeichers ausgesetzt sind. Dies schließt jedoch nicht aus, auch in den Verzweigungen der Hochdruckleitung 1, welche permanent den Hochdruckspeicher 13 mit den Gangsteller 4 verbinden, zur Beeinflussung der Volumenströme ein Elektromagnetventil anzuordnen .
Hingegen sind die beiden Kupplungssteller 5 als einfachwirkende Zylinder äußerst kostengünstig ausgeführt, in deren Arbeitskammern 3 jeweils ein dem hydraulischen Druck in der Hochdruckleitung 1 ausgesetzter Kolben 9 angeordnet ist, der abbildungsgemäß auf seiner linken Wirkfläche über ein ein- lassseitiges, proportional regelbares Elektromagnetventil 2 mit dem Druck des Hochdruckspeichers beaufschlagbar oder ü- ber ein auslassseitiges, gleichfalls proprtional regelbares Elektromagnetventil 7 mit dem Vorratsbehalter 8 verbindbar ist. Auch die Elektromagnetventile 2, 7 des Kupplungsstel- lers sind vorteilhaft als 2/2-Wegesitzventile ausgeführt. Die Position des Kolbens 9 im Kupplungssteller 5 wird ebenso wie der Gangsteller 4 mittels eines Weg- und/oder Drucksensors 10, 11 überwacht.
Um auf möglichst einfache Weise nach einer hydraulischen Betätigung eines der beiden Kupplungssteller 5 eine Rückstellung des Kolbens 9 in die Ausgangsposition zu gewährleisten, wirkt gemäß den Fig. 1-3 eine dem Hydraulikdruck entgegenge- richtete Rückstellfeder 12 auf die rechte Wirkfläche des Kolbens 9. Diese Rückstellfeder 12 entfällt im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4, da deren Funktion in Fig. 4 durch eine in jedem Kupplungssteller 5 integrierte Lamellenfeder wahrgenommen wird.
Das einlassseitige Elektromagnetventil 2, welches sich jeweils zwischen dem Hochdruckspeicher 13 und dem Kupplungssteller 5 in der Hochdruckleitung 1 befindet, als auch das auslassseitige Elektromagnetventil 7, welches sich zwischen dem Vorratsbehalter 8 und dem Kupplungssteller 5 in die Rücklaufleitung 6 befindet, gewährleisten infolge ihrer Proportionalfunktion eine feinfühligen Regelung der Kolbenstellbewegung zum Zwecke der zum Gangwechsel erforderlichen Kupplungsbetätigung .
Ergänzend zu der bisherigen Beschreibung der in den Fig. 1 bis 4 offenbarten elementaren Schaltungsanordnung wird nachfolgend auf die zusätzlichen Merkmale und die Besonderheiten der Schaltungsanordnungen nach Fig. 2, 3 und 4 Bezug genommen.
Die Schaltungsanordnung nach Figur 2 beinhaltet zusätzlich stromaufwärts zu dem in die Hochdruckleitung 1 eingesetzten Elektromagnetventil 2 ein elektromagnetisch betätigbares, in Grundstellung stromlos geöffnetes Druckregelventil 14 in der Hochdruckleitung 1, um bei Wunsch oder Bedarf eine feinfühlige Druckregelung in jedem Gangsteller 4 zu erzielen. Hierzu verzweigt sich die Hochdruckleitung 1 stromabwärts des Druckregelventils 14 sowohl in Richtung des einlassseitigen Elektromagnetventils 2 als auch in Richtung der permanenten hydraulischen Verbindung auf jeden Gangsteller 4, so dass in jedem Gangsteller 4 die beiden Wirkflächen des Kolbens 9 ü- ber ein Druckregelventil 14 mit dem geregelten Druck des Hochdruckspeichers 13 beaufschlagt werden.
Die Schaltungsanordnung nach Figur 3 zeigt zusätzlich zur Schaltungsanordnung nach Figur 2 zwischen dem Druckregelventil 14 und dem einlassseitigen Elektromagnetventil 2 für jeweils ein paar Gangsteller 4 einen Anschluss einer weiteren Rücklaufleitung 15, in die über ein weiteres elektromagnetisch betätigbares, in Grundstellung geschlossenes Druckregelventil 16 eine stufenlose Regelung des Druckmittelrücklaufs aus dem Bereich der Arbeitskammern 3, die jeweils von der zweiten Wirkfläche des Kolbens 9 im Gangsteller begrenzt sind, zum Vorratsbehalter 8. Die Überwachung der Kolbenbewegung innerhalb jedes Gang- als auch Kupplungsstellers 4, 5 erfolgt beispielsweise mittels den abgebildeten Drucksensoren 11, die bei Wunsch oder Bedarf ebenso für die Schaltungsanordnungen nach Fig. 1, 2 verwendet werden können.
Sowohl die beiden Druckregelventile 14 als auch die beiden Druckregelventile 16 sind als einfach herzustellende, leckagefreie 2/2 Wegeproportionalventil in Sitzventilbauweise ausgeführt .
Die Schaltungsanordnung nach Figur 4 beinhaltet zusätzlich stromaufwärts zu dem in die Hochdruckleitung 1 eingesetzten Elektromagnetventil 2 ein elektromagnetisch betätigbares, in Grundstellung stromlos geschlossenes Trennventil 21 in der Hochdruckleitung 1, um bei Wunsch oder Bedarf eine Trennung beider Hydraulikkreise für die Gangsteller 4 der Gänge 1, 3, 5, 7 und der Gänge 2, 4, β, R zu erzielen. Hierzu verzweigt sich die Hochdruckleitung 1 stromabwärts des Trennventils 21 sowohl in Richtung des einlassseitigen Elektromagnetventils 2 als auch in Richtung der permanenten hydraulischen Verbindung auf jeden Gangsteller 4, so dass in jedem Gangsteller 4 die beiden Wirkflächen des Kolbens 9 über jeweils das eine der beiden Trennventile 21 mit dem geregelten Druck des Hochdruckspeichers 13 beaufschlagt werden.
Die Schaltungsanordnungen gemäß den Figuren 1 bis 4 eignen sich bevorzugt zur Betätigung eines automatisierten Schaltgetriebes, das als Sechs- oder Siebenganggetriebe ausgeführt ist. Die Hochdruck- als auch die Rücklaufleitungen 1, 6 verzweigen sich hierzu auf die bereits eingangs erwähnten vier Gangsteller 4 sowie auf die zwei Kupplungssteller 5, wobei die Verzweigung der Hochdruckleitungen 1 nach geraden und ungeraden Gangstufen der Gangsteller 4 und auf die den Gangstellern 4 zugeordneten, nach geraden und ungeraden Gangstufen aufgeteilten beiden Kupplungsstellern 5 erfolgt.
Betrachtet man von links nach rechts in den Figuren 1-4 die den vier Gangstellern 4 zugeordneten sechs bzw. sieben Gangstufen, so ergibt sich, dass dem ersten Gangsteller 4 die erste und dritte Gangstufe, dem zweiten Gangsteller 4 die fünfte (und nach Fig.4 zusätzlich die siebte) Gangstufe, dem dritten Gangsteller 4 die zweite und vierte Gangstufe und schließlich dem vierten Gangsteller 4 die sechste Gangstufe (und nach Fig. 4 der Rückwärtsgang) zugeordnet ist. Dem ersten und zweiten Gangsteller 4, der die ungeraden Gangstufen aufweist, ist der erste Kupplungssteller 5 funktional zugeordnet, während der dritte und vierte Gangsteller 4, der die geraden Gangstufen aufweist, mit dem zweiten Kupplungssteller 5 zusammenwirkt.
Im F hrbetrieb des Kraftfahrzeugs ist einerseits immer einer der beiden Kupplungssteller 5 sowie andererseits zwei der vier Gangsteller zur Schaltung sowie zur Vorwahl eines geraden und ungeraden Gangs vom Druck des Hochdruckspeichers 13 betätigt, wozu die dem jeweils aktivierten Kupplungs- und Gangsteller 4, 5 zugehörigen einlassseitigen Elektromagnet- ventile 2 geöffnet sind. Folglich ermöglicht das dem aktivierten Kupplungssteller 5 zugeordnete einlassseitigen E- lektromagnetventil 2, dass jeweils der vom Hochdruck beaufschlagte Kolben 9 des Kupplungsstellers eine der beiden zwischen dem Getriebe und dem Fahrzeugmotor angeordneten Kupplungen einrückt und eingerückt hält. Infolge der eingerückten Kupplung befindet sich einer von zwei Getriebegänge im Leistungsfluss des Getriebes, je nachdem welcher der beiden mit dem aktivierten Kupplungssteller 5 zusammenwirkende Gangsteller 4 nunmehr über das ihm zugeordnete einlassseiti- ge Elektromagnetventil 2 hydraulisch betätigt ist. Der andere, für die nächst höhere oder niedrigere Gangstufe vorgesehene Gangsteller 4 wählt den nächst höheren oder niedrigere Gang bereits zur nachfolgenden Lastübernahme vor, so dass dieser ohne Zugkraftunterbrechung mittels des zugehörigen Kupplungsstellers 5 zum Zeitpunkt des Gangwechsels verzögerungsfrei in den Leistungsfluss geschaltet werden kann. Die Vorwahl als auch das Schalten eines Ganges erfolgt demnach immer in Abhängigkeit von der elektrohydraulisch initiierten Stellung der Kolben 9 im Gang- und Kupplungssteller 4, 5, die in der Regel mit Schaltgabeln und Kupplungsausrückern im Getriebe im Eingriff stehen. Der für den Gang- als auch Kupplungswechsel erforderliche Druckabbau in den Arbeitskammern 3 erfolgt durch das Öffnen der den Gang- und Kupplungs- stellern 4, 5 zugehörigen auslassseitigen Elektromagnetventilen 7, nachdem die einlassseitigen Elektromagnetventile 2 geschlossen sind. Auf die komfortbetonten Vorteile der Verwendung der Druckregelventile 14, 16 in der Hochdruck- und Rücklaufleitung 1, 6 wurde bereits eingangs hingewiesen.
Diese Schaltungsanordnung ermöglicht eine automatisierte Betätigung aller Gänge mit äußerst geringen Schaltzeiten und ohne eine Zugkraftunterbrechung, so dass das vorgeschlagene Stufengetriebe in Verbindung mit einer Doppelkupplung mit erheblich verringertem konstruktivem Aufwand ebenso wie ein konventionelles Automatikgetriebe als Lastschaltgetriebe betätigt werden kann.
Der vierte, für den sechsten Gang vorgesehene Gangsteller 4 kann mit den zugehörigen Elektromagnetventilen im Falle einer Anwendung der Erfindung auf ein Fünfganggetriebe zwangsläufig entfallen, wodurch sich eine weitere Vereinfachung der Schaltungsanordnung für das automatisierte Schaltgetriebe ergeben würde. Für ein Fünfganggetriebe ist sodann der Rückwärtsgang R am zweiten Gangsteller 4 vorgesehen, der außerdem den fünften Gang betätigt
Bezugs zeichenliste
1 Hochdruckleitung
2 Elektromagnetventil
3 Arbeitskammer
4 Gangsteller
5 Kupplungssteller
6 Rücklaufleitung
7 Elektromagnetventil
8 Vorratsbehalter
9 Kolben
10 Drucksensor
11 Wegsensor
12 Rückstellfeder
13 Hochdruckspeicher
14 Druckregelventil
15 Rücklaufleitung
16 Druckregelventil
17 Pumpe
18 Druckbegrenzungsventil
19 Rückschlagventil
20 Filter
21 Trennventil

Claims

Patentansprüche
1. Hydraulische Schaltungsanordnung für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einer Pumpe, die mit ihrer Saugseite an einen Vorratsbehalter und mit ihrer Druckseite an einen Hochdruckspeicher angeschlossen ist, mit einer am Hochdruckspeicher angeschlossenen Hochdruckleitung, die ü- ber ein Elektromagnetventil an wenigstens einem hydraulisch beaufschlagten Gang- und/oder einem Kupplungssteller angeschlossen ist, sowie mit einer Rücklaufleitung zur Verbindung des Gang- und/oder Kupplungsstellers mit dem Vorratsbehalter, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Hochdruckleitung (1) eingesetzte Elektromagnetventil (2) als 2/2-Wegeventil in Sitzventilbauweise ausgeführt ist, das in seiner Grundstellung die Verbindung der Hochdruckleitung (1) mit einer Arbeitskammer (3) des Gang- und/oder Kupplungsstellers (4, 5) trennt, wobei die Arbeitskammer (3) des Gangstellers (4) in der geschlossenen Grundstellung des Elektromagnetventils (2) vorzugsweise mit einem definierten Vordruck hydraulisch beaufschlagt ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rücklaufleitung (6) ein weiteres Elektromagnetventil (7) eingesetzt ist, das als 2/2- Wegeventil in Sitzventilbauweise ausgeführt ist, wobei in der Grundstellung des Elektromagnetventils (7) die zwischen der Arbeitskammer (3) des Gang- und/oder Kupplungsstellers (4, 5) und dem Vorratsbehalter (8) bestehende Verbindung der Rücklaufleitung (6) getrennt ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gangsteller (4) als doppelwir- kender Zylinder ausgeführt ist, in dessen Arbeitskammer (3) ein hydraulisch beaufschlagter Kolben (9) eingesetzt ist, dessen Stellbewegung mittels eines Weg- und/oder Drucksensors (10, 11) überwacht ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Wirkfläche des Kolbens (9) über das in der Hochdruckleitung (1) eingesetzte Elektromagnetventil (2) vom Druck der Hochdruckleitung (1) beaufschlagbar ist, und dass eine zur ersten Wirkfläche abgekehrte zweite Wirkfläche des Kolbens (9) unter Umgehung des Elektromagnetventils (2) direkt dem hydraulischen Druck in der Hochdruckleitung (1) ausgesetzt ist.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungssteller (5) als einfachwirkender Zylinder ausgeführt ist, in dessen Arbeitskammer (3) ein dem hydraulischen Druck in der Hochdruckleitung (1) ausgesetzter Kolben (9) angeordnet ist, dessen Stellbewegung mittels eines Weg- und/oder Drucksensors (10, 11) überwacht ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellbewegung des Kolbens (9) durch eine dem Hydraulikdruck entgegenwirkende Rückstellfeder (12) oder durch eine im Kupplungssteller (5) eingebaute Lamellenfeder erfolgt.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektromagnetventil (2) , welches zwischen dem Hochdruckspeicher (13) und dem Kupplungssteller (5) in die Hochdruckleitung (1) eingesetzt ist, als proportional regelbares 2/2-Wegeventil ausgeführt ist.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektromagnetventil (7) , welches zwischen dem Vorratsbehalter (8) und dem Kupplungssteller (5) in die Rücklaufleitung (6) eingesetzt ist, als proportional regelbares 2/2-Wegeventil ausgeführt ist.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts zu dem in die Hochdruckleitung (1) eingesetzten Elektromagnetventil (2) ein elektromagnetisch betätigbares, in Grundstellung stromlos geöffnetes Druckregelventil (14) in der Hochdruckleitung (1) angeordnet ist.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hochdruckleitung (1) zwischen dem Elektromagnetventil (2) und dem Druckregelventil (14) in den Bereich der Arbeitskammer fortsetzt, welcher von der zweiten Wirkfläche des Kolbens (9) im Gangsteller (4) begrenzt ist.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Druckregelventil (14) und der zur zweiten Wirkfläche des Kolbens (9) im Gangsteller (4) führenden Verbindung der Hochdruckleitung (1) eine weitere Rücklaufleitung (15) angeschlossen ist, die über ein weiteres elektromagnetisch betätigbares, in Grundstellung geschlossenes Druckregelventil (16) zum Vorratsbehalter (8) führt.
2. Schaltungsanordnung zur Betätigung eines automatisierten Schaltgetriebes, insbesondere für ein Fünf-, Sechs oder Siebenganggetriebe, nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruck- als auch die Rücklaufleitung (1, 6) auf drei oder vier Gangsteller (4) und zwei Kupplungssteller (5) verzweigt ist, wobei die Verzweigung der Hochdruckleitung (1) nach geraden und ungeraden Gangstufen der Gangsteller (4) und der zur Betätigung der Gangsteller (4) zugehörigen Kupplungssteller (5) erfolgt.
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