WO2018046146A1 - Elektrohydraulisches system für die betätigung von kupplung(en) und gangsteller(n) von schaltgetrieben - Google Patents

Elektrohydraulisches system für die betätigung von kupplung(en) und gangsteller(n) von schaltgetrieben Download PDF

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WO2018046146A1
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gearbox
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Thomas Leiber
Rainer Winzer
Valentin Unterfrauner
Carsten Hecker
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Lsp Innovative Automotive Systems Gmbh
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    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/12—Detecting malfunction or potential malfunction, e.g. fail safe; Circumventing or fixing failures
    • F16H2061/1256—Detecting malfunction or potential malfunction, e.g. fail safe; Circumventing or fixing failures characterised by the parts or units where malfunctioning was assumed or detected
    • F16H2061/126—Detecting malfunction or potential malfunction, e.g. fail safe; Circumventing or fixing failures characterised by the parts or units where malfunctioning was assumed or detected the failing part is the controller
    • F16H2061/1264—Hydraulic parts of the controller, e.g. a sticking valve or clogged channel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H2063/025—Final output mechanisms for double clutch transmissions

Definitions

  • Electro-hydraulic system for the actuation of clutch (s) and gear (s) of manual transmissions
  • the present invention relates to a manual transmission, a control unit and at least one electric motor-driven piston-cylinder unit with a piston which limits at least one working space which is connected via hydraulic lines with a plurality of gearbox units of the gearbox and this adjusted, wherein the transmission units at least one Gangstellerech and at least one coupling unit.
  • DE 10 2006 038 446 AI a manual transmission with an electric motor-driven piston-cylinder unit is described, in which actuate one or two piston-cylinder units four gear actuator and two clutches.
  • the piston-cylinder unit generates the pressure needed to adjust the gear actuators and clutches, with a pressure sensor measuring the pressure generated.
  • DE 10 2006 038 446 A1 describes two possible embodiments for this purpose.
  • clutches and gear shifter are adjusted over for actuation of so-called multiplex valves by means of the piston-cylinder unit.
  • the pressure build-up and the pressure reduction via the piston-cylinder unit can take place.
  • additional outlet valves are provided, via which the pressure in the individual consumers can be lowered regulated.
  • the object of the invention is to improve the known from DE 10 2006 038 446 AI manual transmission on.
  • the displacement control of the piston which corresponds to a volume control
  • the displacement or volume control can have more than two switching positions in a simple manner, without a complex pressure control at least one manual transmission unit, as a result of the incompressibility of the hydraulic medium over a predetermined delivered volume, the respective transmission unit can be adjusted specifically in one of the possible positions .
  • the transmission units can also be adjusted accurately and quickly, and components (switching valves, seals of piston units of gear or clutch plate) are diagnosed for leakage, and hydraulic flow resistance.
  • switching valves, seals of piston units of gear or clutch plate are diagnosed for leakage, and hydraulic flow resistance.
  • a pressure control for pressure build-up and also alternatively for pressure reduction can be provided in an advantageous development for some transmission units, so that by means of the same piston-cylinder unit both a displacement or volume control and a pressure control.
  • a pressure sensor By additionally providing pressure regulation using a pressure sensor, consumers, such as e.g. the clutch can be acted upon with an exactly einregelbaren required force.
  • the pressure control can also be done without the use of a pressure sensor via targeted Kolbenweg horrung or via targeted energization of the electric motor.
  • the non-linear composition Hang between pressure and Kolbenverstellweg recorded and stored in a map. This map is used in the pressure control such that a certain distance is approached via the piston, which corresponds to a certain pressure. If the map changes due to temperature or air inclusions, it is recalibrated or recorded.
  • a torque can be regulated via the current of the electric motor.
  • the torque constant kt which represents the relationship between the torque of the electric motor and phase current
  • the electric motor are used.
  • the torque constant kt can in electric motors z. B. in production or initial commissioning are determined and is characterized in that kt changes slightly over time and essentially changes linearly only by temperature influences.
  • phase current and the supply current of the electric motor can be used.
  • a pressure estimate can be made by model.
  • a model may consist of a motor with a gear that, for example, presses or optionally pulls on a single-acting or double-acting hydraulic piston.
  • the parameters in the subunits (motor torque constant kt, gearbox efficiency and hydraulic piston cross-sectional area, friction due to seals) must either be subject to minor influences or the parameter variations adjusted at regular intervals.
  • An exact model can be realized in such a way, by the o. Parameter changes of the model are detected during operation, which affect the pressure estimation or pressure control. For example, pressure sensors that are only active in partial operation or indirect pressure calculation can be used.
  • a method for indirectly measuring the pressure across the flow of the electric romotors can be calculated from the position of the clutch piston in the slave cylinder and the acting cross-sectional area of the piston of the master cylinder, with the knowledge of the spring of the clutch release and the diameter of the clutch slave cylinder.
  • a system can be completely dispensed with a pressure transducer, which leads to significant cost savings, as pressure transmitters are primary cost drivers of hydraulic systems.
  • a pressure transducer is about 4 times more expensive than a switching valve and comparably expensive like a proportional valve.
  • the two piston surfaces can either have the same size, so that during the pre-stroke and the return stroke the same volume is conveyed with the same displacement path of the piston.
  • the piston surfaces are formed differently large, z. B. in the ratio 1.5-2: 1, so that 1.5 to 2 times the volume is promoted during the return stroke as the return stroke, so that in the forward stroke of faster volume can be promoted in terms of rapid pressure build-up and thus rapid actuation of Clutch or a quick gear operation.
  • the pressure is reduced via a solenoid valve in the reservoir and the speed-torque curve of an electric motor can thus be optimally used at a given supply voltage.
  • the volume ratio 2: 1 can be used so meaningful, in which a switching valve (31), a volume balance between two working spaces of a Doppelhubkolbens can be achieved and thus the Axialkraftbelastung is reduced to the transmission, as in the forward stroke and return stroke only half the area acts on the gear unit. This makes sense, especially at high pressures, since the axial force reduces the gear load and thus enables the use of a cost-effective plastic trapezoid spindle drive.
  • the advantage of the double-stroke piston over a continuously the pump is that the pressure generating unit must be operated only during a switching operation.
  • the following advantages can be achieved with the transmission according to the invention: a) lower weight by reducing the number of components, in particular by reducing valves, sensors, filters, pressure accumulator and pump.
  • Fig. L System structure of an automated manual transmission (AMT) with
  • Fig. La system structure of Figure 1 with Doppelhubkolben;
  • Fig. Lb an automated manual transmission with clutch, gear selector and four valves in the closed hydraulic circuit
  • Fig.2 System structure of an AMT (Automated Manual Transmission) or
  • Dual-clutch transmission with one to two clutches and four gear actuators; the coupling is adjusted in multiplex mode in the closed hydraulic circuit;
  • Fig.3 System structure of an AMT (Automated Manual Transmission) or DCT
  • Double-clutch gearbox with one to two clutches and four gear actuators, with the clutches operating via inlet and exhaust valves;
  • Fig. 3a system structure with gear actuators with double-acting piston, the piston surfaces of the Doppelhubkolbens are the same size;
  • 3b system structure with different sized piston surfaces of the Doppelhubkolbens;
  • Fig. 3c system structure as Figure 3a, but with 2/2-way valves instead of 3/2-way valves; 4a: system structure of an AMT (automated manual transmission)
  • DCT dual-clutch transmission
  • Fig. 4b system structure as Figure 4, but with only one 2/2-way valve per
  • Pressure supply unit in which a spindle is driven via an electric motor, in particular a BLC motor, whereby a piston in a pressure chamber is displaced by means of preferably a trapezoidal thread drive.
  • Fig. 1 shows a first possible embodiment of the transmission according to the invention, which is designed as an automated manual transmission.
  • an electromotive actuator unit consisting of engine 1, transmission 2 and piston-cylinder unit 3 operates a clutch 7 and two gear actuator units 10, 11, which in turn actuate a gear actuator mechanism 12, 13.
  • the engine 1 is activated only during a switching operation whereby the system does not have to be permanently in operation, as is the case with systems with pumps and accumulator unit.
  • the gear plates 10, 11 may have 2 or more positions, in which the gear actuator mechanisms 12, 13 can be adjusted. Usually, the gear Plate 10 the positions left, center right on. Whereas the gear plate 11 may also have more than three positions.
  • the gear actuator mechanisms 12, 13 can thus be adjusted from a starting position to a target position, wherein the volume of fluid necessary for this is conveyed or displaced by the piston-cylinder unit 3.
  • the electromotive actuator unit 1, 2 is vorzugs vome for reasons of cost and space in the form of a trapezoidal screw drive, alternatively executed by ball screw or similar types of transmission.
  • the hydraulic piston-cylinder unit 3 With the help of the electromotive actuator unit 1, 2, the hydraulic piston-cylinder unit 3 is actuated, in which case a pressure control using the pressure sensor 5 takes place.
  • a target pressure By adjusting a target pressure by means of the piston 3a (reducing the working space 3b), the fluid is displaced from the working space 3b via a 2/2-way valve 9 in the direction of the coupling unit 7 and thus opens the normally closed clutch, which via the centrally arranged pressure sensor. 5 is monitored.
  • the figure la shows a second possible embodiment of a transmission according to the invention, which is a modification of the gearbox according to Figure 1.
  • the second embodiment has a Doppelhubkolben 34 a, which two working spaces 34 b, 34 c sealingly separate from each other.
  • the two working spaces 34b, 34c are connected to one another by means of a connecting line HLV, wherein a switching valve 31 is arranged in the connecting line.
  • the two piston surfaces 34d, 34e delimiting the working spaces 34b, 34c are of different sizes, the piston surface 34e being 1.5 to 2 times smaller than the piston surface 34d.
  • Fig. Lb shows another possible embodiment of the gearbox according to the invention, which is designed as an automated manual transmission.
  • an electromotive actuation unit consisting of motor 1 with rotation angle sensor 70, transmission 2 and piston-cylinder unit 3 operates a clutch 7 and two gear actuator units 10, 11, which in turn actuate a gear mechanism 12, 13.
  • the engine 1 is activated only during a switching operation, whereby the system does not have to be permanently in operation, as is the case with systems with pumps and accumulator unit.
  • the gear plates 10, 11 may have two or more positions, in which the gear actuator mechanisms 12, 13 can be adjusted.
  • the gear plate 10 has two to three positions. Whereas the gear plate 11 may also have more than three positions.
  • the gear actuator mechanisms 12, 13 can thus be adjusted from a starting position to a target position, with the fluid volume required for this being conveyed or displaced by the piston-cylinder unit 3.
  • the electromotive actuator unit 1, 2 is vorzugs favoure for reasons of cost and space in the form of a trapezoidal screw drive, alternatively executed by ball screw or similar types of transmission.
  • the hydraulic piston-cylinder unit 3 is actuated.
  • Sensors such as a pressure transducer 5a or position sensor 71 in the clutch 7 can be used for diagnosis and can hedge the functionality or evaluate the state of the system. However, they are not mandatory.
  • position sensors PI, P2 can also be provided at the gear actuators GS1 and GS2, which are for. B. can be provided for leakage testing. But these can also be used instead of pressure transmitters to control the position of the gear selector.
  • corresponding sensors Pi can be provided in the gear actuators, which can fulfill the functions described above.
  • pressure adjustment by means of a pressure sensor is not used to adjust the gear selector, but a volume control is performed by moving the piston by a predetermined distance A s, so that a defined amount of fluid is displaced into the cylinders 10 a and 10 b of the gear selector, whereby the gear selector Mechanism 17 is rotated by a certain angle and thus rotated in its desired position.
  • further fluid is displaced via the 2/2-way valve 18 in the gear actuator unit 11, whereby the gear actuator mechanism 13 is moved into one of preferably three possible switching positions. Vorzugshabe in one of the two end positions, whereby a spring 15 of the gear actuator 11 is biased.
  • Fig. 2 shows a third possible embodiment of the transmission according to the invention which is designed as a dual-clutch transmission.
  • two gears each are executed via a gear actuator.
  • one of the two clutches 7, 19 is preferably closed, the other, however, in the open state.
  • the pressure sensor 5 here serves the pressure-volume control.
  • all intake valves of the clutches and gear shifter as well as the exhaust valve 26 are closed again and the intake valve 24a and the exhaust valve 25 are opened.
  • the hydraulic fluid is displaced via the piston-cylinder unit in the piston chamber of the piston-cylinder unit 29a and thus engaged the third gear.
  • the conclusion of the gear change process is formed by opening or closing the clutches 7, 19 in multiplex mode.
  • the piston chambers of the gears 3, 4, 7, R are hydraulically combined.
  • a connection to the reservoir 6 is made via an outlet valve 26.
  • Fig. 3 shows a third possible embodiment of the transmission according to the invention, which is also designed as a double clutch drives.
  • the two clutches are designed as a hydraulically open system with the additional outlet valves 32, 35.
  • two pressure sensors 5, 33 are installed to improve the Druckabbauregegelgenautechnik each sensing the pressure in the corresponding coupling.
  • the pressure sensors 5, 33 are expediently arranged behind the intake valves 9, 20.
  • the change of gears is carried out as described in Fig. 2.
  • the example pressure build-up in clutch 7 is carried out as before by the control of the electromotive actuating unit whereby the hydraulic fluid is displaced via the piston-cylinder unit and the inlet valve 9 to the clutch 7.
  • the pressure reduction at the other clutch 19 can be done via a PWM control of the exhaust valve 35, whereby the pressure reduction gradient is determined. This has a significant influence on the closing behavior of the clutch.
  • On the pressure sensor can be omitted by the initial pressure of the piston-cylinder unit of the clutch 7, which is set during pressure build-up over path control, is stored and degraded controlled pressure reduction via a hydraulic model via appropriate timing of the exhaust valves. For the control accuracy, the hydraulic resistances determined by the measuring method are used in the modeling of the hydraulic model.
  • the pressure build-up can also take place without a pressure transducer via a travel control, in which case the pressure volume characteristic should then be taken into account and a pressure estimate is made by measuring the phase current of the electric motor.
  • the double-stroke piston can be designed as a continuous pressure supply unit, which is used only as required, in which the check valves 4, 4a and 36 are used. With an area ratio of the two piston surface or piston ring surface of 2: 1, the same volume is conveyed into the system both in the forward and in the return stroke.
  • the volume from the prestroke chamber 34b is conveyed, via the check valve 36, firstly into the return stroke chamber 34c, and secondly, the other half of the volume is made available to the system.
  • Lumen via the check valve in the Vorhubsch 34 b provided and the volume from the remindhubsch 34 c supplied to the system.
  • the effective piston area is the difference of Kolbenvorhub requirements and Kolben Weghub Chemistry, or only the return stroke. This area must be taken into consideration for the design of the engine torque and / or the gearbox.
  • the unit can be designed so that axial forces are reduced as much as possible, which can allow the use of a plastic transmission.
  • FIG. 3a shows a further fourth possible embodiment, which differs from the embodiment of FIG. 3 in that the four gear actuators 37a to 37d have double-acting piston-cylinder systems, wherein the directional valves 42a-d and 43a-d are in their one position acting as intake valves and in their other position as exhaust valves, so-called 3/2 valves.
  • the valve 42a-d In the inlet position, the valve 42a-d connects the working space 38a-d with the hydraulic line HL and thus with the piston-cylinder unit 34.
  • the valves 43a-d which in their first position the working spaces 39a -d connect to the hydraulic line HL.
  • the valves 42a-d and 43a-d connect the respective working spaces to the hydraulic line HL R2 and the reservoir 6.
  • FIG. 3b shows a fifth possible embodiment in which the working spaces 34b, 34c connect to the hydraulic line lines check valves 36 , 36a are arranged so that only hydraulic medium for pressure build-up in the hydraulic line with the drive unit 1, 2, 34 can be promoted.
  • the piston surfaces 34d, 34e are designed differently sized, more fluid is conveyed into the hydraulic line HL during the preliminary stroke than during the return stroke.
  • the pressure reduction in the gearbox units via the outlet valves 9a, 35 at the clutches 7, 19 and via the valves 42a-d and 43a-d.
  • a faster pressure build-up or higher volume promotion in the forward stroke than in the return stroke is possible. This can be used advantageously for fast or slow switching operations.
  • Fig. 3c shows a further embodiment of the transmission according to the invention, which also designed as a double clutch transmission is.
  • the pressure supply is executed here in the form of a so-called Doppelhubkolbens with two check valves 4, 36, wherein each further combination of valves for the Doppelhubkolben 34 can be selected.
  • Fig. 4a shows an eighth possible embodiment of the transmission according to the invention, which is also designed as a double clutch drives.
  • a piston-cylinder unit is preferably driven in the embodiment of a double-acting piston unit 34 by the electromotive actuating unit.
  • the so-called Vorhub- chamber 34b with the clutch 7 and the return stroke chamber 34c with clutch 19 are hydraulically connected.
  • one hydraulic chamber is connected to the prestroke chamber 34b and the other hydraulic chamber is connected to the return stroke chamber 34c.
  • Exhaust valves 50, 51 are also two Exhaust valves 50, 51 in each one of the two hydraulic circuits, which are connected to the reservoir 6.
  • the volume from the Vorhubhunt 34b can be promoted via the 2/2-way valve 20 in the clutch 7.
  • the volume of clutch 19 can be moved into the return stroke chamber 34c.
  • the exhaust valve 50 can additionally be energized in PWM control.
  • the closing or opening operation of the individual clutches can be influenced.
  • the volume of the Vorhubhunt example for pressure build-up in a gear plate use, at the same time the volume from the second chamber of the gear actuator is moved into the return stroke of the double-acting piston unit 34.
  • FIG. 4b shows a further embodiment of the transmission according to the invention, which is also designed as a double-clutch transmission.
  • the pressure supply is designed in the form of a double-stroke piston.
  • the piston 34e is in a middle position before the start of the journey, since it can not be predicted whether the first gear or the reverse gear is engaged when the vehicle is started.
  • the piston 34e would have to be moved with the valves 50 and 51 in the correct position.
  • each of the 2/2-valves 24a, 24b, 24c, 24d can be dispensed with. It is important here that one chamber of the double-stroke piston is connected to one chamber of each gear actuator.
  • a gear change can be implemented as follows. For a gear change from the first to the second gear first, the second gear must be engaged. For this purpose, the piston 34a is moved to the left, whereby volume is shifted in the gear tray 2/4. The valve 68b is in this case also opened to allow the shifting of the gear 2/4, otherwise the gear 2/4 would be hydraulically locked.
  • the piston 34e is moved further to the left and displaced volume via the 2/2-way valve 20 in the clutch C2 19, resulting in the closing of the clutch C2 19.
  • the clutch Cl must be opened.
  • the 2/2-way valve 9 is opened and the volume shifted from there either in the increasing piston chamber 34b or alternatively, the valve 51 is additionally opened, whereby the pressure in the reservoir can be reduced.
  • the next gear can be pre-set.
  • the Doppelhubkolben 34 is shifted to the right, whereby volume is conveyed through the open valve 68a in the chamber 38a of the gear actuator 37a.
  • the volume from the chamber 39a of the gear actuator is simultaneously conveyed into the chamber 34c of the double-stroke piston.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional representation through a possible embodiment of a pressure supply unit 3, in which a spindle 62 is driven via an electric motor (stator 65, rotor 66), in particular a BLC motor.
  • the electric motor is arranged substantially in the housing half 67.
  • the spindle 62 is connected to the rotor 66 and drives the axially displaceable borrowed spindle nut 63, which is non-rotatably arranged with its collar in the second housing part 60.
  • the spindle nut 63 forms, as it were with its front end 64, the piston of the piston-cylinder unit.
  • the working space 3b is limited by the first housing part 60 and the piston 64. Seals 69 ensure that no fluid can reach the direction of the electric motor 65, 66.
  • a trapezoidal spindle 63 made of plastic is preferably used, since only low pressures have to be built up for a manual transmission and thus only small forces act. Via the channel 68 of the working space 3b is connected to the hydraulic line HL, not shown.
  • the spindle nut 63 of the pressure supply unit according to FIG. 5 can also drive a double-stroke piston via a pressure rod which sealingly divides the working space 3b into two working spaces, in which case a partition which is penetrated by the pressure rod is interposed between the spindle nut. ter and the working space 3b must be recovered. In addition to the channel 68 then another channel must be provided in the housing 60, which connects the second formed working space with the hydraulic lines.
  • 34b, 34c work spaces of the piston-cylinder unit 24 with Doppelhubkolben 34a
  • PI, P2 sensors in particular position sensors, eg. B. Hall switch

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe, eine Steuereinheit und mindestens eine elektromotorisch angetriebene Kolben-Zylinder-Einheit (3, 34) mit einem Kolben (3a, 34a), welcher mindestens einen Arbeitsraum (3b; 34b, 34c) begrenzt, die über Hydraulikleitungen (HL) mit mehreren Schaltgetriebeeinheiten (7, 10, 11, 19, 27a-d, 37a-d) des Schaltgetriebes verbunden ist und diese verstellt, wobei die Schaltgetriebeeinheiten (7, 10, 11, 19, 27a-d, 37a-d) mindestens eine Gangstellereinheit (10, 11, 27a-d, 37a-d) und mindestens eine Kupplungseinheit (7, 19) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit zum Verstellen mindestens einer der Schaltgetriebeeinheiten (7, 10, 11, 19, 27a-d, 37a-d) den elektromotorischen Antrieb (1) derart ansteuert, das sich der Antrieb (1) um einen vorbestimmten Winkel dreht bzw. sich der Kolben (3a, 34a) der Kolben-Zylinder-Einheit (3, 34) um eine vorbestimmte Wegstrecke (Δs) verstellt (Wegsteuerung) und der Kolben (3, 34) dadurch ein benötigtes Hydraulikvolumen in oder aus mindestens einer Schaltgetriebeeinheit (7, 10, 11, 19, 27a-d, 37a-d) fördert.

Description

Elektrohydraulisches System für die Betätigung von Kupplung(en) und Gangsteller(n) von Schaltgetrieben
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe, eine Steuereinheit und mindestens eine elektromotorisch angetriebene Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Kolben, welcher mindestens einen Arbeitsraum begrenzt, die über Hydraulikleitungen mit mehreren Schaltgetriebeeinheiten des Schaltgetriebes ver- bunden ist und diese verstellt, wobei die Schaltgetriebeeinheiten mindestens eine Gangstellereinheit und mindestens eine Kupplungseinheit umfassen.
Stand der Technik
Aus DE 10 2006 038 446 AI ist ein Schaltgetriebe mit einer elektromotori- sehen angetriebenen Kolben-Zylinder-Einheit beschrieben, bei dem eine oder zwei Kolben-Zylinder-Einheiten vier Gangsteller und zwei Kupplungen betätigen. Die Kolben-Zylinder-Einheit erzeugt den zum Verstellen der Gangsteller und Kupplungen benötigten Druck, wobei ein Drucksensor den erzeugten Druck misst. Die DE 10 2006 038 446 AI beschreibt hierfür zwei mögliche Ausführungsformen. Bei der ersten Ausführungsform werden Kupplungen und Gangsteller über für eine Betätigung von sogenannten Multiplexventilen mittels der Kolben-Zylinder-Einheit verstellt. Dabei kann der Druckaufbau als auch der Druckabbau über die Kolben-Zylinder-Einheit erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, dass für bestimmte oder alle Verbraucher zusätzliche Auslass- ventile vorgesehen werden, über die der Druck in den einzelnen Verbrauchern geregelt abgesenkt werden kann. Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, das aus DE 10 2006 038 446 AI bekannte Schaltgetriebe weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Schaltgetriebe mit den Merk- malen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Schaltgetriebes ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.
Durch die Wegsteuerung des Kolbens, was einer Volumensteuerung entspricht, ergibt sich ein kostengünstiger Aufbau, bei dem die Anzahl der verwendeten Ventile vorteilhaft reduziert werden kann . Aufgrund der Weg- bzw. Volumen- Steuerung kann in einfacher Weise, ohne eine aufwendige Drucksteuerung mindestens eine Schaltgetriebeeinheit mehr als zwei Schaltpositionen aufweisen, da aufgrund der Inkompressibilität des Hydraulikmediums über ein vorbestimmtes gefördertes Volumen die jeweilige Schaltgetriebeeinheit gezielt in eine der möglichen Stellungen verstellt werden kann. Durch die Weg- bzw. Volumensteuerung können die Schaltgetriebeeinheiten zudem genau und schnell verstellt werden, sowie Komponenten (Schaltventile, Dichtungen von Kolbeneinheiten von Gang- oder Kupplungsteller) auf Leckage diagnostiziert werden, sowie hydraulische Strömungswiderstande. So ist es vorteilhaft möglich, dass zunächst schnell verstellt wird und durch Verzögern die Schaltgetrie- beeinheit sanft in ihre Zielstellung verstellt wird .
Durch die Verwendung mindestens eines Drucksensors, kann in einer vorteilhaften Weiterentwicklung für einige Schaltgetriebeeinheiten eine Druckregelung zum Druckaufbau und auch alternativ zum Druckabbau vorgesehen werden, so dass mittels der gleichen Kolben-Zylinder-Einheit sowohl eine Weg- bzw. Volumensteuerung als auch eine Druckregelung erfolgt. Durch das zusätzliche Vorsehen einer Druckregelung unter Verwendung eines Drucksensors können auch Verbraucher, wie z.B. die Kupplung mit einer exakt einregelbaren benötigten Kraft beaufschlagt werden.
Die Druckregelung kann jedoch auch ohne Verwendung eines Drucksensors über gezielte Kolbenwegsteuerung bzw. über gezielte Bestromung des Elektromotors erfolgen. Bei der Druckregelung wird der nicht-lineare Zusammen- hang zwischen Druck und Kolbenverstellweg erfasst und in einem Kennfeld abgelegt. Dieses Kennfeld wird bei der Druckregelung derart verwendet, dass ein bestimmter Weg über den Kolben angefahren wird, der einem bestimmten Druck entspricht. Wenn sich das Kennfeld durch Temperatur bzw. Luftein- Schlüsse verändert, wird es neu kalibriert bzw. erfasst. Dazu gibt es verschiedene Methoden, wie z. B. Abgleich über Druckgeber, Abgleich über Wegsteuerung und Nutzung des Stromes des Elektromotors.
Alternativ kann über den Strom des Elektromotors ein Drehmoment geregelt werden. Für eine genaue Drehmomentbestimmung kann z. B. die Drehmo- mentkonstante kt, welche den Zusammenhang zwischen Drehmoment des Elektromotors und Phasenstrom darstellt, des Elektromotors herangezogen werden. Die Drehmomentkonstante kt kann bei Elektromotoren z. B. in der Fertigung oder Erstinbetriebnahme bestimmt werden und ist dadurch gekennzeichnet, dass kt sich über Zeit geringfügig ändert und im Wesentlichen sich nur durch Temperatureinflüsse linear verändert. Alternativ zum Phasenstrom kann auch der Versorgerstrom des Elektromotors verwendet werden.
Steht womöglich auch kein Drucksensor zur Kalibrierung zur Verfügung, kann eine Druckschätzung mittels Modell erfolgen. Solch ein Modell kann erfindungsgemäß aus einen Motor mit Getriebe bestehen, das zum Beispiel auf ei- ne einfachwirkenden oder doppeltwirkenden Hydraulikkolben drückt oder gegebenenfalls zieht. Für eine ausreichend gute Druckschätzung für eine Getriebeeinheit, müssen die Parameter in den Teileinheiten (Motordrehmomentkonstante kt, Getriebewirkungsgrad und Hydraulikkolbenquerschnittsfläche, Reibungen durch Dichtungen) entweder geringen Einflüsse ausgesetzt sein oder in regelmäßigen Zeitabständen die Parameterschwankungen angepasst werden.
Ein genaues Modell kann derart realisiert werden, indem die o.g . Parameteränderungen des Modells während des Betriebes erfasst werden, welche die Druckschätzung bzw. Druckregelung beeinträchtigen. Zum Beispiel können Drucksensoren, die nur im Teilbetrieb aktiv sind oder eine indirekte Druckberechnung herangezogen werden, verwendet werden.
Ein Verfahren zur indirekte Messungen des Drucks über den Strom des Elekt- romotors kann über die Position des Kupplungskolbens im Nehmerzylinder sowie der wirkenden Querschnittsfläche des Kolbens des Geberzylinders, mithilfe der Kenntnis von der Feder des Kupplungsausdrückers und den Durchmesser des Kupplungsnehmerzylinders berechnet werden. Damit kann ein System auf einen Druckgeber komplett verzichtet werden, was zu signifikante Kosteneinsparungen führt, da Druckgeber primärer Kostentreiber von Hydrauliksystemen sind. Bei Serienanwendungen ist ein Druckgeber ca. 4 Mal teuer als ein Schaltventil und vergleichbar teuer wie ein Proportionalventil .
Durch die Verwendung eines Doppelhubkolbens, welcher über seine beiden Arbeitsräume bei beiden Hubrichtungen des Doppelhubkolbens Hydraulikmedium in bzw. aus einem der Schaltgetriebeeinheiten fördern kann, kann u.a. vorteilhaft eine kurze Bauweise der Kolben-Zylinder-Einheit erzielt werden. So können die beiden Kolbenflächen entweder die gleiche Größe aufweisen, so dass beim Vorhub und beim Rückhub das gleiche Volumen bei gleichem Ver- stellweg des Kolbens gefördert wird . Es ist jedoch auch möglich, dass die Kolbenflächen unterschiedlich groß ausgebildet sind, z. B. im Verhältnis 1,5-2 : 1, so dass beim Vorhub das 1,5 bis 2-fache Volumen als beim Rückhub gefördert wird, so dass im Vorhub schneller Volumen gefördert werden kann im Sinne eines schnellen Druckaufbaus und somit schnellen Betätigung der Kupplung bzw. einer schnellen Gangbetätigung . Damit können sehr kurze Schaltzeiten einer Doppelkupplungsgetriebe erzielt werden, insbesondere wenn gleichzeitig in einer anderen Kupplung der Druck über ein Magnetventil in den Vorratsbehälter abgebaut wird und die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie eines Elektromotors bei gegebener Versorgerspannung somit optimal genutzt werden kann. Auch kann das Volumenverhältnis 2 : 1 derartig sinnvoll genutzt werden, in dem über ein Schaltventil (31) ein Volumenausgleich zwischen beiden Arbeitsräumen eines Doppelhubkolbens erzielt werden kann und somit die Axialkraftbelastung auf das Getriebe reduziert wird, da im Vorhub und im Rückhub nur die halbe Fläche auf die Getriebeeinheit wirkt. Dies ist insbesondere bei hohen Drücken sinnvoll, da die Axialkraft die Getriebebelastung reduziert wird und somit den Einsatz eines kostengünstigen Kunststoff-Trapezspindeltrieb ermöglicht. Der Vorteil des Doppelhubkolbens gegenüber einer kontinuierlich laufen- den Pumpe ist, dass die Druckerzeugungseinheit nur während eines Schaltvorganges betrieben werden muss.
So lassen sich folgende Vorteile mit dem erfindungsgemäßen Schaltgetriebe erzielen : a) Geringeres Gewicht durch Reduzierung der Anzahl an Komponenten insbesondere durch Reduzierung von Ventilen, Sensoren, Filter, Druckspeicher und Pumpe.
b) Verbesserung der Zuverlässigkeit durch Einführung von Diagnoseverfahren zur Dichtheitsprüfung und Kalibrierverfahren zu Feststellung der Veränderung von Strömungswiderständen
c) Reduzierung von Kosten des Systems
o Vereinfachte Gangstellung durch Verwendung von nur zwei hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten (GS1 und GS2) für die Bestätigung von mehr als 2 Gangstellern (8-10 Gänge) o Einsatz einer kostengünstigen Motor-Spindel-Einheit für die
Druckversorgung mit Trapezspindelgetriebe anstatt Kugelumlaufgetriebe
o Reduzierung der Anzahl von Sensoren durch die Herleitung alternativer Messgrößen wie zum Beispiel Motorstrom und Motorkol- benposition.
d) Funktionsverbesserung
o Einsatz eines positionsgesteuerten Doppelhubkolbens als Fördereinheit für kontinuierliche Förderung für offene Systeme o Einsatz eines positionsgesteuerten Doppelhubkolbens als Druck- Versorgung mit Druckabbau über die Druckversorgereinheit für geschlossene Systeme
o Optimale Nutzung der Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie eines Elektromotors im Sinne einer schnellen Betätigung von einer oder zwei Kupplungen
e) Verbesserte Zuverlässigkeit
o Diagnoseverfahren zur Prüfung der Komponenten (Ventile,
Dichtheit von Kolben der Gang- und Kupplungssteller sowie der Druckversorgereinheit), auf Dichtheit über Kolbensteuerung o Vermessung des hydraulischen System durch Vermessung der hydraulischen Widerstände im System und Detektion von Veränderungen im Betrieb
o Messverfahren zur Prüfung von Strömungswiderständen des hydraulischen Systems und deren Komponenten (z. B. Ventile, Leitungen) und Ermittlung von Verstell kräften der Kolben von Gangstellern und Kupplungsstellern
f) Plattformkonzept für automatisierte Gangschaltung und Doppelkupplungen mit möglichst wenig Änderungen der Komponenten im System.
Nachfolgend werden vorteilhafte mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schaltgetriebes anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen :
Fig. l : Systemaufbau eines automatisierten Schaltgetriebes (AMT) mit
Kupplung und Gangsteller;
Fig. la : Systemaufbau gemäß Figur 1 mit Doppelhubkolben;
Fig. lb: ein automatisiertes Schaltgetriebe mit Kupplung, Gangsteller und vier Ventilen im geschlossenen Hydraulikkreis;
Fig.2 : Systemaufbau eines AMT (Automatisiertes Schaltgetriebe) bzw.
Doppelkupplungsgetriebes mit ein bis zwei Kupplungen sowie vier Gangstellern; die Kupplung werden im geschlossenen Hydraulikkreis im Multiplexbetrieb verstellt;
Fig.3 : Systemaufbau eines AMT (Automatisiertes Schaltgetriebe) bzw. DCT
(Doppelkupplungsgetriebes) mit ein bis zwei Kupplungen sowie vier Gangstellern, wobei die Betätigung der Kupplungen über Einlassund Auslassventilen erfolgt;
Fig. 3a : Systemaufbau mit Gangstellern mit doppeltwirkenden Kolben, wobei die Kolbenflächen des Doppelhubkolbens gleich groß sind; Fig. 3b: Systemaufbau mit verschieden großen Kolbenflächen des Doppelhubkolbens;
Fig. 3c: Systemaufbau wie Figur 3a, jedoch mit 2/2-Wegeventilen anstelle von 3/2-Ventilen; Fig. 4a : Systemaufbau eines AMT (Automatisiertes Schaltgetriebe ) bzw.
DCT (Doppelkupplungsgetriebes) mit ein bis zwei Kupplungen sowie vier Gangstellern, wobei die Betätigung der Kupplungen mittels Ein- lass- und Auslassventilen über einen doppelwirkenden Kolben mit einem Verhältnis der Kolbenflächen von 1 : 1 bzw. sinnvoll gewähl- tem anderen Verhältnis z. B. 1 : 2, erfolgt;
Fig. 4b: Systemaufbau wie Figur 4, jedoch mit nur einem 2/2-Wegeventil pro
Gangsteller anstelle von zweien, wobei jeweils nur eine Kammer des Doppelhubkolbens mit jeweils nur einer Kammer eines Gangstellers hydraulisch verbunden ist; Fig. 5 Querschnittsdarstellung durch eine mögliche Ausführungsform einer
Druckversorgungseinheit, bei der über einen elektrischen Motor, insbesondere einen BLC Motor eine Spindel angetrieben wird, wodurch mittels vorzugsweise eines Trapezgewindegetriebes ein Kolben in einer Druckkammer verschoben wird .
Die Fig. 1 zeigt eine erste mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltgetriebes, welches als automatisiertes Schaltgetriebe ausgebildet ist. Hierbei bedient eine elektromotorische Betätigungseinheit bestehend aus Motor 1, Getriebe 2 und Kolben-Zylinder-Einheit 3 eine Kupplung 7 und zwei Gangsteller-Einheiten 10, 11, welche wiederum einem Gangsteller- Mechanismus 12, 13 betätigen. Der Motor 1 wird nur bei einem Schaltvorgang aktiviert wodurch das System nicht permanent in Betrieb sein muss, wie es bei Systemen mit Pumpen und Druckspeichereinheit der Fall ist. Die Gangsteller 10, 11 können 2 oder mehr Stellungen aufweisen, in die die Gangsteller- Mechanismen 12, 13 verstellt werden können. Üblicherweise weist der Gangs- teller 10 die Stellungen links, mitte rechts auf. Wohingegen der Gangsteller 11 auch mehr als drei Stellungen aufweisen kann . Durch Hinein- oder Hinausfördern von vorbestimmten Fluidvolumina können die Gangsteller-Mechanismen 12, 13 somit von einer Ausgangsstellung in eine Zielstellung verstellt werden, wobei dass hierfür notwendige Fluidvolumen von der Kolben-Zylinder-Einheit 3 gefördert, bzw. verschoben wird .
Die elektromotorische Betätigungseinheit 1, 2 wird vorzugsweiße aus Kostengründen und Platzgründen in Form eines Trapezgewindespindelantriebes, alternativ mittels Kugelgewindetrieb oder ähnlichen Getriebearten ausgeführt. Mit Hilfe der elektromotorischen Betätigungseinheit 1, 2 wird die hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit 3 betätigt, wobei hier eine Druckregelung unter Verwendung des Drucksensors 5 erfolgt. Durch Einregeln eines Solldrucks mittels des Kolbens 3a (Verkleinern des Arbeitsraumes 3b) wird das Fluid aus dem Arbeitsraum 3b über ein 2/2-Wegeventil 9 in Richtung der Kupplungseinheit 7 verschoben und öffnet somit die drucklos geschlossene Kupplung, was über den zentral angeordneten Drucksensor 5 überwacht wird .
Nach Betätigung der Kupplung 7 wird das 2/2-Wegeventil 9 geschlossen und somit die Kupplung 7 im geöffneten Zustand gehalten .
Durch Öffnen des 2/2-Wegeventils 16 und Schließen des 2/2-Wegeventils 14 kann weiteres Volumen über die Kolben-Zylinder-Einheit 3 in den Zylinder 10a der Gangstellereinheit 10 verschoben werden wodurch eine Rotation auf den Gangsteller-Mechanismus 12 ausgeübt wird, welcher vorzugsweise 3 Schalt- stellungsmöglichkeiten hat. Hierzu müssen gleichzeitig die 2/2-Wegeventile 15 geöffnet und das 2/2-Wegeventil 17 geschlossen sein . Zum Verstellen des Gangstellers wird jedoch keine Druckregelung mittels Drucksensor 5 angewendet, sondern es erfolgt eine Volumensteuerung durch Verfahren des Kolbens um eine vorbestimmte Wegstrecke As, so dass eine definierte Menge Fluid in den Zylinder 10a bzw. 10b des Gangstellers verschoben wird, wodurch der Gangsteller-Mechanismus 12 um einen bestimmten Winkel verdreht und somit in seine Soll-Position wird . Um den Schaltvorgang abzuschließen wird weiteres Fluid über das 2/2- Wegeventil 18 in die Gangstellereinheit 11 verschoben wodurch der Gangsteller-Mechanismus 13 in eine von vorzugsweise drei möglichen Schaltstellungen verschoben wird. Vorzugsweiße in eine der beiden Endstellungen, wodurch eine Feder 14 des Gangstellers 11 vorgespannt wird. Auch hier wird eine Volumensteuerung angewendet, so dass auf gesonderte Sensoren zur Detektie- rung der Gangstellerposition verzichtet werden könnte, was jedoch in manchen Fällen evtl. nicht sinnvoll ist, so dass es durchaus im Sinne der Erfindung ist derartige Positionssensoren bei einem oder beiden Gangstellern 10, 11 vor- zusehen. Es muss lediglich ein geringer Druck zur Kompensierung der Federkräfte von der Kolben-Zylinder-Einheit 3 aufgebaut werden. Die Rückstellung des Gangstellers 11 in seine Ausgangsposition kann alleine durch die gespannte Feder erfolgen.
Nach dem Einlegen des gewählten Ganges über den Gangsteller-Mechanismus 12, 13 wird das 2/2-Wegeventil 9 geöffnet und das darin befindliche Volumen über die Kolben-Zylinder-Einheit 3 in dessen Arbeitsraum 3b zurückverschoben, wodurch sich die Kupplung 7 kontrolliert in ihre Ausgangstellung zurückbewegt und somit schließt. Über das Rückschlagventil 4 kann Volumen von einem Reservoir 6 in die Kolben-Zylinder-Einheit 3 nachgesaugt werden. Die Figur la zeigt eine zweite mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltgetriebes, welches eine Abwandlung des Schaltgetriebes gemäß Figur 1 ist. Anstatt einer Kolben-Zylinder-Einheit mit lediglich einem Arbeitsraum, weist die zweite Ausführungsform einen Doppelhubkolben 34a auf, welcher zwei Arbeitsräume 34b, 34c abdichtend voneinander trennt. Die beiden Arbeitsräume 34b, 34c sind mittels einer Verbindungsleitung HLV miteinander verbunden, wobei in der Verbindungsleitung ein Schaltventil 31 angeordnet ist. Die beiden die Arbeitsräume 34b, 34c begrenzenden Kolbenflächen 34d, 34e sind unterschiedlich groß, wobei die Kolbenfläche 34e um das 1,5 bis 2- fache kleiner ist als die Kolbenfläche 34d . Beim Rückhub des Kolbens 34a (bewegen nach links) und geschlossenem Schaltventil 31 wird somit das Fluid bzw.- Hydraulikmedium aus dem Arbeitsraum 34c in die Hydraulikleitung HL gefördert. Beim Vorhub, also beim Verstellen des Kolbens 34a nach rechts, muss das Schaltventil 31 geöffnet sein, wobei der Kolben 34a Fluid aus dem Arbeitsraum 34b in die Hydraulikleitung HL bzw. HLV fördert. Da sich jedoch der andere Arbeitsraum 34d vergrößert und der Druck in der Hydraulikleitung größer als der atmosphärische Druck ist, fließt aus der Hydraulikleitung HL Fluid in den Arbeitsraum 34c. Ist das Kolbenflächenverhältnis der Kolbenflä- chen 34d, 34e 2 : 1, so wird beim Vorhub genauso viel Hydraulikmedium in die jeweilige Schaltgetriebeeinheit gefördert wie beim Rückhub.
Beim Druckabbau im Gangsteller 10 über die Auslassventile 14, 15 kann bei geschlossenen Ventilen 16, 17 gleichzeitig Druck in der Kupplung 7 bzw. dem anderen Gangsteller 11 aufgebaut werden. Die Fig. lb zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltgetriebes, welches als automatisiertes Schaltgetriebe ausgebildet ist. Hierbei bedient eine elektromotorische Betätigungseinheit bestehend aus Motor 1 mit Drehwinkelsensor 70, Getriebe 2 und Kolben-Zylinder-Einheit 3 eine Kupplung 7 und zwei Gangsteller-Einheiten 10, 11, welche wiederum ei- nem Gangsteller-Mechanismus 12, 13 betätigen. Der Motor 1 wird nur bei einem Schaltvorgang aktiviert, wodurch das System nicht permanent in Betrieb sein muss, wie es bei Systemen mit Pumpen und Druckspeichereinheit der Fall ist. Die Gangsteller 10, 11 können zwei oder mehr Stellungen aufweisen, in die die Gangsteller-Mechanismen 12, 13 verstellt werden können. Üblicher- weise weist der Gangsteller 10 zwei bis drei Stellungen auf. Wohingegen der Gangsteller 11 auch mehr als drei Stellungen aufweisen kann. Durch Hineinoder Hinausfördern von vorbestimmten Fluidvolumina können die Gangsteller- Mechanismen 12, 13 somit von einer Ausgangsstellung in eine Zielstellung verstellt werden, wobei dass hierfür notwendige Fluidvolumen von der Kolben- Zylinder-Einheit 3 gefördert, bzw. verschoben wird .
Die elektromotorische Betätigungseinheit 1, 2 wird vorzugsweiße aus Kostengründen und Platzgründen in Form eines Trapezgewindespindelantriebes, alternativ mittels Kugelgewindetrieb oder ähnlichen Getriebearten ausgeführt.
Mithilfe der elektromotorischen Betätigungseinheit 1, 2 wird der hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit 3 betätigt. Die Regelung der einzelnen Hydraulikeinheiten in Form der Kupplung 7 und Gangsteller 10, 11, erfolgt über die Kolbenbewegung zum Fördern benötigter Hydraulikvolumina. Dabei kann das verdrängte Volumen über den Kolbenweg der Betätigungseinheit 3 errechnet werden und muss daher in den einzelnen Hydraulikaufnehmern 10a, 10b, 11, 7 nicht einzeln mit Sensor gemessen werden . Das bedeutet, dass die Funktion des AMT-Aktuators nur mit einen Winkelsensor 70 in der Motor-Getriebe- Kolben Einheit erfolgen kann . Sensoren wie zum Beispiel ein Druckgeber 5a oder Positionsgeber 71 in der Kupplung 7 können zur Diagnose herangezogen werden und können die Funktionalität absichern oder den Zustand des Systems bewerten . Sie sind jedoch nicht zwingend erforderlich . Unter der Annahme, dass das Kupplungssteller-Ventil 9 eine Leckage aufweist und sich die Kupplung 7 langsam öffnet, kann dies über die Differenzdrehzahl von der Kurbelwelle und Fahrzeuggetriebe festgestellt werden und man benötigt daher nicht zwingend einen zusätzlichen Positions-oder Drucksensor (5a, 71) . Zusätzlich können auch noch Positionssensoren PI, P2 bei den Gangstellern GS1 und GS2 vorgesehen werden, welche z. B. zur Leckageprüfung vorgesehen werden können . Diese können aber auch statt Druckgebern zur Regelung der Position des Gangstellers verwendet werden . Bei allen Ausführungsformen, welche in den Figuren gezeigt und beschreiben sind, können bei den Gangstellern entsprechende Sensoren Pi vorgesehen werden, welche die vorbeschriebenen Funktionen erfüllen können . Nach Betätigung der Kupplung 7 wird das 2/2-Wegeventil 9 geschlossen und somit die Kupplung 7 im geöffneten Zustand gehalten .
Durch Öffnen des 2/2-Wegeventils 16 und Schließen des 2/2-Wegeventils 14, welches stromlos geschlossen ist, kann weiteres Volumen über die Kolben- Zylinder-Einheit 3 in den Zylinder 10a der Gangstellereinheit 10 verschoben werden, wodurch eine Rotation auf den Gangsteller-Mechanismus 17 ausgeübt wird, welcher vorzugsweise 3 Schaltstellungsmöglichkeiten hat. Hierzu müssen gleichzeitig die 2/2-Wegeventile 14 geöffnet und das 2/2-Wegeventil 16 geschlossen sein . Zum Verstellen des Gangstellers wird jedoch keine Druckregelung mittels Drucksensor angewendet, sondern es erfolgt eine Volumensteue- rung durch Verfahren des Kolbens um eine vorbestimmte Wegstrecke As, so dass eine definierte Menge Fluid in den Zylinder 10a bzw. 10b des Gangstellers verschoben wird, wodurch der Gangsteller-Mechanismus 17 um einen bestimmten Winkel verdreht und somit in seine Soll-Position verdreht wird . Um den Schaltvorgang abzuschließen wird weiteres Fluid über das 2/2- Wegeventil 18 in die Gangstellereinheit 11 verschoben, wodurch der Gangsteller-Mechanismus 13 in eine von vorzugsweise drei möglichen Schaltstellungen verschoben wird. Vorzugsweiße in eine der beiden Endstellungen, wodurch eine Feder 15 des Gangstellers 11 vorgespannt wird. Auch hier wird eine Volumensteuerung angewendet, so dass auf gesonderte Sensoren zur Detektie- rung der Gangsteller-Position verzichtet werden könnte, was jedoch in manchen Fällen nicht sinnvoll ist, so dass es durchaus im Sinne der Erfindung ist derartige Positionssensoren bei einem oder beiden Gangstellern 10, 11 vorzu- sehen. Es muss lediglich ein geringer Druck zur Kompensierung der Federkräfte von der Kolben-Zylinder-Einheit 3 aufgebaut werden. Die Rückstellung des Gangstellers 11 in seine Ausgangsposition kann alleine durch die gespannte Feder erfolgen.
Nach dem Einlegen des gewählten Ganges über den Gangsteller-Mechanismus 12, 13 wird das 2/2-Wegeventil 9 geöffnet und das darin befindliche Volumen über die Kolben-Zylinder-Einheit 3 in dessen Arbeitsraum 3b zurückverschoben, wodurch sich die Kupplung 7 kontrolliert in ihre Ausgangstellung zurückbewegt und somit schließt. Über das Rückschlagventil ausgeführt durch eine Manschettendichtung am Koben kann Volumen von einem Reservoir 6 in die Kolben-Zylinder-Einheit 3 nachgesaugt werden. Somit kann im geschlossenen Hydrauliksystem ein Überschuss an Volumen generiert werden, der die Druck oder auch Positionsregelung im weiteren Verlauf einschränkt. Überflüssiges Volumen kann über die Ventile 14 und 16 in das Reservoir abgelassen werden. Es kann alternativ auch dazu der Hydraulikkolben 3, während die Kupplung 7 gedrückt ist, in eine Position fahren, wo in weiterer Folge ein Druckabbau ohne Probleme vollzogen wird .
Die Fig. 2 zeigt eine dritte mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltgetriebes welches als Doppelkupplungsschaltgetriebe ausgebildet ist. Im Unterschied zur Fig. l werden jeweils zwei Gänge über einen Gangsteller aus- geführt. Vorzugsweise werden vier bis fünf Gangsteller (7- oder 9- Ganggetriebe) in einem System verbaut. Im Ausgangszustand ist vorzugsweise eine der beiden Kupplungen 7, 19 geschlossen, die andere hingegen im geöffneten Zustand .
Bei einem Gangwechsel vom ersten in den zweiten Gang, wird Volumen über die hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit in das hydraulisch offene Gangsteller System verschoben. Die Einlassventile aller Gangsteller und der derzeit nicht aktivierten Kupplung 19 werden geschlossen. Durch Öffnen des 2/2- Wegeventils 23b und gleichzeitiges Öffnen des Auslassventils 26 wird der zweite Gang durch Verschiebung des Kolbens im Gangsteller 27b eingelegt und danach das Ventil 23b geschlossen. Hier kann eine Weg- oder Druckrege- lung des Kolbens erfolgen. Für den Wechsel vom ersten in den zweiten Gang wird nun Volumen aus der Kolben-Zylinder-Einheit 3 in das vorzugsweise hydraulisch geschlossene Kupplungseinheitensystem verschoben. Die Kupplung Cl 7 ist geschlossen und somit der erste Gang des Gangstellers 27a im Kraftfluss. Die Kupplung C2 19 ist in der Ausgangposition im offenen Zustand. Mittels zweier 2/2-Wegeventile 9, 20 wird im sogenannten Multiplexbetrieb der
Druckabbau in Kupplung 7 und sequentiell der Druckaufbau in Kupplung 19 durchgeführt. Der Drucksensor 5 dient hierbei der Druck-Volumen-Steuerung . Für einen Gangwechsel von dem zweiten in den dritten Gang werden wieder alle Einlassventile der Kupplungen und Gangsteller sowie das Auslassventil 26 geschlossen und das Einlassventil 24a und das Auslassventil 25 geöffnet. Über die Ansteuerung der elektromotorischen Betätigungseinheit wird das hydraulisches Fluid über die Kolben-Zylinder-Einheit in den Kolbenraum der Kolben- Zylinder-Einheit 29a verschoben und somit der dritte Gang eingelegt. Der Ab- schluss des Gangwechselvorgangs wird durch Öffnen bzw. Schließen der Kupp- lungen 7, 19 im Multiplexbetrieb gebildet.
Eine Vereinfachung des hydraulischen Schaltplans und eine Reduzierung der Anzahl der Ventile erfolgt über den Einsatz von jeweils einem Rückschlagventil pro Gangsteller-Kolbenraum. Dabei können beispielsweise die Kolbenräume der Gänge 3, 4, 7, R hydraulisch zusammengefasst werden. Eine Verbindung zum Reservoir 6 wird über ein Auslassventil 26 hergestellt.
Die Fig. 3 zeigt eine dritte mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltgetriebes, welches ebenfalls als Doppelkupplungstriebe ausgebildet ist. Im Unterschied zur Fig .2 werden die beiden Kupplungen als hydraulisch offenes System mit den zusätzlichen Auslassventilen 32, 35 ausgeführt. Für dieses System werden zur Verbesserung der Druckabbauregelgenauigkeit zwei Drucksensoren 5, 33 verbaut die jeweils den Druck in der entsprechenden Kupplung sensieren. Die Drucksensoren 5, 33 sind sinnvoller Weise hinter den Einlassventilen 9, 20 angeordnet. Der Wechsel der Gänge erfolgt wie in Fig. 2 beschrieben. Der beispielsweise Druckaufbau in Kupplung 7 erfolgt wie bisher über die Ansteuerung der elektromotorischen Betätigungseinheit wodurch das hydraulisches Fluid über die Kolben-Zylinder-Einheit und das Einlassventil 9 zur Kupplung 7 verschoben wird. Der Druckabbau an der anderen Kupplung 19 kann über eine PWM-Ansteuerung des Auslassventils 35 erfolgen, wodurch den Druckabbaugradient bestimmt wird . Dieser hat maßgeblichen Einfluss auf das Schließverhalten der Kupplung. Auf den Drucksensor kann verzichtet werden, indem der Anfangsdruck der Kolbenzylindereinheit der Kupplung 7, der beim Druckaufbau über Wegsteuerung eingestellt wird, abgespeichert wird und beim Druckabbau über ein hydraulisches Modell über entsprechende Zeitsteuerung der Auslassventile kontrolliert abgebaut wird . Für die Regelgenauigkeit werden in der Modellbildung des hydraulischen Modells die über das Messverfahren ermittelten hydraulischen Widerstände genutzt. Der Druckaufbau kann auch ohne Druckgeber über eine Wegsteuerung erfolgen, wobei dann die Druckvolumenkennlinie berücksichtigt werden sollte und eine Druckschätzung durch Messung des Phasenstroms des Elektromotors erfolgt. Es ist jedoch aus Sicherheitsaspekten sinnvoll zumindest einen Druckgeber auch zum Abgleich des Modells vorzusehen. Der Doppelhubkolben kann als kontinuierliche Druckversorgungseinheit, die nur bedarfsgerecht eingesetzt wird, ausgeführt werden, in dem die Rückschlagventile 4, 4a und 36 eingesetzt werden. Bei einem Flächenverhältnis der beiden Kolbenfläche bzw. Kolbenringfläche von 2 : 1 wird sowohl im Vor- als auch im Rückhub dasselbe Volumen in das System gefördert. Bei der Vor- wärtsbewegung des Doppelhubkolbens wird das Volumen aus der Vorhub- kammer 34b über das Rückschlagventil 36 zum einen in die Rückhubkammer 34c gefördert, zum anderen wird die andere Hälfte des Volumens dem System bereitgestellt. Bei einer Rückwärtsbewegung des Doppelhubkolbens wird Vo- lumen über das Rückschlagventil in der Vorhubkammer 34b bereitgestellt und das Volumen aus der Rückhubkammer 34c dem System zugeführt.
Aufgrund der hydraulischen Verbindung der Vor- und Rückhubkammer 34b, 34c ist die wirksame Kolbenfläche die Differenz aus Kolbenvorhubfläche und Kolbenrückhubfläche, bzw. nur der Rückhubfläche. Diese Fläche ist für die Auslegung des Motormomentes und bzw. des Getriebes zu berücksichtigen. Die Einheit kann so ausgelegt werden, dass Axialkräfte möglichst reduziert werden, was den Einsatz eines Kunststoffgetriebes ermöglichen kann.
Die Figur 3a zeigt einer weitere vierte mögliche Ausführungsform, welche sich gegenüber der Ausführungsform der Figur 3 dadurch unterscheidet, dass die vier Gangsteller 37a bis 37d doppeltwirkende Kolben-Zylinder-Systeme aufweisen, wobei die Wegventile 42a-d und 43a-d in ihrer einen Stellung als Einlassventile und in ihrer anderen Stellung als Auslassventile fungieren, sog. 3/2-Ventile. In der Einlass-Stellung verbindet das Ventil 42a-d den Arbeits- räum 38a-d mit der Hydraulikleitung HL und somit mit der Kolben-Zylinder- Einheit 34. Gleiches gilt für die Ventile 43a-d, welche in ihrer ersten Stellung die Arbeitsräume 39a-d mit der Hydraulikleitung HL verbinden. In ihren zweiten Stellungen verbinden die Ventile 42a-d und 43a-d die jeweiligen Arbeitsräume mit der Hydraulikleitung HLR2 und dem Reservoir 6. Die Figur 3b zeigt eine fünfte mögliche Ausführungsform, bei der die Arbeitsräume 34b, 34c mit der Hydraulikleitung verbindenden Leitungen Rückschlagventile 36, 36a angeordnet sind, so dass lediglich Hydraulikmedium zum Druckaufbau in die Hydraulikleitung mit der Antriebseinheit 1, 2, 34 gefördert werden kann. Sofern die Kolbenflächen 34d, 34e unterschiedlich groß ausge- bildet sind, wird beim Vorhub mehr Fluid in die Hydraulikleitung HL gefördert als beim Rückhub. Der Druckabbau in den Schaltgetriebeeinheiten erfolgt über die Auslassventile 9a, 35 bei den Kupplungen 7, 19 und über die Ventile 42a-d bzw. 43a-d . Hierdurch ist ein schnellerer Druckaufbau bzw. höhere Volumenförderung im Vorhub als im Rückhub möglich. Dies kann vorteilhaft für schnel- le oder langsame Schaltvorgänge genutzt werden.
Die Fig. 3c zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltgetriebes, welches ebenfalls als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist. Die Druckversorgung ist hier in Form eines sogenannten Doppelhubkolbens mit zwei Rückschlagventilen 4, 36 ausgeführt, wobei jede weitere Kombination von Ventilen für den Doppelhubkolben 34 gewählt werden kann .
Im Unterschied zu Figur 3a wurden die aufwendigeren und oft Leckage behaf- teten 3/2-Wegeventile durch günstige und Leckage arme 2/2-Wegeventile ersetzt. Diese finden in heutigen Bremssystemen ihre Anwendung und werden aus Diagnosezwecken bevorzugt. Aufgrund der großen Fertigungsstückzahlen sind diese sehr kostengünstig und somit vorzugsweise einzusetzen. Hier können entweder direkt Ventile aus Bremssystemen Einsatz finden oder Ventile mit leichten Modifikationen, welche ebenfalls kostengünstig und sicher hinsichtlich ihrer Funktionen gefertigt werden können. Die Betätigung der Kupplungen 7 und 19 erfolgt wie beschrieben mittels der Druckversorgungseinheit 34. Für das Betätigen des Gangstellers 37a nach rechts wird Volumen der Druckversorgungeinheit 34 über das geöffnete 2/2-Wegeventil 68a und gleich- zeitig geschlossenem 2/2-Wegeventil 69a in die Kammer 38a des Gangstellers 37a gefördert. Aufgrund der unterschiedlich großen, die Arbeitskammern 38a und 38b begrenzenden Kolbenflächen liegt eine Differenzkraft am Kolben 40a an, wodurch das Volumen aus der Kammer 39a des Gangstellers 37a in die Kammer 38a gefördert wird und der Kolben nach rechts verstellt wird . Um den Gangsteller 37a nach links zu bewegen wird Volumen von der Druckversorgungseinheit direkt in die Kammer 39a des Gangstellers 37a gefördert. Hierzu muss gleichzeitig das Ventil 69a geöffnet und das Ventil 68a geschlossen sein.
Die Fig. 4a zeigt eine achte mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltgetriebes, welches ebenfalls als Doppelkupplungstriebe ausgebildet ist.
Im Unterschied zu Fig .3 wird durch die elektromotorische Betätigungseinheit eine Kolben-Zylinder-Einheit vorzugsweise in Ausführungsform einer doppelwirkenden Kolbeneinheit 34 angetrieben. Hierbei sind die sogenannte Vorhub- kammer 34b mit der Kupplung 7 und die Rückhubkammer 34c mit Kupplung 19 hydraulisch verbunden. Bei den Gangstellern werden jeweils eine hydraulische Kammer mit der Vorhubkammer 34b und die andere hydraulische Kammer mit der Rückhubkammer 34c verbunden. Ebenso befinden sich noch zwei Auslassventile 50, 51 in jeweils einem der beiden hydraulischen Kreise, die mit dem Reservoir 6 verbunden sind .
Das Volumen aus der Vorhubkammer 34b kann über das 2/2-Wegeventil 20 in die Kupplung 7 gefördert werden. Gleichzeitig kann das Volumen aus Kupplung 19 in die Rückhubkammer 34c verschoben werden. Für eine Veränderung des Druckgradienten kann zusätzlich das Auslassventil 50 in PWM-Ansteuerung bestromt werden. Somit kann der Schließ- bzw. Öffnungsvorgang der einzelnen Kupplungen beeinflusst werden. Beim Betätigen eines Gangstellers wird das Volumen der Vorhubkammer beispielsweise zum Druckaufbau in einem Gangsteller verwenden, gleichzeitig wird das Volumen aus der zweiten Kammer des Gangstellers in die Rückhubkammer der doppelwirkenden Kolbeneinheit 34 verschoben.
Die Figur 4b zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltgetriebes, welches ebenfalls als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist. Die Druckversorgung ist in Form eines Doppelhubkolbens ausgeführt.
Vorzugsweise befindet sich der Kolben 34e vor Fahrtbeginn in einer Mittelstellung, da nicht vorhergesehen werden kann, ob bei Start des Fahrzeuges der erste Gang oder der Rückwärtsgang eingelegt wird . Somit ist für beide Manöver entsprechendes Volumen in den Kammern 34b und 34c zum Betätigen ei- nes Gangstellers und einer Kupplung vorhanden. Alternativ müsste der Kolben 34e bei geöffneten Ventilen 50 bzw. 51 in die richtige Position verfahren werden.
Abweichend zur in Figur 4 gezeigten Ausführungsform, kann jeweils auf die 2/2-Ventile 24a, 24b, 24c, 24d verzichtet werden. Wichtig ist hierbei, dass ei- ne Kammer des Doppelhubkolbens mit jeweils einer Kammer jedes Gangstellers verbunden ist. Durch diese getrennte Anordnung der Verbindungsleitungen HL1 und HL2 kann ein Gangwechsel wie folgt umgesetzt werden. Für einen Gangwechsel vom ersten in den zweiten Gang muss zunächst der zweite Gang eingelegt werden. Hierzu wird der Kolben 34a nach links verschoben, wodurch Volumen in den Gangsteller 2/4 verschoben wird. Das Ventil 68b wird hierbei ebenfalls geöffnet, um das Verschieben des Gangstellers 2/4 zu ermöglichen, da ansonsten der Gangsteller 2/4 hydraulisch gesperrt wäre. Sobald, der zweite Gang eingelegt ist, wird der Kolben 34e weiter nach links verschoben und Volumen über das 2/2-Wegeventil 20 in die Kupplung C2 19 verschoben, was zum Schließen der Kupplung C2 19 führt. Gleichzeitig muss die Kupplung Cl geöffnet werden. Hierzu wird das 2/2-Wegeventil 9 geöffnet und das Volumen von dort entweder in die größer werdende Kolbenkammer 34b verschoben oder alternativ wird zusätzlich das Ventil 51 geöffnet, wodurch der Druck in das Reservoir abgebaut werden kann. Nachdem die Kupplung C2 komplett geschlossen bzw. die Kupplung Cl geöffnet ist, kann der nächste Gang voreingelegt werden. Um nun den dritten Gang einzulegen, wird der Doppelhubkolben 34 nach rechts verschoben, wodurch Volumen über das geöffnete Ventil 68a in die Kammer 38a des Gangstellers 37a gefördert wird . Das Volumen aus der Kammer 39a des Gangstellers wird gleichzeitig in die Kammer 34c des Doppelhubkolbens gefördert.
Die Figur 5 zeigt eine Querschnittsdarstellung durch eine mögliche Ausfüh- rungsform einer Druckversorgungseinheit 3, bei der über einen elektrischen Motor (Stator 65, Rotor 66), insbesondere einen BLC Motor eine Spindel 62 angetrieben wird . Der Elektromotor ist im Wesentlichen in der Gehäusehälfte 67 angeordnet.
Die Spindel 62 ist mit dem Rotor 66 verbunden und treibt die axialverschieb- lieh gelagerte Spindelmutter 63 an, die drehfest mit ihrem Kragen im zweiten Gehäuseteil 60 angeordnet ist. Die Spindelmutter 63 bildet gleichsam mit ihrem stirnseitigen Ende 64 den Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit. Der Arbeitsraum 3b wird begrenzt durch das erste Gehäuseteil 60 und den Kolben 64. Dichtungen 69, stellen sicher, dass kein Fluid Richtung Elektromotor 65, 66 gelangen kann. Es wird vorzugsweise eine Trapezspindel 63 aus Kunststoff verwendet, da für ein Schaltgetriebe nur geringe Drücke aufgebaut werden müssen und somit nur geringe Kräfte wirken. Über den Kanal 68 ist der Arbeitsraum 3b mit der nicht dargestellten Hydraulikleitung HL verbunden.
Die Spindelmutter 63 der Druckversorgereinheit gemäß Figur 5 kann auch ei- nen Doppelhubkolben über eine Druckstange antreiben, der den Arbeitsraum 3b in zwei Arbeitsräume abdichtend unterteilt, wobei dann noch eine Trennwandung, die von der Druckstange durchgriffen wird zwischen der Spindelmut- ter und dem Arbeitsraum 3b eingezogen werden muss. Zusätzlich zum Kanal 68 muss dann ein weiterer Kanal im Gehäuse 60 vorgesehen werden, der den zweiten gebildeten Arbeitsraum mit den Hydraulikleitungen verbindet.
Bezugszeichenliste
1 EC-Motor
2 Getriebe
3 Kolben-Zylinder-Einheit
4, 4a Rückschlagventil mit hydraulischer Verbindung zum Reservoir 65
5a Drucksensor
6 Reservoir
7 Kupplungseinheit 1
8 Rückstellfeder Kupplungseinheit 1
9 2/2-Wegeventil
10 Gangstellereinheit 1 (rotatorische Bewegung)
10, 10b Kolben-Zylinder-Einheiten des Gangstellers 10
11 Gangstellereinheit 2 (lineare Bewegung)
12 Gangsteller-Mechanismus 1 Rotation (3 Stellungen)
13 Gangsteller-Mechanismus 2 Translation (3 Stellungen)
14-17 2/2-Wegeventil
19 Kupplungseinheit 2
20 2/2-Wege Einlass- und Auslassventil
21a-d Rückschlagventil
22a-d Rückschlagventil
23a-d Einlassventil
24a-d Einlassventil
25 Auslassventil
26 Auslassventil
27a Gangsteller (1/3 Gang)
27b Gangsteller (2/4 Gang)
27c Gangsteller (5/7 Gang)
27d Gangsteller (6/R Gang)
28a-d linke Kolben-Zylinder-Einheit des Gangstellers 27a-d
29a-d rechte Kolben-Zylinder-Einheit des Gangstellers 27a-d
31 2/2-Wegeventil
32 Auslassventil
33 Drucksensor 34 Doppelwirkende Kolben-Zylinder-Einheit
34a Doppelhubkolben
34b, 34c Arbeitsräume der Kolben-Zylinder-Einheit 24 mit Doppelhubkolben 34a
34d, 34e Kolbenflächen des Doppelhubkolbens 34
35 Auslassventil
36 Rückschlagventil
37a-d Gangsteller
38a-d erster Arbeitsraum der Kolben-Zylinder-Einheit des Gangstellers
37a-d
39a-d zweiter Arbeitsraum der Kolben-Zylinder-Einheit des Gangstellers
37a-d
40a-d Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit des Gangstellers 37a-d
41a-d Kolbenstange der Kolben-Zylinder-Einheit des Gangstellers 37a-d 42a-d 2/2-Wege-Ein-und Auslassventil für ersten Arbeitsraum 38a-d
43a-d 2/2-Wege-Ein-und Auslassventil für zweiten Arbeitsraum 39a-d
46 2/2-Wegeventil
50, 51 2/2-Wegeventil
60 erstes Gehäuseteil
61 Arbeitsraum
62 Spindel
63 Spindelmutter bildet auch den Kolben
64 Kragen der Spindelmutter für Momentabstützung
65 Stator
66 Rotor
67 zweites Gehäuseteil
68a-d 2/2-Wege Ein- und Auslassventil für Gangsteller 37 a-d
69a-d 2/2-Wege Ein- und Auslassventil für Gangsteller 37 a-d
70 Drehwinkelsensor für Motorkommutierung
71 Positionsgeber der Kupplungstellers Cl
72 Kolben des Kupplungsstellers Cl
HLxxx Hydraulische Leitung
HL1, HL2 Hydraulischehauptleitung
H LRI/2 Hydraulische Rückführung der Druckstellereinheit HI_R3 /4 Hydraulische Rückführung der Gangstellereinheit
PI, P2 Sensoren, insbesondere Positionssensoren, z. B. Hall-Schalter

Claims

Patentansprüche
1. Schaltgetriebe, eine Steuereinheit und mindestens eine elektromotorisch angetriebene Kolben-Zylinder-Einheit (3, 34) mit einem Kolben (3a, 34a), welcher mindestens einen Arbeitsraum (3b; 34b, 34c) begrenzt, die über Hydraulikleitungen (H L) mit mehreren Schaltgetriebeeinheiten (7, 10, 11 , 19, 27a-d, 37a-d) des Schaltgetriebes verbunden ist und diese verstellt, wobei die Schaltgetriebeeinheiten (7, 10, 11, 19, 27a-d, 37a-d) mindestens eine Gangstellereinheit ( 10, 11, 27a-d, 37a-d) und mindestens eine Kupplungseinheit (7, 19) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit zum Verstellen mindestens einer der Schaltgetriebeeinheiten (7, 10, 11, 19, 27a-d, 37a-d) den elektromotorischen Antrieb ( 1) derart ansteuert, das sich der Antrieb ( 1) um einen vorbestimmten Winkel dreht bzw. sich der Kolben (3a, 34a) der Kolben-Zylinder-Einheit (3, 34) um eine vorbestimmte Wegstrecke (As) verstellt (Wegsteuerung) und der Kolben (3, 34) dadurch ein benötigtes Hydraulikvolumen in oder aus mindestens einer Schaltgetriebeeinheit (7, 10, 11, 19, 27a-d, 37a-d) fördert.
2. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verstellen mindestens einer anderen Schaltgetriebeeinheit (7, 10, 11, 19, 27a-d, 37a-d) die Steuereinheit mittels eines Drucksensors (5, 33) den Ist-Druck ( PiSt) in einer Hydraulikleitung (HL) oder der Schaltgetriebeeinheit (7, 10, 11 , 19, 27a-d, 37a-d) misst oder über den Phasenstrom des Elektromotors, Übersetzung und mechanische Übertragungsverluste zwischen Motor und Kolben sowie wirksamen Kolbenfläche der Kolben- Zylinder-Einheit den Druck berechnet, und den Antrieb ( 1) der Kolben- Zylinder-Einheit (3, 34) derart ansteuert, dass sich ein Solldruck (pSOii) oder Sollphasenstrom (ison) in der mindestens einen anderen Schaltgetriebeeinheit (7, 10, 11, 19, 27a-d, 37a-d) einstellt bzw. einregelt.
3. Schaltgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Einheit (34) einen Doppelhubkolben (34a) aufweist, und der Doppelhubkolben (34a) zwei Arbeitsräume (34b, 34c) voneinan- der abdichtend trennt, und beide Arbeitsräume (34b, 34c) mit einer oder mehreren die Kolben-Zylinder-Einheit (34) mit den Schaltgetriebeeinheiten verbindenden Hydraulikleitung bzw. Hydraulikleitungen (HL, HL1, HL2) in Verbindung sind bzw. bringbar sind .
Schaltgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelhubkolben (34c) den ersten und den zweiten Arbeitsraum (10a, 10b) abdichtend voneinander trennt, wobei die den ersten Arbeitsraum (10a) begrenzende wirksame Kolbenfläche größer oder kleiner als die den zweiten Arbeitsraum (10b) begrenzende wirksame Kolbenfläche ist.
Schaltgetriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Arbeitsraum (34c) des Doppelhubkolbens (34e) mit einer ersten Kupplung (19) und der andere Arbeitsraum (34b) mit einer weiteren Kupplung (7) hydraulisch verbunden ist.
Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Kupplung (7, 19) jeder Arbeitsraum (34b, 34c) mit einem Druckraum (38a-d) eines Gangstellers (37a-d; 1/3, 5/7, 2/4, 6/R) und der andere Arbeitsraum (34c, 34b) mit dem jeweils anderen zweiten Arbeitsraum des Gangstellers (37a-d; 1/3, 5/7, 2/4, 6/R) verbunden ist.
Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die die beiden Arbeitsräume (34b, 34c) begrenzenden Kolbenflächen (34d, 34e) des Doppelhubkolbens (34a) unterschiedlich groß sind, insbesondere ein Größenverhältnis von mindestens 1,5 : 1, besonders bevorzugt von 2 : 1, aufweisen.
Schaltgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass über den Doppelhubkolben (34a) der Druck in einem Kupplungssteller (7, 19) abgebaut wird, in dem der Kolben derart verfahren wird, dass sich das Volumen des einen Arbeitsraumes (34b) vergrößert und der Arbeitsraum des zweiten Arbeitsraumes (34c) verkleinert oder umgekehrt sich der eine Arbeitsraum (34b) verkleinert und der andere Arbeitsraum (34c) vergrößert. Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass über den Doppelhubkolben (34a) der Druck in einem Kupp- lungssteller (7, 19) abgebaut wird oder das Volumen einer Kammer eines Gangstellers zumindest teilweise in den Vorratsbehälter gefördert wird, in dem mindestens ein Arbeitsraum (34b, 34c) des Doppelhubkolbens (34a) über ein geöffnetes Magnetventil (50, 51) mit dem Vorratsbehälter (6) in Verbindung steht.
Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Arbeitsräume (34b, 34c) der Kolben- Zylinder-Einheit (34) über eine Hydraulikleitung (HLV) miteinander verbunden sind, in der ein Schaltventil (46) oder ein Rückschlagventil (36) angeordnet ist, wobei das Rückschlagventil (36) derart angeordnet ist, dass beim Verkleinern des Arbeitsraumes (34b), welcher von der größeren Kolbenfläche (34d) begrenzt ist, Hydraulikmedium durch das Rückschlagventil (36) oder Schaltventil (46) in den anderen Arbeitsraum (34c) strömen kann.
Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schaltgetriebeeinheit (12,13) eine Neutralstellung (Anfangsstellung ohne Kraftübertragung) und mehr als zwei Schaltpositionen aufweist, wobei die Steuereinheit die mehr als zwei Schaltpositionen (GS2) mittels Wegsteuerung des Kolbens (3a, 34a) eingestellt.
Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schaltgetriebeeinheit, insbesondere jede Schaltgetriebeeinheit, separat mittels eines ihr zugeordneten Schaltventils (9, 16, 17, 18, 20, 23a-d, 24a-d, 42a-d, 43a-d) gegenüber den anderen Schaltgetriebeeinheiten und der Kolben-Zylinder-Einheit (3, 34) absperrbar ist.
Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer oder beide Arbeitsräume (3b, 34b, 34c) der Kolben-Zylinder-Einheit (3, 34) mittels einer Hydraulikleitung ( H LRI, H Lr2) mit einem Vorratsbehältnis (6) für Hydraulikmedium verbun- den ist bzw. sind und in der jeweiligen Verbindungsleitung (HLRi , HLR2) ein Schaltventil (50, 51) oder ein Rückschlagventil (4, 4a) angeordnet ist.
14. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Einheit (34) mit ihrem Doppelhubkolben (34a) zum Druckaufbau/Volumenförderung in mindestens einer Schaltgetriebeeinheit (Kupplung/Gangsteller) und zum gleichzeitigen Druckabbau/Volumenentnahme (Kupplung/Gangsteller) in mindestens einer anderen Schaltgetriebeeinheit dient.
15. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit bei der Volumen- bzw. Wegsteuerung des Kolbens (3a, 34a) keinen Drucksensor (5, 33) verwendet und/oder bei der Druckregelung mittels eines Drucksensors (5, 33) die Druckvolumenkennlinie (DVK) der jeweils beim Regelungsvorgang relevanten Schaltgetriebeeinheiten auswertet bzw. berücksichtigt.
16. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die Gangsteller (10, 11, 27a-d, 37a- d) des Schaltgetriebes unter Verwendung der Wegsteuerung des Kolbens (3a, 34a) verstellt.
17. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit zum Verstellen mindestens einer der Schaltgetriebeeinheit(7, 10, 11, 19, 27a-d, 37a-d) den elektromotorischen Antrieb (1) ansteuert, wobei die Stellgröße für die Regelung des Antriebes (1) der Drehwinkel (φ) des Antriebes (1), der durch den Antrieb (1) fließende Motorstrom (i), die Kolbenposition (s) und/oder die Wegstrecke (As) des Kolbens (3a, 19a ) ist, und der Kolben (3a, 19d) dadurch ein benötigtes Hydraulikvolumen in oder aus mindestens einer Schaltgetriebeeinheit fördert.
18. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung ein Model zur Druckberechnung verwendet, wobei das Model zur Ermittlung der Stellgröße für den Antrieb (1) für einen in einer Kupplungseinheit (7, 19) einzuregelnden Druck den Motorstrom (i), die Kupplungsfedersteifigkeit und optional den Motorwinkel (φ) berücksichtigt.
19. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgetriebe mindestens ein Drucksensor (8) zum Abgleich für die Regelung aufweist.
20. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Hydraulikleitung (HL, HL1, HL2) mindestens eine hydraulische Zuführleitung (HL7a, HLlOa, HLlOb, HLl la, HL25a, HL28a, HL30a, HL33a, HL35a, HL38a) abzweigt oder diese verlängert, welche die Hydraulikhauptleitung mit dem einen ersten Arbeitsraum (7a, 10a, I Ia, 19a) einer Schaltgetriebeeinheit verbindet, wobei zum wahlweisen Absperren der hydraulischen Zuführleitung in dieser ein schaltbares Ventil (9, 16, 17, 18, 20, 23a-d, 24a-d), insbesondere 2/2-Wege- Ventil, angeordnet ist.
21. Schaltgetriebe nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Arbeitsraum (10b) einer Schaltgetriebeeinheit (10) über eine weitere hydraulische Leitung (HLlOb) mit der hydraulischen Hauptleitung (HL) in Verbindung ist.
22. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltgeriebeeinheit (7, 19, 27a-d) einen Positionssensor bzw. Stellungssensor (71, PI, P2) aufweist.
23. Schaltgetriebe nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor (PI, P2) die Stellung des Kolbens der Schaltgetriebeeinheit diskret ermittelt, insbesondere ein Hall-Schalter, ist.
24. Schaltgetriebe nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale des Positions- bzw. Stellungssensors (71) zur Regelung des Antriebes (1) und/oder zur Kalibrierung der Regelung und/oder des Simulationsmodells verwendet werden.
25. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die Kupplungssteller (7, 19) des Schaltgetriebes unter Verwendung der Wegsteuerung des Kolbens (3a, 34a) den Druck aufbaut .
26. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit den Druck in einer Schaltgetriebeeinheit (7, 19, 27a-d, 37a-d) durch Öffnen eines der Schaltgetriebeeinheit zugeordneten Auslass-Schaltventils (9a, 25, 26, 32, 35) oder durch Verstellen des Kolbens (3a, 34a) der Kolben-Zylinder-Einheit (3, 34) abbaut.
27. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (2) eine Trapezspindel und die Druckversorgereinheit (3, 34) einen Einfachkolben (3a) oder einen Doppelhubkolben (34a) aufweist.
28. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kammer (38a-d) einer Schaltgetriebeeinheit (37a-d) ein gesteuertes 2/2-Wegeventil (68a-d) zugeordnet ist, mit dem die Kammer (38a-d) wahlweise mit der Hydraulikleitung (HL, HLl, HL2) verbindbar bzw. von dieser abtrennbar ist.
29. Schaltgetriebe nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (34b) der Druckversorgereinheit (34) über eine erste Hydraulikleitung (HLl) mit den Kammern (38a-d) in Verbindung ist, und die Kammer (34c) der Druckversorgereinheit (34) über eine zweite Hydraulikleitung (HL2) mit den Kammern (39a-d) in Verbindung ist, wobei in der Verbindungsleitung (HLl), welche eine Kammer (38a-d) einer Schaltgetriebeeinheit (37a-d) mit der ersten Hydraulikleitung (HLl), ein gesteuertes 2/2-Wegeventil (68a-d) angeordnet ist.
30. Schaltgetriebe nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der die Kammern (38a-d, 39a-d) voneinander abdichtend trennende Kolben (40a-d) einer Schaltgetriebeeinheit (37a-d) zwei unterschiedlich große wirkende Kolbenflächen aufweist, wobei insbesondere die die Kammer (39a-d) begrenzende Kolbenfläche kleiner ist als die die Kammer (38a-d) begrenzende Kolbenfläche ist. Schaltgetriebe nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Hydraulikleitung (HL1, HL2) mittels eines Schaltventils (50, 51) mit dem Vorratsbehältnis (6) verbindbar ist, wobei insbesondere dem Schaltventil (50, 51) ein Rückschlagventil (4, 4a) parallel geschaltet ist.
Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gangsteller (10) zwei Arbeitsräume (10a, 10b) aufweist, wobei der die beiden Arbeitsräume trennende Kolben zwei unterschiedlich große wirksame Kolbenflächen aufweist und der Gangsteller (10) durch Öffnung des zugeordneten Ventils (16) bei konstantem Druck in der Druckersorgereinheit (3) in eine Richtung verstellt wird und zur Rückstellung das Ventil (16) geschlossen und ein Ventil (14) zum Vorratsbehälter (6) geöffnet wird und der der Kolben (3a) der Druckversorgereinheit (3) entsprechend mittels des Antriebes (1) verstellt wird .
Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelhubkolben (34e) zwei unterschiedlich große hydraulisch wirkende Kolbenflächen aufweist, und einer schnelle Druckaufbau bzw. Volumenförderung über den Arbeitsraum (34b), welcher durch die größere Kolbenfläche begrenzt ist, erfolgt.
Verfahren zur Feststellung der Dichtheit mindestens einer Dichtung und/oder Ventilfunktion des Schaltgetriebes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der positionsgesteuerten Kolben-Zylinder-Einheit (3, 34) in Ausführung eines Plungers (3a) oder Doppelhubkolbens (34a) und/oder unter Verwendung eines Drucksensors (5, 33) die Dichtheit und Funktion in zeitlichen Abständen überprüft wird.
Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Kolben-Zylinder-Einheit (3, 34) ein Druck in der Hydraulikleitung (HL) aufgebaut wird und anschließend der Antriebsleistung des Kolbenantriebs (1) für eine Zeitdauer (ÄtPrüf) konstant gehalten wird, wonach während der Zeitdauer (ÄtPrüf) überwacht wird, ob sich entweder die Kolbenposition des Kolbens (3a, 34a) oder der mittels des Drucksensors (5, 33) er- mittelte Druck ändert, insbesondere der zeitliche Verlauf der Positionsänderung des Kolbens (3a, 34a) bzw. des Druckverlaufs überwacht wird und anhand dessen die Dichtheit und/oder die Ventilfunktion ermittelt wird .
Verfahren nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach dem Abbremsen des Fahrzeugs auf die Fahrzeuggeschwindigkeit Null, insbesondere bei einem kurzzeitigen Fahrzeugstillstand oder nach dem Starten des Fahrzeuges durchgeführt wird.
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