DE19826068C2 - Betätigungsvorrichtung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Betätigungsvorrichtung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Ver­ fahren zur Betätigung eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges, das mit einer automa­ tisierten oder teilautomatisierten Schaltung versehen ist nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. Anspruch 7.
Es sind bereits für verschiedene Anwendungsbereiche bei Fahrzeugen automatisierte Getriebe bekannt geworden, bei denen eine Kupplung und eine Getriebebremse über eine elektronische Steuerung (ECU) beim Schaltvorgang angesteu­ ert werden, um den Schaltvorgang bei synchronen Drehzahlen der zu verbindenden Schaltelemente ablaufen zu lassen. Dazu greift die ECU sowohl in die Motorsteuerung den das Getrie­ be antreibenden Motors ein, als auch in die Getriebebremse, die zur Verzögerung einer Welle des Getriebes während des Schaltvorgangges vorgesehen ist. Ebenfalls greift die ECU beim Schaltvorgang in die Kupplungssteuerung ein, um vor dem Schaltvorgang die Drehmomentübertragung zwischen Motor und Getriebe zu unterbrechen und nach dem Schaltvorgang die Drehmomentübertragung wieder herzustellen.
Die Getriebesynchronisierung wird bei Rückschaltungen über eine aktive Motordrehzahlerhöhung und die Hochschal­ tung über eine Getriebebremse zentral für alle Gänge mit automatisierter Neutralschaltung und Zwischenkuppeln durch­ geführt.
Für automatisierte Schaltgetriebe für Fahrzeuge mit automa­ tisierter Trockenkupplung und Eingriffsmöglichkeit in die Motorsteuerung ist es daher möglich, die ansonsten üblichen Synchronisierelemente für die einzelnen Gänge entfallen zu lassen.
Die Betätigungsvorrichtung für die automatisierte Tro­ ckenkupplung läßt sich dabei elektronisch gesteuert entwe­ der pneumatisch oder elektrisch oder hydraulisch positions­ genau bewegen und gibt über einen Wegsensor die jeweilige Position als Rückmeldung aus. Die Getriebebremse wird eben­ falls in der Regel pneumatisch oder hydraulisch betätigt. Getriebebremse und Kupplungsbetätigungseinheit besitzen dabei jeweils eine eigene Ansteuerungseinheit, die Magnet­ ventilen für die Pneumatik oder Hydraulik aufweist, und einen eigenen Aktuator in Form eines Arbeitskolbens oder Elektromotors.
Das Deutsche Gebrauchsmuster G 88 06 211 beschreibt einen Antrieb für ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschi­ ne, einer damit verbundenen Fahrkupplung, die durch eine Kupplungspedal betätigbar ist, einem Wechselgetriebe und einer am Wechselgetriebe angeordneten Elektromagnetbremse zum Abbremsen der freilaufenden Massen im ausgerückten Zu­ stand der Fahrkupplung. Auch in der US 4 844 223 wird eine elektromagnetische Bremse an einem Wechselgetriebe be­ schrieben, die beim Auskuppeln der Fahrzeugkupplung und bei der Neutralstellung des Getriebes betätigt wird.
Aus der DE 29 13 859 A1 ist eine Vorrichtung zum Ab­ bremsen eines schaltbaren Getriebes bekannt geworden mit einer eine Schaltkupplung aufweisenden Kupplungswelle und einer druckbeaufschlagbaren, ein Bremseelement aufweisenden Getriebebremse, die über eine Zwangssteuerung bei einem Schaltvorgang des Getriebes automatisch zuschaltbar ist.
Schließlich offenbart die US 3 912 058 einen hydraulischen Verstellmechanismus für eine Fahrzeugkupplung und eine Kupplungsbremse, deren Kolben bei seiner Verstellung zu­ nächst die Kupplung öffnet und bei einer weiteren Verstel­ lung auch die Kupplungsbremse betätigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ausges­ taltung der Betätigungsvorrichtungen für Kupplung und Ge­ triebebremse zu vereinfachen und ein vereinfachtes Verfah­ ren der Ansteuerung der Betätigungsvorrichtungen aufzuzei­ gen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Betätigungsvorrich­ tung nach Anspruch 1. Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Analysiert man den Zeitpunkt und die Funktion der Ge­ triebebremse und der Betätigungseinheit für die Kupplung, so stellt sich heraus, daß die Getriebebremse nur betätigt wird, wenn die Kupplung vollständig geöffnet ist.
Bei automatisierten Getrieben wird während des Hochschalt­ vorganges die Kupplung geöffnet und bei eingelegtem Gang wieder geschlossen. Während der Zeitphase der geöffneten Kupplung wird die Getriebebremse betätigt, um die Drehzah­ len der zu synchronisierenden Bauteile aneinander anzuglei­ chen.
Während des Herunterschaltvorganges wird eine Drehzahlrege­ lung mit Hilfe der elektronischen Drehzahlregelung EDC des Motors vorgenommen. Dazu wird beim Schaltvorgang zunächst die Kupplung geöffnet und anschließend der bisherige Gang ausgeschaltet. Danach wird die Kupplung in der Neutralstel­ lung des Getriebes wieder geschlossen und mit Hilfe der Drehzahlregelung des Motors eine Drehzahlangleichung im Getriebe bei geschlossener Kupplung erzielt. Darauf folgt ein erneutes Öffnen der Kupplung und das anschließende Ein­ legen des neuen Ganges. Abschließend wird die Kupplung ge­ schlossen und der Schaltvorgang ist beendet.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß eine Betäti­ gungsvorrichtung gemeinsam als Betätigung des Kupplungs­ stellers und Betätigung der Getriebebremse wirkt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Betäti­ gungsvorrichtung zentral auf der Eingangswelle des Getrie­ bes angeordnet.
Dabei kann die Betätigungsvorrichtung einen von einem Fluid betätigten Kolben aufweisen, der auf die als Lamellenbremse vorgesehene Getriebebremse zur Abbremsung der Eingangswel­ lendrehzahl wirkt und der gleichzeitig die als gezogene Kupplung ausgebildete Kupplung öffnet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist die Betätigungsvorrichtung einen von einem Fluid betätigten Kolben auf, der über eine Umkehrung auf die als Lamellen­ bremse vorgesehene Getriebebremse zur Abbremsung der Eingangswellendrehzahl wirkt und und der gleichzeitig die als gedrückte Kupplung ausgebildete Kupplung öffnet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist die Betätigungsvorrichtung einen zweiarmigen Hebel auf, der auf der Eingangswelle auf die Kupplung einwirkt und der mit einer Verlängerung auf der dem Ausrückzylinder gegenüber­ liegenden Seite auf die Getriebebremse einwirkt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung zeigt, daß der Verstellweg der Kupplungsausrückung derart bemessen ist, daß ein Öffnen der Kupplung möglich ist, ohne die Getriebe­ bremse zu betätigen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die Betätigungsvorrichtung als separates Bauteil zwischen Rei­ bungskupplung und Getriebe einbaubar.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung zeigt die Betäti­ gungsvorrichtung in Form einer Zentralsynchronisierung für alle schaltbaren Gänge des Getriebes zur Angleichung der Drehzahl der miteinander zu verbindenden Bauteile. Die Be­ tätigungsvorrichtung kann als ein Modul an das Getriebe im Bereich der Eingangswelle zwischen Kupplung und Getriebe angeordnet sein. Damit läßt sich ein einfaches und bei ver­ schiedenen Getriebetypen gleichermaßen verwendbares Modul schaffen, das extern auf Funktionalität geprüft werden kann und dann bei verschiedenen Getriebetypen angeflanscht wird.
Die Ansteuerung eines Ventils mit Fluidleitungen und Verkabelung und die Betätigung der Getriebebremse in be­ kannter Form können somit entfallen. Wichtig ist bei der Ansteuerung des Betätigungsvorrichtung, daß die Kupplung auch betätigbar sein muß, ohne daß die Getriebebremse be­ nutzt wird. Für die Drehzahlerfassung der Eingangswelle wird ein Drehzahlsensor vorgesehen, der vorteilhafterweise direkt in der Betätigungsvorrichtung angeordnet ist.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläu­ tert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansteuerung von Getriebebremse und Kupplung nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine gemeinsame Ansteuerung bei gezogener Kupplung;
Fig. 3 eine gemeinsame Ansteuerung bei gedrückter Kupplung und
Fig. 4 eine gemeinsame Ansteuerung über Hebel.
Die Fig. 1 zeigt eine Betätigungsvorrichtung nach dem Stand der Technik. Ein Fahrzeuggetriebe 2 weist auf einer Eingangswelle 4 eine Reibungskupplung 6 auf. Die Reibungs­ kupplung 6 wird über ein Ausrücklager 8 bei Betätigung des Ausrückzylinders 10 ausgerückt, d. h. geöffnet. Dabei drückt ein vom Ausrückzylinder 10 betätigter Ausrückhebel 12 auf das Ausrücklager 8. Der Ausrückzylinder 10 ist mit einem Wegsensor 14 verbunden. An einer Vorgelegewelle 16 des Ge­ triebes 2 ist eine Getriebebremse 18 in Form einer Lamel­ lenbremse angeordnet. Ein Kolben 20 drückt bei Betätigung der Getriebebremse 18 auf Lamellen 22, die bei nachlassen­ dem Druck von einer in der Vorgelegewelle 16 angeordneten Rückstellfeder 24 wieder gelöst werden.
Die Getriebebremse 18 ist über eine Leitung 26 mit einem Ventil 28 verbunden. Das Ventil 28 ist als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet, das über eine Leitung 38 mit einer elektroni­ schen Steuereinrichtung (ECU) 30 verbunden ist und von die­ ser angesteuert wird. Weiter ist das Ventil 28 über eine Leitung 40 an einen Speicher 32 für das Betätigungsfluid angeschlossen. Als Betätigungsfluid kommt Luft oder Hydrau­ liköl in Betracht.
Ebenfalls über die Leitung 40 mit dem Speicher 32 ist ein Ventil 34 verbunden, das das Betätigungsfluid über eine Leitung 42 an den Ausrückzylinder 10 weitergibt, wenn es dazu von der Steuereinrichtung 30 über eine Leitung 44 ab­ gesteuert wird. Die Steuereinrichtung 30 steuert über eine Leitung 46 auch ein drittes Ventil 36 an, über das das Be­ tätigungsfluid vom Ausrückzylinder 10 über eine Leitung 48 bei der Entspannung wieder abgeführt wird. Der Wegsensor 14 ist über eine Leitung 50 mit der Steuereinrichtung 30 ver­ bunden.
In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Betätigungsvor­ richtung 52 dargestellt. Ein Fahrzeuggetriebe 2 weist auf einer Eingangswelle 4 eine gezogene Reibungskupplung 6 auf. Die Reibungskupplung 6 wird über ein Ausrücklager 8 bei Betätigung des zentralen Ausrückzylinders 54 ausgerückt, indem das Ausrücklager 8 von der Kupplungsscheibe der Rei­ bungskupplung 6 weggezogen wird. Dabei zieht der zentrale Ausrückzylinder 54 an dem Ausrücklager 8 axial in Richtung auf das Getriebe 2. Der Ausrückzylinder 54 ist mit einem Wegsensor 56 verbunden. Auf der Eingangswelle 4 ist eine Getriebebremse 58 in Form einer Lamellenbremse angeordnet. Ein Kolben 60 ist mit dem Wegsensor 56 fest verbunden und gegenüber der Eingangswelle 4 mit Dichtungen 61 und gegen­ über dem Gehäuse 62 mit Dichtungen 63 abgedichtet. Über eine Zuführung 64 wird Betätigungsfluid zum Kolben 60 ge­ führt, so daß der Kolben 60 axial entlang der Eingangswelle 4 durch das Betätigungsfluid in Richtung auf die Getriebe­ bremse 58 bewegt werden kann, wobei er bei Betätigung der Getriebebremse 58 deren Lamellen 66 zusammendrückt. Bei nachlassendem Druck wird der Kolben 60 von einer Rückstell­ feder 68 wieder von der Getriebebremse 58 gelöst und in seine Ausgangsposition zurückgeführt. Der Verstellweg des Kolbens 60 ist derart ausgelegt, daß die Reibungskupplung 6 bereits öffnet bevor der Kolben 60 die Getriebebremse 58 betätigt. Damit sind auch Kupplungsvorgänge möglich, ohne daß die Getriebebremse 58 betätigt wird, was bei Herunter­ schaltvorgängen des Getriebes 2 nicht notwendig ist. Ein Drehzahlsensor 86 ist in dem Gehäuse 62 angeordnet, um die Drehzahl der Eingangswelle 4 zu erkennen und der Steuerein­ richtung 30 zuzuleiten.
Die Zuführung 64 ist über eine Leitung 70 mit einem Ventil 72 verbunden. Das Ventil 72 ist über eine Leitung 74 mit einer elektronischen Steuereinrichtung (ECU) 30 verbun­ den und wird von dieser angesteuert. Weiter ist das Ven­ til 72 über eine Leitung 76 an einen Speicher 32 für das Betätigungsfluid angeschlossen. Als Betätigungsfluid kommt Luft oder Hydrauliköl oder Bremsflüssigkeit in Betracht. Die Steuereinrichtung 30 steuert über eine Leitung 80 auch ein zweites Ventil 82 an, über das das Betätigungsfluid vom Ausrückzylinder 54 über eine Leitung 78 bei der Entspannung wieder abgeführt wird. Die Leitung 78 kann mit der Leitung 70 zusammenfallen bzw. Zu- und Abführung des Betätigungs­ fluids kann in einer Leitung gemeinsam vorgesehen sein. Der Wegsensor 56 und der Drehzahlsensor 86 sind über eine Lei­ tung 84 mit der Steuereinrichtung 30 verbunden.
Die Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Betätigungsvor­ richtung 90, die im Gegensatz zur Fig. 2 eine anders betä­ tigte Kupplung aufweist. Das Fahrzeuggetriebe 2 weist auf der Eingangswelle 4 eine gedrückte Reibungskupplung 6 auf. Die Reibungskupplung 6 wird über ein Ausrücklager 8 bei Betätigung des Ausrückzylinders 54 ausgerückt, indem das Ausrücklager 8 in Richtung auf die Kupplungsscheibe der Reibungskupplung 6 gedrückt wird. Dabei drückt der zentra­ ler Ausrückzylinder 54 an dem Ausrücklager 8 axial in Rich­ tung weg vom Getriebe 2. Auf der Eingangswelle 4 ist eine Getriebebremse 58 in Form einer Lamellenbremse angeordnet. Eine Hülse 88 ist mit dem Lager 8 verbunden und wird von dem Ausrückzylinder 54 über das Ausrücklager 8 in Richtung auf die Reibungskupplung axial bewegt. Die Hülse 88 weist eine Kante 96 auf, die auf die Lamellen 66 der Getriebe­ bremse einwirken kann und diese zur Abbremsung der Ein­ gangswelle 4 zusammendrückt.
Ein Kolben 60 ist mit einem Wegsensor 56 fest verbun­ den. Über eine Zuführung 64 wird Betätigungsfluid zum Kol­ ben 60 geführt, so daß der Kolben 60 axial entlang der Ein­ gangswelle 4 durch das Betätigungsfluid in Richtung auf die Reibungskupplung 6 bewegt werden kann, wobei er mit Hilfe der Hülse 88 und deren Kante 96 bei Betätigung der Getrie­ bebremse 58 deren Lamellen 66 zusammendrückt. Bei nachlas­ sendem Druck wird der Kolben 60 von einer Rückstellfeder 68 und der Rückfederung der Reibungskupplung 6 wieder von der Getriebebremse 58 gelöst und in seine Ausgangsposition zu­ rückgeführt. Damit sind auch Kupplungsvorgänge möglich, ohne daß die Getriebebremse 58 betätigt wird, was bei Her­ unterschaltvorgängen des Getriebes 2 nicht notwendig ist. Ein Drehzahlsensor 86 ist in dem Gehäuse 62 angeordnet, um die Drehzahl der Eingangswelle 4 zu erkennen und der Steu­ ereinrichtung 30 zuzuleiten.
Die Fig. 4 zeigt eine veränderte Betätigungsvorrich­ tung 92 nach Fig. 1. Das Fahrzeuggetriebe 2 weist auf der Eingangswelle 4 eine Reibungskupplung 6 auf. Die Reibungs­ kupplung 6 wird über ein Ausrücklager 8 bei Betätigung des Ausrückzylinders 10 ausgerückt, d. h. geöffnet. Dabei drückt ein vom Ausrückzylinder 10 betätigter Ausrückhebel 12 auf das Ausrücklager 8. Der Ausrückzylinder 10 ist mit einem Wegsensor 14 verbunden. An einer Vorgelegewelle 16 des Ge­ triebes 2 ist eine Getriebebremse 18 in Form einer Lamel­ lenbremse angeordnet. Der Ausrückhebel 12 weist eine Ver­ längerung 94 auf, die über einen gelagerten Stift 98 auf einen Kolben 20 der Getriebebremse 18 einwirkt. Der Kol­ ben 20 drückt bei Betätigung der Getriebebremse 18 auf La­ mellen 22, die bei nachlassendem Druck von einer in der Vorgelegewelle 16 angeordneten Rückstellfeder 24 wieder gelöst wird. Auch hier ist der Verstellweg des Kolbens 20 und die Verlängerung 94 derart ausgelegt, daß die Reibungs­ kupplung 6 bereits öffnet, bevor der Stift 98 die Getriebe­ bremse 18 betätigt.
Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung ist für zentrale Kupplungsausrückungen oder adaptiv befestigte Aus­ rückzylinder mit Ausrückgabel anwendbar.
Ebenso kann die Getriebebremse auf der Antriebswelle oder einer Vorgelegewelle angeordnet werden. Anwendungsschwer­ punkte können bei PKW, BUS, NKW liegen, aber auch Sonderan­ wendungen wie beispielsweise Bahnanwendungen sind möglich.
Bezugszeichen
2
Fahrzeuggetriebe
4
Eingangswelle
6
Reibungskupplung
8
Ausrücklager
10
Ausrückzylinder
12
Ausrückhebel
14
Wegsensor
16
Vorgelegewelle
18
Getriebebremse
20
Kolben
22
Lamelle
24
Rückstellfeder
26
Leitung
28
Ventil
30
elektronischen Steuereinrichtung (ECU)
32
Speicher
34
Ventil
36
Ventil
38
Leitung
40
Leitung
42
Leitung
44
Leitung
46
Leitung
48
Leitung
50
Leitung
52
Betätigungsvorrichtung
54
Ausrückzylinder
56
Wegsensor
58
Getriebebremse
60
Kolben
61
Dichtung
62
Gehäuse
63
Dichtung
64
Zuführung
66
Lamelle
68
Rückstellfeder
70
Leitung
72
Ventil
74
Leitung
76
Leitung
78
Leitung
80
Leitung
82
Ventil
84
Leitung
86
Drehzahlsensor
88
Hülse
90
Betätigungsvorrichtung
92
Betätigungsvorrichtung
94
Verlängerung
96
Kante
98
Stift

Claims (8)

1. Betätigungsvorrichtung (52, 90, 92) für ein Getrie­ be (2) eines Kraftfahrzeuges, das mit einer automatisierten oder teilautomatisierten Schaltung versehen ist, die einen Kupplungssteller (8, 10, 54) zum Öffnen einer zwischen ei­ nem Antriebsmotor und dem Getriebe (2) angeordneten Rei­ bungskupplung (6) und eine Getriebebremse (18, 58) zur An­ gleichung der Drehzahlen von Getriebebauteilen während der Schaltvorgänge aufweist und die gemeinsam als Betätigung von Kupplungssteller (8, 54) und Betätigung der Getriebe­ bremse (18, 58) wirkt, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kupplungssteller (10, 54) mit einem Weg­ sensor (14, 56) verbunden ist und einen Verstellweg auf­ weist, der derart bemessen ist, daß die Reibungskupp­ lung (6) öffnet, ohne die Getriebebremse (18, 58) zu betä­ tigen.
2. Betätigungsvorrichtung (52) nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Betäti­ gungsvorrichtung (52) einen von einem Fluid betätigten Kol­ ben (60) aufweist, der auf die als Lamellenbremse vorgese­ hene Getriebebremse (58) zur Abbremsung der Drehzahl der Eingangswelle (4) wirkt und gleichzeitig die als gezogene Kupplung ausgebildete Reibungskupplung (6) öffnet.
3. Betätigungsvorrichtung (90) nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Betäti­ gungsvorrichtung (90) einen von einem Fluid betätigten Kol­ ben (60) aufweist, der über eine Hülse (88, 96) auf die als Lamellenbremse vorgesehene Getriebebremse (58) zur Abbrem­ sung der Drehzahl der Eingangswelle (4) wirkt und gleichzeitig die als gedrückte Kupplung ausgebildete Reibungs­ kupplung (6) öffnet.
4. Betätigungsvorrichtung (92) nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Betäti­ gungsvorrichtung (92) auf einen zweiarmigen Hebel (12, 94) einwirkt, der auf der Eingangswelle (4) auf die Reibungs­ kupplung (6) einwirkt und über eine Verlängerung (94) auf die Getriebebremse (18) einwirkt.
5. Betätigungsvorrichtung (52, 90) nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (52, 90) als separates Bau­ teil zwischen Reibungskupplung (6) und Getriebe (2) einbau­ bar ist.
6. Betätigungsvorrichtung (52, 90, 92) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (52) in Form einer Zentral­ synchronisierung für alle schaltbaren Gänge des Getriebes zur Angleichung der Drehzahl der miteinander zu verbinden­ den Bauteile vorgesehen ist.
7. Verfahren zum Betreiben einer Betätigungsvorrich­ tung (52, 90, 92) für ein Getriebe (2) eines Kraftfahrzeu­ ges, das mit einer automatisierten oder teilautomatisierten Schaltung versehen ist und mit einem Kupplungssteller (8, 54) zum Öffnen einer zwischen einem Antriebsmotor und dem Getriebe (2) angeordneten Reibungskupplung (6) und mit ei­ ner Getriebebremse (18, 58) zur Angleichung der Drehzahlen von Getriebebauteilen während der Schaltvorgänge, wobei der Kupplungssteller (8, 54) und die Betätigung der Getriebebremse (18, 58) gemeinsam von der einen Betätigungsvorrich­ tung (52, 90, 92) betätigt werden, dadurch ge­ kennzeichnet, daß durch die Betätigungsvor­ richtung (52, 90, 92) über den mit einem Wegsensor (14, 56) verbundenen Kupplungssteller (8, 54) die Reibungskupp­ lung (6) beim Herunterschaltvorgang nur so weit geöffnet wird, daß die Getriebebremse (18, 58) nicht betätigt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (52, 90, 92) zur Synchronisierung aller Gänge des Getriebes (2) als Zentralsynchronisierung verwendet wird.
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