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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 elektronisch-hydraulischen 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 elektrisch 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 getriebesteuerungsseitige 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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Aus der
DE 697 02 328 T2 ist ein hydraulisches Steuersystem eines Automatikgetriebes mit einem Doppelkupplungssystem bekannt. Das Doppelkupplungssystem umfasst zwei Kupplungen, die über ein Umschaltventil mit Kupplungssteuerdrücken beaufschlagbar sind. Das Umschaltventil ist mit einem ersten Kolbenventil und mit einem zweiten Kolbenventil ausgeführt. Das erste Kolbenventil bzw. dessen Ventilschieber, der in einem Ventilgehäuse des Umschaltventils längsbeweglich geführt ist, ist über eine Feder in Richtung des Ventilschiebers des zweiten Kolbenventils angefedert. Der Ventilschieber des zweiten Kolbenventils, der ebenfalls im Ventilgehäuse längsverschieblich geführt ist, ist über eine Feder in Richtung des Ventilschiebers des ersten Kolbenventils angefedert.
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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.
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Der Hauptschaltkolben und der Zusatzschaltkolben befinden sich im Bereich einander zugewandter Stirnflächen in Anlage, wenn der Hauptschaltkolben in seiner ersten Schaltstellung und auch der Zusatzschaltkolben in seiner ersten Schaltstellung angeordnet ist. Zudem befinden sich der Hauptschaltkolben und der Zusatzschaltkolben sich im Bereich der einander zugewandter Stirnflächen in Anlage, wenn der Hauptschaltkolben in seiner zweiten Schaltstellung und auch der der Zusatzschaltkolben in seiner zweiten Schaltstellung angeordnet ist. Darüber hinaus sind der Hauptschaltkolben und der Zusatzschaltkolben im Bereich ihrer zugewandten Stirnflächen zueinander beabstandet, wenn der Hauptschaltkolben in der zweiten Schaltstellung und der Zusatzschaltkolben gleichzeitig in seiner ersten Schaltstellung angeordnet ist.
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Der Zusatzschaltkolben ist über einen Arbeitsraum in Richtung seiner zweiten Schaltstellung mit dem Druck eines Kupplungsraumes eines zur Darstellung einer Übersetzung in den Kraftfluss zuzuschaltenden Schaltelementes beaufschlagbar.
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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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Zusätzlich steht die Positionsventileinrichtung mit einer als Druckregelventil ausgeführten Ventileinrichtung in Wirkverbindung, die mit einem Ventilschieber ausgebildet ist, der längsverschieblich in einem Ventilgehäuse angeordnet und über eine Federeinrichtung in Richtung einer ersten Endstellung angefedert ist. Ein im Bereich einer Steuerzunge an der Positionsventileinrichtung anliegender Systemdruck liegt in der zweiten Schaltstellung des Hauptschaltkolbens an einer Steuerzunge der Ventileinrichtung anliegt. Der an der Steuerzunge der Ventileinrichtung anliegende Systemdruck ist in Abhängigkeit eines Ansteuerdruckes, der der Federkraft der Federeinheit entgegenwirkend am Ventilschieber der Ventileinrichtung anlegbar ist, über die Ventileinrichtung als Versorgungsdruck am Schaltelement anlegbar.
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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:
- 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;
- 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer 1 entsprechenden Darstellung und
- 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 Ventileinrichtung 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 Umschaltetement 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 „Parten“ 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 Notschaltventil 22 über die mit der fünften Steuerzunge 224 verbundene sechste Steuerzunge 225 und ein als Kugel-Ventil ausgebildetes Oder-Ventil 25 beaufschlagbar ist.
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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 Zusatzschaltkolben 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.
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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.
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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.
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Des Weiteren ist bei einem Schaltgerät eines Automatgetriebes mit e-lektrifiziertem 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.
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Bezugszeichenliste
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- 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
