DE102006003517A1

DE102006003517A1 - Hydraulische Steuereinrichtung und Verfahren zur Ansteuerung zweier Aktuatoren

Info

Publication number: DE102006003517A1
Application number: DE102006003517A
Authority: DE
Inventors: Günter Dr. Ebinger; Michael Schäfer; Tobias Gröpper; Artur Wirch; Michael Jung
Original assignee: BorgWarner Inc; Borg Warner Automotive Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2006-01-24
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2007-07-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuereinrichtung und ein Verfahren zur hydraulischen Ansteuerung eines ersten druckgesteuerten Aktuators (1) und eines zweiten druckgesteuerten Aktuators (3), insbesondere eines ersten Kupplungsaktuators (1) und eines zweiten Kupplungsaktuators (3), bei der bzw. dem sowohl der erste Aktuator (1) als auch der zweite Aktuator (3) entweder mit einem von einem ersten Proportionalventil (5), ausgehend von einem Hauptdruck (p¶Haupt¶) eingestellten ersten Betätigungsdruck (p1) oder mit einem von einem ersten Wegeventil (7) bereitgestellten zweiten Betätigungsdruck (p2) angesteuert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuereinrichtung und ein Verfahren zur hydraulischen Ansteuerung eines ersten druckgesteuerten Aktuators und eines zweiten druckgesteuerten Aktuators, insbesondere eines ersten Kupplungsaktuators und eines zweiten Kupplungsaktuators.
Die überwiegende Anzahl von Automatikgetrieben herkömmlicher Bauart weist als Anfahrelement einen sogenannten hydrodynamischen Wandler auf, um ein Kraftfahrzeug aus dem Stand in Bewegung setzen zu können. Da mittlerweile die Ansprüche der Fahrzeugführer an den Kraftstoffverbrauch und an die Fahrbarkeit erheblich gestiegen sind, wurde es erforderlich, in jedem Bewegungszustand des Kraftfahrzeugs Steuer- und/oder Regeleingriffe zuzulassen. Bei Automatikgetrieben der vorstehend beschriebenen Art war dies nur bedingt möglich. Daher wurden andere Steuerungs- und/oder Regelkonzepte für Automatikgetriebe entwickelt.
Heutige Automatikgetriebe verfügen in der Regel über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler als Anfahrelement. Daneben gibt es einige Anwendungen bei denen der Drehmomentwandler durch eine Kupplung als Anfahrelement ersetzt ist. Diese Kupplung wird hydraulisch angesteuert/geregelt und gleichzeitig hydraulisch gekühlt. Gangwechsel werden bei den gestuften Getrieben durch mehrere hydraulisch schaltbare Kupplungen oder Bremsen realisiert.

Bei einem Doppelkupplungsgetriebe neuerer Bauart werden die Funktionen Anfahren und Schalten durch zwei Kupplungen abgedeckt. Beispielhaft sei auf die in den Offenlegungsschriften DE 198 21 164 A1 oder DE 198 58 543 A1 beschriebenen Doppelkupplungsgetriebe hingewiesen. Die Kupplungsaktuatoren dieser Kupplungen werden mit Hilfe von Magnetventilen hydraulisch angesteuert. Mit diesen Magnetventilen lassen sich stufenlos beliebige Ansteuerdrücke für die Kupplungsaktuatoren einstellen.

Derartige Magnetventile sind jedoch teuer.

Bei einem weiteren Doppelkupplungsgetriebe des Standes der Technik wird anstelle eines Magnetventils ein kostengünstiges Schiebeventil eingesetzt. Nachteilig an dieser Konstruktion ist jedoch, dass das Umschalten von der einen Kupplung auf die andere mit einem deutlichen kurzzeitigen Drehmomenteinbruch und damit einer Zugkraftunterbrechung verbunden ist. Eine derartige Umschaltung genügt den Anforderungen von modernen Kraftfahrzeugen hinsichtlich Kraftstoffverbrauch und Schaltkomfort nicht mehr.

Darüber hinaus ist eine präzise Regelung jeder der beiden Kupplungen, z. B. von Mikroschlupf, nicht in ausreichendem Maße möglich.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydraulische Steuereinrichtung bzw. ein entsprechendes Verfahren zur Ansteuerung zweier druckgesteuerter Aktuatoren bereitzustellen, welche bzw. welches einfach und kostengünstig herzustellen ist, eine präzise Regelung beider Kupplungen ermöglicht und gleichzeitig beim Umschalten den Drehmomenteinbruch so gering wie möglich hält.

Diese Aufgabe wird durch die Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß vorgesehen ist eine hydraulische Steuereinrichtung zur Ansteuerung einer Doppelkupplung, insbesondere in einem automatischen Doppelkupplungsgetriebe oder einer Hybridantriebanordnung, mit einem ersten hydraulisch ansteuerbaren Aktuator für die erste Kupplung der Doppelkupplung sowie mit einem zweiten hydraulisch ansteuerbaren Aktuator für die zweite Kupplung der Doppelkupplung. Weiterhin ist ein Proportionalventil vorgesehen, welches einen Eingang aufweist, an dem ein hydraulischer Haupt- oder Systemdruck anliegt. Es weist einen Ausgang auf, an dem ein von dem Proportionalventil eingestellter erster hydraulischer Betätigungsdruck abnehmbar ist. Dieser Ausgangsdruck ist durch beliebig viele Zwischenstellungen stetig und präzise regelbar.

Weiterhin ist ein erstes Wegeventil, vorzugsweise ein elektromagnetisch gesteuertes 3/2-Wegeventil mit An-/Aus-Funktionalität vorgesehen, welches einen Eingang aufweist, an dem der hydraulische Hauptdruck anliegt und welches einen Ausgang aufweist, an dem ein zweiter hydraulischer Betätigungsdruck je nach Steuerung abnehmbar ist. Derartige 3/2-Wegeventile sind kostengünstig.

Die Verbindung zu den beiden Aktuatoren ist mittels eines zweiten Wegeventils, vorzugsweise eines 4/2-Wegeventils realisiert, das einen ersten Eingang, an dem der erste hydraulische Betätigungsdruck anliegt, sowie einen zweiten Eingang auf weist, an dem der zweite hydraulische Betätigungsdruck anliegt. Das 4/2-Wegeventil weist einen ersten bzw. zweiten Ausgang auf, der mit dem ersten bzw. zweiten Aktuator verbunden ist.

Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn der erste bzw. zweite Ausgang jeweils mit einem ersten bzw. zweiten Steuereingang des Wegeventils verbunden ist, so dass der jeweils größere der hydraulischen Betätigungsdrücke bestimmt, welche Druckwege das Wegeventil einstellt und welcher Betätigungsdruck somit jeweils an den beiden Aktuatoren anliegt. Das zweite Wegeventil kommt dadurch ohne eine elektronische Steuerung aus, sondern wird hydraulisch über den Druckunterschied an seinen beiden Arbeitsanschlüssen gesteuert.

Eine weitere Option zur Steuerung des zweiten Wegeventils, das als 4/2-Wegeventil mit Umschaltschiebefunktion ausgebildet ist, besteht darin, dass die Steuerflächen durch externe Druckbeaufschlagung gesteuert werden. Dadurch ist der Umschaltzeitpunkt frei wählbar und damit die Umschaltung besser kontrollierbar.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Proportionalventil als elektromagnetisch betätigtes Magnetventil mit variabler Stellkraft (Variable Force Solenoid; VFS) ausgebildet ist. Derartige Magnetventile zeichnen sich durch eine präzise Steuerung des Ausgangsdruckes aus.

Vorzugsweise ist das zweite Wegeventil als 4/2-Wegeventil mit Umschaltschiebefunktion ausgebildet, wobei die Umschaltschiebefunktion durch die an den Steuereingängen anliegenden Drücke steuerbar ist. Damit kann auch beim zweiten Wegeventil eine elektromagnetische Steuerung eventuell entfallen, was mit einem deutlichen Kostenvorteil verbunden ist.

Alternativ ist das zweite Wegeventil in vorteilhafter Weise als elektromagnetisch betätigtes 4/2-Wegeventil ausgebildet. Damit ist eine bessere Kontrolle möglich, da der Umschaltzeitpunkt frei wählbar ist. Das Ventil verbleibt ohne Beeinflussung durch die Eingangsdruckwerte in der gewählten Stellung. Es ist somit keine Überwachung der Ventilstellungen notwendig, da keine automatische Rückstellung durch Steuerdrücke erfolgt.

Mit weiterem Vorteil sind sowohl der erste Aktuator als auch der zweite Aktuator im drucklosen Zustand geöffnet ist.

Insbesondere zur Ansteuerung zweier Kupplungsaktuatoren einer Doppelkupplung für ein Automatikgetriebe (aber nicht nur für eine solche) umfasst die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur hydraulischen Ansteuerung eines ersten druckgesteuerten Aktuators und eines zweiten druckgesteuerten Aktuators, insbesondere eines ersten Kupplungsaktuators und eines zweiten Kupplungsaktuators, wird sowohl der erste Aktuator als auch der zweite Aktuator entweder mit einem von einem ersten Proportionalventil ausgehend von einem Hauptdruck eingestellten ersten Betätigungsdruck oder mit einem von einem ersten Wegeventil bereitgestellten zweiten Betätigungsdruck angesteuert. Dabei wird ein zweites Wegeventil mit dem ersten und dem zweiten Betätigungsdruck beaufschlagt, und es wird in Abhängigkeit der Differenz zwischen dem ersten Betätigungsdruck und dem zweiten Betätigungsdruck bestimmt, welcher der beiden Betätigungsdrücke jeweils dem ersten bzw. zweiten Aktuator zugeführt wird.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es insbesondere vorteilhaft, dass, wenn sich der erste Aktuator in einem mit von dem Proportionalventil gesteuerten Betätigungsdruck beaufschlagten, aktiven Zustand und sich der zweite Aktuator in einem drucklosen Zustand befindet, das erste Wegeventil zu einem ersten bestimmten Zeitpunkt in Durchflussstellung gebracht wird, wodurch sich im zweiten Aktuator der Betätigungsdruck aufbaut. Damit sind die Voraussetzungen geschaffen, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren von der ersten, aktiven Kupplung auf die zweite umgeschaltet wird.

Damit mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch von dem zweiten Aktuator, der als aktiv angenommen wird, auf den ersten, in diesem Fall inaktiven Aktuator umgeschaltet werden kann, ist es vorteilhaft, dass das erste Wegeventil zu einem ersten bestimmten Zeitpunkt in Durchflussstellung gebracht wird, wodurch sich im ersten Aktuator der Betätigungsdruck aufbaut.

Mit weiterem Vorteil läuft das erfindungsgemäße Verfahren derart ab, dass der vom Proportionalventil gesteuerte Betätigungsdruck zu einem zweiten bestimmten Zeitpunkt, der zeitlich nach dem ersten bestimmten Zeitpunkt liegt, reduziert wird. Damit wird der Druck am ersten Ausgang des zweiten Wegeventils so abgebaut, dass sich, verglichen mit dem Druck am zweiten Ausgang des Wegeventils, eine Druckdifferenz ergibt, die zur Umschaltung des zweiten Wegeventils führt.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass ein Umschaltzeitpunkt, der durch den Zeitpunkt des Umschalter des zweiten Wegeventils definiert ist, durch geeignete Wahl und Einstellung der Bauelemente der ersten und zweiten bestimmten Zeitpunkte so bestimmt werden kann, dass der Dreh momenteinbruch am ersten bzw. zweiten Aktuator so gering wie möglich ausfällt.

Die Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 einen Hydraulikschaltplan einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen hydraulischen Steuereinrichtung zur Ansteuerung eines ersten Kupplungsaktuators und eines zweiten Kupplungsaktuators einer Doppelkupplung eines Automatikgetriebes,
2 ein Steuerdiagramm der hydraulischen Steuereinrichtung gemäß der 1, sowie
3 einen Hydraulikschaltplan einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen hydraulischen Steuereinrichtung zur Ansteuerung eines ersten Kupplungsaktuators und eines zweiten Kupplungsaktuators einer Doppelkupplung eines Automatikgetriebes.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydraulischen Steuereinrichtung zur Ansteuerung eines ersten druckgesteuerten Kupplungsaktuators 1 und eines zweiten druckgesteuerten Kupplungsaktuators 3 einer Doppelkupplung eines Automatikgetriebes.
Die beiden Kupplungsaktuatoren 1, 3 sind durch einfach wirkende Zylinder symbolisiert. Sowohl der erste Kupplungsaktuator 1 als auch der zweite Kupplungsaktuator 3 sind im drucklosen Zustand geöffnet, d. h. sie sind nicht eingerückt. Ein Kolben 11 bzw. 12 ist demnach entgegen der Kraft einer Feder 13 bzw. 14 mittels eines Kupplungsbetätigungsdrucks p_K1 bzw. p_K2 in eine geschlossene Stellung verbringbar. Der Vollständigkeit halber sind Rohrenden 15, 16 gezeigt, welche mit einem offenen Hydraulikflüssigkeitsbehälter 17 verbunden sind, über die Überdrücke an den Hydraulikflüssigkeitsbehälter 17 abgegeben werden können.
Die eigentliche hydraulische Ansteuereinrichtung umfasst drei Ventile, das Proportionalventil 5, ein 3/2-Wegeventil 7 sowie ein 4/2-Wegeventil 9.
Das Proportionalventil 5 stellt das Kupplungsventil dar, d. h. das Ventil, mit dem die beiden Kupplungsaktuatoren 1 bzw. 3 präzise mit Druck angesteuert werden. Dieses Proportionalventil 5 ist in dieser Ausführungsform als elektromagnetisch stetig regelbares 3/2-Wegeventil ausgebildet und eingangsseitig an einem Eingang E₅ über die Durchflussleitung 18, in der eine Drossel 19 vorgesehen ist, mit einer Hydropumpe 20 verbunden. Ausgangsseitig (Ausgang A₅₁) besteht eine Durchflussleitungsverbindung über die Durchflussleitung 22 zum Leitungsverbindungspunkt 30, der die Steuerleitungen 24 und 25, die jeweils an der linken bzw. rechten Stirnfläche des Proportionalventils (5) anliegen, sowie die Durchflussleitung 23 mit Druck versorgt. Ein zweiter Ausgang A₅₂ ist über ein Rohrende 26 mit dem offenen Hydraulikflüssigkeitsbehälter 17 verbunden, um Drücküberschüsse abzuführen. Die Hydropumpe 20 ist eingangsseitig über eine Durchflussleitung 21 mit dem offenen Hydraulikflüssigkeitsbehälter 17 verbunden. Die Hydropumpe 20 versorgt die Durchflussleitung 27, den Leitungsverbindungspunkt 28 und die Durchflussleitungen 18 und 29 mit dem Systemdruck p_Haupt.
Dieses elektromagnetisch stetig regelbare 3/2-Wegeventil 5 stellt an seinem Ausgang A₅₁ den Druck p₁ zur Verfügung, welcher über Steuerleitungen 24 und 25 an Steuereingängen S₅₁ bzw. S₅₂ des Proportionalventils 5 anliegt. Über den stufenlos einstellbaren Elektromagneten ist der Ausgangsdruck p₁ des Proportionalventils 5 in den Durchflussleitungen 22, 23, 24 und 25 einstellbar und regelbar. Anstelle dieses 3/2-Wegeventils 5 können auch andere zur stufenlosen Regelung des Drucks p₁ geeignete, dem Fachmann bekannte Proportionalventile eingesetzt werden.
Des Weiteren weist die hydraulische Steuereinrichtung ein 3/2-Wegeventil 7 auf, das als elektromagnetisch betätigtes An-/Aus-Ventil ausgebildet ist. Derartige Ventile sind kostengünstig und einfach in der Steuerung. Ein Eingang E₇ dieses elektromagnetisch entgegen der Kraft einer Feder 31 betätigbaren 3/2-Wegeventils 7 ist über die Drossel 32 mit der Haupt-/Systemdruckleitung 18, 27, 28, 29 verbunden.
Ein erster Ausgang A₇₁ dieses elektromagnetisch betätigten 3/2-Wegeventils 7 ist in an sich üblicher Weise über eine entsprechende Durchflussleitung 34 mit einem Eingang E₉₂ des 4/2-Wegeventils 9 verbunden. Ein zweiter Ausgang A₇₂ ist über ein Rohrende 33 mit dem offenen Hydraulikflüssigkeitsbehälter 17 verbunden. Am ersten Ausgang A₇₁ liegt der Ausgangsdruck p₂ an, der gemäß der An-/Aus-Funktion des 3/2-Wegeventils 7 im Wesentlichen auf die Werte Null oder p_Haupt einstellbar ist. In der wie in 1 dargestellten Ausführungsform nimmt der Ausgangsdruck p₂ den Wert Null an, da das 3/2-Wegeventil nicht bestromt ist.
Verbunden mit den Ausgangdurchflussleitungen 23 und 34 des Proportionalventils 5 bzw. des An-/Aus-Ventils 7 ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein druckgesteuertes 4/2-Wegeventil 9 vorgesehen. An seinen Eingängen E₉₁ und E₉₂ liegen die in den Durchflussleitungen 23 bzw. 34 vorhandenen Drücke p₁ bzw. p₂ an. Ausgangsseitig weist das 4/2-Wegeventil 9 die beiden Ausgänge A₉₁ sowie A₉₂ auf, an denen die Kupplungsbetätigungsdrücke p_K1 bzw. p_K2 anliegen. Die Ausgänge A₉₁ sowie A₉₂ sind über die Leitungsverbindungspunkte 35 bzw. 36 und die Durchflussleitungen 39 bzw. 40 mit den Eingängen E₁ sowie E₂ der Kupplungsaktuatoren 1 bzw. 3 verbunden. Zusätzlich sind die Ausgänge A₉₁ sowie A₉₂ über die Leitungsverbindungspunkte 35 bzw. 36 über Steuerleitungen 37 bzw. 38 mit Steuereingängen S₉₁ bzw. S₉₂ verbunden, über welche anhand der Druckdifferenz zwischen p_K1 und p_K2 die Durchflussstellung des 4/2-Wegeventils 9 eingestellt wird. Somit ist das 4/2-Wegeventil als automatisch mittels Druckdifferenz betätigter Umschaltschieber ausgebildet und weist genau zwei Schaltpositionen auf, so dass entweder p_K1 = p₁ und p_K2 = p₂ in der einen Position (wie in 1 dargestellt) oder p_K1 = p₂ und p_K2 = p₁ in der anderen Position gilt.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen hydraulischen Steuereinrichtung nach der 1 bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Folgenden auch mittels der 2 beschrieben:
Phase I: t < t1 (Ausgangsstellung)
Zunächst wird die Ausgangslage der Steuereinrichtung gemäß der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform beschrieben. Es wird angenommen, dass der Kupplungsaktuator 1 aktiv ist, d. h. dass er mit dem Druck p_K1 beaufschlagt ist, welcher identisch mit dem Druck p₁ ist, der durch das Proportionalventil 5 gesteuert wird. Wie in 1 dargestellt befindet sich das 4/2-Wegeventil 9 in der Position, dass der Eingang E₉₁ mit dem Ausgang A₉₁ sowie der Eingang E₉₂ mit dem Ausgang A₉₂ verbunden ist (p_K1 = p₁). Die Höhe des Drucks p₁ wird durch das Proportionalventil 5 bestimmt. Wie in 2 dargestellt beträgt der Druck p₁ etwas weniger als der Haupt- oder Systemdruck p_Haupt.
In Folge dessen wird der Kupplungsaktuator 1 betätigt, weshalb an der ersten Kupplung ein Drehmoment M_K1 übertragen wird.
Das 3/2-Wegeventil (An-/Aus-Ventil) 7 befindet sich in der in 1 dargestellten Position, d. h. es wird nicht bestromt und ist damit geschlossen, wobei keine Kraft gegen die Federkraft der Feder 31 drückt. Damit ist das An-/Aus-Ventil in Aus-Stellung, d. h. der Druck p₂ am Ausgang A₇ ist, wie in 2 erkennbar, vor dem Zeitpunkt t₁ gleich Null. Durch die wie oben beschriebene Position des 4/2-Wegeventils 9 sind der Eingang E₉₂ mit dem Ausgang A₉₂ verbunden, weshalb p_K2 = p₂ = 0 gilt. Der zweite Kupplungsaktuator 3 ist damit drucklos, die zweite Kupplung ist inaktiv, d. h. das Drehmoment M_K2 ist ebenfalls gleich Null.
Phase II: t₁ < t < t_U
Zum Zeitpunkt t₁ wird das 3/2-Wegeventil 7 bestromt, d. h. es schaltet in An-Stellung, wobei die elektromagnetische Kraft voll gegen die Federkraft der Feder 31 wirkt. Damit besteht nunmehr eine Durchlassverbindung zwischen seinem Eingang E₇ und seinem ersten Ausgang A₇₁, wodurch nunmehr der Druck p₂ in der Durchflussleitung 34 auf den Druck p_Haupt ansteigt, wie in 2 durch die strichpunktierte Linie dargestellt. Durch die Durchlassverbindung im 4/2-Wegeventil 9 zwischen dem Eingang E₉₂ und dem Ausgang A₉₂ liegt der Druck p₂ auch am Ausgang A₉₂ an, weshalb p_K2 = p₂ gilt. Der Kupplungsaktuator 3 wird dadurch über den Eingang E₂ vorbefüllt, wobei der Druck p_K2 gegen die Federkraft der Feder 14 wirkt. Dadurch steigt das von der zweiten Kupplung übertragene Moment M_K2 ebenfalls an, wie durch den gepunkteten Linienverlauf in 2 dargestellt.
Zu einem Zeitpunkt t_A beginnt durch entsprechende Steuerung des Proportionalventils 5 der Druck p₁ und damit der Kupplungsdruck p_K1 zu sinken. Dieser Zeitpunkt t_A wird entsprechend der Eigenschaften der verwendeten Bauelemente so eingestellt, dass der gesamte Umschaltprozess zu einem möglichst geringen Drehmomenteinbruch bzw. zu einer möglichst geringen Zugkraftunterbrechung führt, wie nachfolgend detailliert erläutert werden wird.
Phase III: t_U < t < t₂
Der Umschaltzeitpunkt t_U ist dadurch gekennzeichnet, dass zu diesem Zeitpunkt das 4/2-Wegeventil umschaltet, d. h. dass keine Durchlassverbindung mehr von E₉₁ zu A₉₁ und E₉₂ zu A₉₂ besteht, sondern nunmehr E₉₁ mit A₉₂ sowie E₉₂ mit A₉₁ verbunden sind. Auslöser der Umschaltung ist die Differenz der Drücke p₂ und p₁, die jeweils über die Steuerleitungen 37 bzw. 38 auf den Stirnflächen des 4/2-Wegeventils wirken. Sobald der Druck p₂ den Druck p₁ um ein gewisses Maß, das der Trägheit geschuldet ist, übersteigt, schaltet das 4/2-Wegeventil wie oben beschrieben um. Es findet in den nunmehr verbundenen Durchflussleitungen 23 und 39 (über E₉₁ und A₉₂) sowie 34 und 40 ein Druckausgleich um die Hälfte der Druckdifferenz statt. Aus 2 ist ersichtlich, dass der Druck p₁ um einen Ausgleichswert ansteigt und der Druck p₂ um den im Wesentlichen selben Ausgleichswert abfällt.
Es ist anzumerken, dass der Umschaltzeitpunkt t_U nicht einem direkt von außen bestimmbaren Zeitpunkt entspricht, sondern durch die Auswahl der Eigenschaften der verwendeten Bauelemente der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung bestimmt wird. Je sensibler beispielsweise das 4/2-Wegeventil 9, also der Umschaltschieber, auf die Druckdifferenz reagiert und damit um schaltet, desto näher liegt t_U am Zeitpunkt t_A, an dem direkt von außen gesteuert der Druck p₁ zu sinken beginnt.
Durch den Druckanstieg von p₂ während der oben beschriebenen Phase II wird am zweiten Kupplungsaktuator 3 zum Umschaltzeitpunkt t_U bereits ein Drehmoment M_K2 übertragen, das vom Betrag her etwas höher ist als das Drehmoment M_K1. Die zweite Kupplung ist damit zum Umschaltzeitpunkt t_U ebenfalls aktiv. Durch das hohe Druckniveau fällt der Drehmomenteinbruch bei der Umschaltung sehr gering aus. Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass hier durch geeignete Wahl der Bauelemente eine Vielzahl von Einstellungsmöglichkeiten besteht, um den Drehmomenteinbruch sowie die Zeitdauern des Druckabfalls von p₁ bis zum Umschaltzeitpunkt t_U und dergleichen zu steuern.
Ab dem Umschaltzeitpunkt t_U wird der zweite Kupplungsaktuator 3 nicht mehr vom Ausgangsdruck p₂ des 3/2-Wegeventils (An-/Aus-Ventils) 7, sondern vom Ausgangsdruck p1 des Proportionalventils 5 gesteuert. In 2 ist dargestellt, dass ab dem Umschaltzeitpunkt t_U der zweite Kupplungsaktuator 3 mit einem konstanten Druck p₁ angesteuert wird und dabei die zweite Kupplung aktiv bleibt.
Der erste Kupplungsaktuator 1 wird ab dem Umschaltzeitpunkt t_U nicht mehr vom Ausgangsdruck p₁ des Proportionalventils 5, sondern vom Ausgangsdruck p₂ des 3/2-Wegeventils (An-/Aus-Ventils) 7 gesteuert. Durch den geringen Abfall des Drucks und damit des Drehmoments an der ersten Kupplung bleibt die erste Kupplung zunächst aktiv.
Phase IV: t > t₂
Zum Zeitpunkt t₂ wird die Bestromung des 3/2-Wegeventils (An-/Aus-Ventils) 7 beendet, d. h. es schaltet unmittelbar in Aus-Stellung, wobei die gegen die Federkraft der Feder 31 wirkende elektromagnetische Kraft nicht mehr vorhanden ist. Damit besteht keine Durchlassverbindung zwischen seinem Eingang E₇₁ und seinem Ausgang A₇ mehr, wodurch nunmehr der Druck p₂ in der Durchflussleitung 34 allmählich auf Null abfällt, wie in 2 durch die strichpunktierte Linie rechts des Zeitachsenwertes t₂ dargestellt. Das von dem ersten Kupplungsaktuator 1 übertragene Drehmoment M_K1 fällt in gleicher Weise allmählich ab, wie die in 2 dargestellte gestrichelte Linie rechts des Zeitachsenwertes t₂ zeigt.
Sobald der Druck p₂ den Wert Null erreicht hat, befindet sich die Steuereinrichtung wieder in der oben beschriebenen Ausgangsstellung (Phase I), mit dem Unterschied, dass durch die andere Wegstellung des 4/2-Wegeventils 9 nicht mehr die erste, sondern die zweite Kupplung die aktive, mittels des Proportionalventils 5 präzise gesteuerte Kupplung ist.
Für die nächste Umschaltung, dann von der zweiten auf die erste Kupplung, beginnt man wieder wie in Phase II oben geschildert mit der Bestromung des 3/2-Wegeventils (An-/Aus-Ventils) 7 usw.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen hydraulischen Steuereinrichtung zur Ansteuerung eines ersten druckgesteuerten Kupplungsaktuators 1 und eines zweiten druckgesteuerten Kupplungsaktuators 3 einer Doppelkupplung eines Automatikgetriebes. Sie unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Ausführungsform durch eine andere Ausgestal tung des Wegeventils 9, wie im Nachfolgenden beschrieben wird. Ansonsten werden gleiche Bauelemente verwendet, die mit denselben Bezugszeichen wie in 1 versehen sind. Der Einfachheit halber wird deren Beschreibung hier nicht wiederholt.
Über die oben genannten Vorteile der ersten Ausführungsform hinaus bietet die zweite Ausführungsform folgende Vorteile. Durch die Verwendung des elektromagnetisch betätigbaren 4/2-Wegeventils kann die Umschaltung von außen besser kontrolliert werden, da der Umschaltzeitpunkt frei wählbar ist. Unabhängig von den an seinen Ausgängen anliegenden Drücken verbleibt das Ventil in der umgeschalteten Stellung, sofern nicht eine Umschaltung von außen angestoßen wird. Damit ist keine Überwachung der Ventilstellungen mehr notwendig, weil keine automatische Rückstellung durch Steuerdrücke erfolgt. Im Vergleich zur obigen ersten Ausführungsform ist das in der zweiten Ausführungsform zum Einsatz kommende elektromagnetisch betätigbare 4/2-Wegeventil zwar etwas teurer, aber gegenüber einem weiteren proportionalen Kupplungsventil des Standes der Technik dennoch kostengünstiger.
Die Funktionsweise der hydraulischen Steuereinrichtung der zweiten Ausführungsform wie in 3 dargestellt ist im Wesentlichen mit der oben für die erste Ausführungsform geschilderten Funktionsweise identisch. Unterschiede ergeben sich bei der Festlegung des Umschaltzeitpunkts, der nunmehr durch eine Steuerung von außen festgelegt werden kann. Gleiches ergibt sich, wenn die Steuerung des zweiten Wegeventils 9 nicht über interne Steuerdrücke, sondern über eine externe Druckbeaufschlagung der Steuerflächen angesteuert wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt. Insbesondere können durch geeignete Auswahl von Bauelementen bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung und der Steuerungsparameter beim erfindungsgemäßen Verfahren Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der durch die beigefügten Ansprüche beanspruchten Erfindung abzuweichen.
Mit der vorliegenden Erfindung wurde eine hydraulische Steuereinrichtung bzw. ein entsprechendes Verfahren zur Ansteuerung zweier druckgesteuerter Aktuatoren bereitgestellt, welche bzw. welches einfach und kostengünstig herzustellen ist, eine präzise Regelung beider Kupplungen sowie komfortable Lastschaltungen ohne Druck- bzw. Drehmomenteinbruch ermöglicht.

1: Erster Kupplungsaktuator (einfach wirkender Zylinder für Kupplung und Gangsteller einer ersten Getriebeeingangswelle)
3: Zweiter Kupplungsaktuator (einfach wirkender Zylinder für Kupplung und Gangsteller einer zweiten Getriebeeingangswelle)
5: Proportionalventil
7: erstes Wegeventil
9: zweites Wegeventil
11: einfache Kolbenstange
12: einfache Kolbenstange
13: Feder
14: Feder
15: Rohrende
16: Rohrende
17: offener Hydraulikflüssigkeitsbehälter
18: Durchflussleitung
19: viskosestabile Drosselung
20: Hydropumpe
21: Rohrende unterhalb Hydraulikflüssigkeitsspiegel
22: Durchflussleitung
23: Durchflussleitung
24: Steuerleitung
25: Steuerleitung
26: Rohrende
27: Durchflussleitung
28: Leitungsverbindung
29: Durchflussleitung
30: Leitungsverbindung
31: Feder
32: viskosestabile Drosselung
33: Rohrende
34: Durchflussleitung
35: Leitungsverbindung
36: Leitungsverbindung
37: Steuerleitung
38: Steuerleitung
39: Durchflussleitung
40: Durchflussleitung
p_Haupt: Hauptdruck
p₁: erster hydraulischer Betätigungsdruck
p₂: zweiter hydraulischer Betätigungsdruck
p_K1: erster Betätigungsdruck
p_K2: zweiter Betätigungsdruck
p: Druck
M: Drehmoment
M_K1: Drehmoment an erster Kupplung
M_K2: Drehmoment an zweiter Kupplung
t: Zeit
E₅: Eingang des Proportionalventils 5
A₅₁: erster Ausgang des Proportionalventils 5
A₅₂: zweiter Ausgang des Proportionalventils 5
S₅₁: erster Steuereingang des Proportionalventils 5
S₅₂: zweiter Steuereingang des Proportionalventils 5
E₇: Eingang des Wegeventils 7
A₇₁: erster Ausgang des Wegeventils 7
A₇₂: zweiter Ausgang des Wegeventils 7
E₉₁: erster Eingang des Wegeventils 9
E₉₂: zweiter Eingang des Wegeventils 9
A₉₁: erster Ausgang des Wegeventils 9
A₉₂: zweiter Eingang des Wegeventils 9

Claims

Hydraulische Steuereinrichtung zur Ansteuerung einer Doppelkupplung, insbesondere in einem automatischen Doppelkupplungsgetriebe oder einer Hybridantriebanordnung, a. mit einem ersten hydraulisch ansteuerbaren Aktuator (1) für die erste Kupplung der Doppelkupplung, b. mit einem zweiten hydraulisch ansteuerbaren Aktuator (3) für die zweite Kupplung der Doppelkupplung, c. mit einem Proportionalventil (5), welches einen Eingang (E₅) aufweist, an dem ein hydraulischer Hauptdruck (p_Haupt) anliegt und welches einen Ausgang (A₅₁) aufweist, an dem ein von dem Proportionalventil (5) eingestellter erster hydraulischer Betätigungsdruck (p₁) abnehmbar ist, d. mit einem ersten Wegeventil (7), welches einen Eingang (E₇) aufweist, an dem der hydraulische Hauptdruck (p_Haupt) anliegt und welches einen Ausgang (A₇₁) aufweist, an dem ein zweiter hydraulischer Betätigungsdruck (p₂) abnehmbar ist, e. mit einem zweiten Wegeventil (9), das einen ersten Eingang (E₉₁), an dem der erste hydraulische Betätigungsdruck (p₁) anliegt, einen zweiten Eingang (E₉₂), an dem der zweite hydraulische Betätigungsdruck (p₂) anliegt, einen ersten Ausgang (A₉₁), der mit dem ersten Aktuator (1) verbunden ist, sowie einen zweiten Ausgang (A₉₂) aufweist, der mit dem zweiten Aktuator (3) verbunden ist.
Hydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ausgang (A₉₂) des zweiten Wegeventils (9) mit einem ersten Steuereingang (S₉₁) des zweiten Wegeventils (9) und der erste Ausgang (A₉₁) des zweiten Wegeventils (9) einem zweiten Steuereingang (S₉₂) des zweiten Wegeventils (9) verbunden ist.
Hydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (5) als elektromagnetisch betätigtes Magnetventil mit variabler Stellkraft (Variable Force Solenoid; VFS) ausgebildet ist.
Hydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wegeventil (7) als elektromagnetisch betätigtes 3/2-Wegeventil mit An-/Aus-Funktionalität ausgebildet ist.
Hydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Wegeventil (9) als 4/2-Wegeventil mit Umschaltschiebefunktion ausgebildet ist, wobei die Umschaltschiebefunktion durch die an den Steuereingängen (S₉₁, S₉₂) anliegenden Drücke steuerbar ist.
Hydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Wegeventil (9) als elektromagnetisch betätigtes 4/2-Wegeventil ausgebildet ist.
Hydraulische Steuereinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der erste Aktuator (1) als auch der zweite Aktuator (3) im drucklosen Zustand geöffnet ist.
Verfahren zur hydraulischen Ansteuerung eines ersten druckgesteuerten Aktuators (1) und eines zweiten druckgesteuerten Aktuators (3), insbesondere eines ersten Kupplungsaktuators (1) und eines zweiten Kupplungsaktuators (3), bei dem sowohl der erste Aktuator (1) als auch der zweite Aktuator (3) a. entweder mit einem von einem ersten Proportionalventil (5) ausgehend von einem Hauptdruck (p_Haupt) eingestellten ersten Betätigungsdruck (p₁) b. oder mit einem von einem ersten Wegeventil (7) bereitgestellten zweiten Betätigungsdruck (p₂) angesteuert wird, c. wobei ein zweites Wegeventil (9) mit dem ersten und dem zweiten Betätigungsdruck (p₁, p₂) beaufschlagt wird und in Abhängigkeit der Differenz zwischen dem ersten Betätigungsdruck (p₁) und dem zweiten Betätigungsdruck (p₂) bestimmt wird, welcher der beiden Betätigungsdrücke (p₁, p₂) jeweils dem ersten bzw. zweiten Aktuator (1, 3) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn sich der erste Aktuator (1) in einem mit von dem Proportionalventil (5) gesteuerten Betätigungsdruck (p₁) beaufschlagten Zustand und sich der zweite Aktuator (3) in einem drucklosen Zustand befindet, das erste Wegeventil (7) zu einem ersten bestimmten Zeitpunkt (t₁) in Durchflussstellung gebracht wird, wodurch sich im zweiten Aktuator (3) der Betätigungsdruck (p₂) aufbaut.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenn sich der zweite Aktuator (3) in einem mit von dem Proportionalventil (5) gesteuerten Betätigungsdruck (p₁) beaufschlagten Zustand und sich der erste Aktuator (1) in einem drucklosen Zustand befindet, das erste Wegeventil (7) zu einem ersten bestimmten Zeitpunkt in Durchflussstellung gebracht wird, wodurch sich im ersten Aktuator (1) der Betätigungsdruck (p₂) aufbaut.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Proportionalventil (5) gesteuerte Betätigungsdruck (p₁) zu einem zweiten bestimmten Zeitpunkt (t_A), der zeitlich nach dem ersten bestimmten Zeitpunkt (t₁) liegt, reduziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschaltzeitpunkt (t_U), der durch den Zeitpunkt des Umschalter des zweiten Wegeventils (9) definiert ist, durch geeignete Wahl und Einstellung der Bauelemente (5, 7, 9) der ersten und zweiten bestimmten Zeitpunkte (t₁, t_A) so bestimmt wird, dass der Drehmomenteinbruch am ersten bzw. zweiten Aktuator (1, 3) so gering wie möglich ist.