Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Betriebszustandes von wenigstens einer bidirektional betätigbaren hydraulischen Stelleinrichtung eines Schaltelementes einer Getriebeeinrichtung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.

Da von Maschinen und Fahrzeugen während Ihres Lebenszyklus, d.h. von der Herstellung bis zur Demontage, Gefahren für Mensch, Maschine bzw. Fahrzeug und Umwelt ausgehen, werden diese Gefahren bereits in der Konstruktionsphase der Maschine bzw. des Fahrzeuges ermittelt und versucht, diese durch geeignete Maßnahmen zu verringern. Dabei bezeichnet die Gesamtsicherheit einer Maschine bzw. eines Fahrzeuges den Zustand, der frei von unvertretbaren Risiken für den Menschen ist oder als gefahrenfrei angesehen wird. Der Begriff funktionale Sicherheit bezeichnet wiederum den Teil der Gesamtsicherheit des Systems, der von der konkreten Funktion der sicher- heitsbezogenen Systeme und externer Einrichtungen zur Risikominderung abhängt.

Die Teile von Maschinen- oder Fahrzeugsteuerungen, die Sicherheitsaufgaben übernehmen, werden in internationalen Normen als sicherheitsbezo- gene Teile von Steuerungen bezeichnet. Diese Teile können aus Hardware oder Software bestehen und separater oder integraler Bestandteil der Maschinensteuerung bzw. Fahrzeugsteuerung sein. Sicherheitsbezogene Steuerungsteile umfassen jeweils die gesamte Wirkungskette einer Sicherheitsfunktion, bestehend aus einer Input-Ebene, wie einem Sensor, der Logik, d.h. eine sichere Signalverarbeitung, und der Output-Ebene, die beispielsweise durch einen Aktor realisiert wird. Allgemeine Zielsetzung ist es, diese Steuerungsteile so zu gestalten, dass die Sicherheit der Steuerungsfunktion sowie das Verhalten der Steuerung im Fehlerfall, dem in der Risikobeurteilung ermittelten Grad an Risikoreduzierung entspricht.

Zur Überwachung der Funktion von bidirektional betätigten hydraulischen Stellgliedern, wie Kupplungskolben oder Steuerkolben, werden bei aus der Praxis bekannten Getriebeeinrichtungen konstruktiv aufwändige Wegsensori- ken bzw. Drucksensoriken verwendet. Dabei werden als Wegsensoren entweder sehr teure analoge Sensoren oder aber mindestens zwei Endlagenschalter verbaut. Der Einsatz solcher Wegsensoren oder Endlagenschalter erhöht den konstruktiven Aufwand einer Getriebeeinrichtung, da beispielsweise die Position eines Kupplungskolbens in einer Getriebeeinrichtung nur direkt vor Ort, d.h. also direkt im Bereich des betreffenden Getriebeteils, ermittelbar ist.

Soll die Funktion von im Betrieb einer Getriebeeinrichtung rotierenden Getriebebauteilen überwacht werden, ist eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Betriebszustandes zumindest teilweise mit einer telemetrischen Messdatenermittlung auszuführen, die im Serieneinsatz nachteilhafterweise nur mit hohem Aufwand betreibbar ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige und konstruktiv einfache Vorrichtung zum Bestimmen eines Betriebszustandes von wenigstens einer bidirektional betätigbaren hydraulischen Stelleinrichtung eines Schaltelementes einer Getriebeeinrichtung zur Verfügung zu stellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bestimmen eines Betriebszustandes von wenigstens einer bidirektional betätigbaren hydraulischen Stell- einrichtung eines Schaltelementes einer Getriebeeinrichtung, die im Bereich von Wirkflächen eines Kolbenelementes jeweils mit Hydraulikdruck beaufschlagbar ist, greift an dem Kolbenelement bei Anlegen eines Hydraulikdruckes eines Hochdruckbereiches im Bereich einer ersten Wirkfläche ein in Richtung einer ersten Endlage des Kolbenelementes wirkende Kraftkomponente und bei Anlegen eines Hydraulikdruckes des Hochdruckbereiches im Bereich einer zweiten Wirkfläche ein in Richtung einer zweiten Endlage des Kolbenelementes wirkende Kraftkomponente an.

Erfindungsgemäß sind mit Hydraulikdruck beaufschlagbare und den Wirkflächen des Kolbenelementes zugeordnete Bereiche der Stelleinrichtung in Stellungen des Kolbenelementes zwischen den Endlagen über eine Drosseleinrichtung miteinander verbunden, wobei jeweils einer der Bereiche zum Verstellen des Kolbenelementes mit dem Hochdruckbereich und der andere Bereich mit dem Niederdruckbereich koppelbar ist. Zusätzlich sind stromauf des Niederdruckbereiches eine weitere Drosseleinrichtung und wiederum stromauf der weiteren Drosseleinrichtung eine Druckmesseinrichtung vorgesehen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung des im Vergleich zu aus der Praxis bekannten Ausführungsformen zur Funktionsüberwachung von bidirektional betätigten hydraulischen Stellgliedern, wie Kupplungskolben oder Steuerkolben, ist konstruktiv einfacher ausführbar und kostengünstiger herstellbar, da die Positionssensierung eines Steuer- oder Kupplungskolbens durch einen einfachen Drucksensor bzw. Druckschalter durchführbar ist, der idealerweise direkt im Bereich der hydraulischen Betätigung anordenbar ist und nicht unmittelbar im Bereich des zu überwachenden Bauteiles zu positionieren ist.

Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems ergeben sich aus den Patentansprüchen und den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Hydraulikschema einer Vorrichtung zum Bestimmen eines

Betriebszustandes von zwei bidirektional betätigbaren hydraulischen Stelleinrichtungen von Schaltelementen einer Getriebeeinrichtung;

Fig. 2 eine vergrößerte Einzeldarstellung eines Kolbenelementes einer Stelleinrichtung gemäß Fig. 1 ;

Fig. 3 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 4 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 5 eine Charakteristik eines sich im Bereich einer Drosseleinrichtung einstellenden Staudruckes in Abhängigkeit eines Druckes eines Hochdruckbereiches bzw. in Abhängigkeit von der sich nicht in Endlage befindenden Kolbenelemente der Stelleinrichtungen der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ; Fig. 6 eine Fig. 5 entsprechende Darstellung die Vorrichtung gemäß Fig. 3 betreffend;

Fig. 7 eine allgemeine graphische Darstellung der wegabhängigen

Leckage der hydraulischen Stelleinrichtungen und eine daraus abgeleitete sichere Erkennung einer End- oder Zwischenposition der Kolbenelemente der Stelleinrichtungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig.8a mehrere Betriebszustandsverläufe der Vorrichtung gemäß

Fig. 1 während einer Betätigung des Kolbenelementes der ersten Stelleinrichtung, wobei das Kolbenelement aus seiner ersten Endlage vollständig in seine zweite Endlage umgeschoben wird;

Fig.8b eine Fig. 8a entsprechende Darstellung, wobei das Kolbenelement der Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ausgehend von seiner ersten Endlage in Richtung seiner zweiten Endlage verfahren wird und die zweite Endlage nicht erreicht;

Fig.8c eine Fig. 8a entsprechende Darstellung während eines Be- triebszustandsverlaufes der Vorrichtung gemäß Fig. 1 , während dem das Kolbenelement ausgehend aus seiner ersten Endlage in Richtung seiner zweiten Endlage anforderungsgemäß verfahren werden soll, jedoch eine Bewegung des Kolbenelementes unterbleibt;

Fig.9a eine Fig. 8a entsprechende Darstellung mehrerer Verläufe verschiedener Betnebszustandsparameter der Vorrichtung gemäß Fig. 3; Fig.9b eine Fig. 8b entsprechende Darstellung die Vorrichtung gemäß Fig. 3 betreffend;

Fig.9c eine Fig. 8c entsprechende Darstellung die Vorrichtung gemäß

Fig. 3 betreffend;

Fig.10a eine Fig. 8a entsprechende Darstellung während eines Be- triebszustandsverlaufes der Vorrichtung gemäß Fig. 4, bei dem das Kolbenelement einer Stelleinrichtung ausgehend von einer ersten Endlage in eine zweite Endlage vollständig umgeschoben wird;

Fig.10b eine Fig. 8b entsprechende Darstellung die Vorrichtung gemäß

Fig. 4 betreffend;

Fig.10c eine Fig. 8c entsprechende Darstellung die Vorrichtung gemäß

Fig. 4 betreffend.

Fig. 1 zeigt ein Hydraulikschema einer Vorrichtung 1 zum Bestimmen eines Betriebszustandes von zwei bidirektional betätigbaren hydraulischen Stelleinrichtungen 2, 3 von vorliegend als Klauenschaltelementen ausgeführten Schaltelementen 4, 5, wobei die Schaltelemente 4, 5 in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles auch als reibschlüssige Schaltelemente, wie Lamellenkupplungen oder -bremsen ausgeführt sein können. Die Stelleinrichtungen 2, 3 sind jeweils im Bereich von Wirkflächen 6, 7 bzw. 8, 9 eines Kolbenelementes 10, 1 1 mit Hydraulikdruck beaufschlagbar.

Bei Anliegen eines Hydraulikdruckes p_sys eines Hochdruckbereiches 34 im Bereich einer ersten Wirkfläche 6 oder 8 an dem Kolbenelement 10 oder 1 1 greift eine in Richtung einer ersten Endlage des Kolbenelementes 10 oder 1 1 wirkende Kraftkomponente an. Liegt der Hydraulikdruck p_sys des Hochdruckbereiches 34 dagegen an der zweiten Wirkfläche 7 oder 9 des Kol- benelementes 10 oder 1 1 an, greift an dem Kolbenelement 10 oder 1 1 eine in Richtung einer zweiten Endlage des Kolbenelementes 10 oder 1 1 wirkende Kraftkomponente an.

Mit dem Hydraulikdruck p_sys des Hochdruckbereiches 34 beaufschlagbare und den Wirkflächen 6, 7 bzw. 8, 9 der Kolbenelemente 10 bzw. 1 1 zugeordnete Bereiche 12, 13 bzw. 14, 15 bzw. Kolbenräume sind in Stellungen der Kolbenelemente 10, 1 1 zwischen deren Endlagen jeweils über eine Drosseleinrichtung 1 6 bzw. 17 miteinander verbunden. Zusätzlich ist jeweils einer der Bereiche 12 oder 13 bzw. 14 oder 15 zum Verstellen eines Kolbenelementes 10 oder 1 1 mit dem Hochdruckbereich 34 und jeweils der andere Bereich 13 oder 12 bzw. 15 oder 14 mit einem Niederdruckbereich 18 koppelbar. Hierfür sind zwei Ventileinrichtungen 19, 20 vorgesehen, in deren Bereiche die Kolbenräume 12, 13 bzw. 14, 15 jeweils entweder mit dem Hochdruckbereich 34 oder dem Niederdruckbereich 18 koppelbar sind.

Stromauf des Niederdruckbereiches 18 und stromab der Ventileinrichtungen 19, 20 ist eine weitere Drosseleinrichtung 21 und wiederum stromauf der weiteren Drosseleinrichtung 21 sowie stromab der Ventileinrichtungen 19 und 20 ist eine Druckmesseinrichtung 22 vorgesehen. Die vorliegend als 4/2-Wegeventile ausgeführten Ventileinrichtungen 19 und 20 sind jeweils über einen vorliegend als Magnetventil ausgebildeten elektrohydraulischen Aktor 23 bzw. 24 entgegen einer Federeinrichtung 25 bzw. 26 mit einem aus dem Hochdruckbereich 34 versorgten Steuerdruck p_VS23, p_VS24 beaufschlagbar, um die Stelleinrichtungen 2, 3 anforderungsgemäß im Bereich der Kolbenräume 12 und 13 bzw. im Bereich der Kolbenräume 14 und 15 mit dem Hydraulikdruck p_sys des Hochdruckbereiches 34 zu beaufschlagen oder mit dem Niederdruckbereich 18 zu verbinden.

Dadurch, dass zur Überwachung der Position der beiden Kolbenelemente 10 und 1 1 eine einzige Druckmesseinrichtung 22 vorgesehen ist, sind zwischen dem Hydraulikspeicher 27 und den Ventileinrichtungen 19 und 20 bzw. zwischen dem Druckbegrenzungsventil 33 und den Ventileinrichtungen 19 und 20 jeweils Blenden 35, 36 vorgesehen, die eine gegenseitige Beeinflussung der Betätigungskolben 10 und 1 1 im Betätigungsfall ausschließen.

Über die Druckmesseinrichtung 22, die einen einfachen Drucksensor bzw. Druckschalter umfasst, ist eine Endlagensensierung der Positionen der Kolbenelemente 10,1 1 durchführbar. Zusätzlich ist die Positionssensierung idealerweise im Bereich der hydraulischen Steuerung vorgesehen, wobei alle Endpositionen der Kolbenelemente 10 und 1 1 mittels eines einzigen Drucksensors in der nachfolgend näher beschriebenen Art und Weise ermittelbar sind.

Zwischen den beiden Endlagen der Kolbenelemente 10 und 1 1 sind die Kolbenräume 12 und 13 bzw. 14 und 15 über die Drosseleinrichtungen 1 6 und 17 positionsabhängig miteinander verbunden, wobei die Drosseleinrichtungen 1 6 und 17 beispielsweise gemäß dem in Fig. 2 näher dargestellten Umfang ausgeführt sein können.

Die Drosseleinrichtungen 1 6 und 17 bzw. die Verbindungen zwischen den Kolbenräumen 12 und 13 bzw. 14 und 15 im Bereich der Drosseleinrichtungen 1 6 und 17 werden von den Kolbenelementen 10 und 1 1 immer dann freigegeben, wenn sich die Kolbenelemente 10 und 1 1 nicht in ihren Endlagen befinden.

Dabei wird über die Drosseleinrichtungen 1 6 und 17 in Stellungen der Kolbenelemente 10 und 1 1 zwischen deren Endlagen jeweils ein Hydraulikflu- idvolumenstrom ausgehend von dem Kolbenraum 12 oder 13 bzw. 14 oder 15, der mit dem Hochdruckbereich 34 über die Ventileinrichtung 19 oder 20 verbunden ist, in Richtung des Kolbenraumes 13 oder 12 bzw. 15 oder 14 geführt, der mit dem Niederdruckbereich 18 gekoppelt ist, der vorliegend der Getriebesumpf der Getriebeeinrichtung ist. Im Bereich der eine Staublende darstellenden weiteren Drosseleinrichtung 21 baut sich in Abhängigkeit des Drosselquerschnittes der weiteren Drosseleinrichtung 21 in Abhängigkeit des vom Kolbenraum 12 oder 13 bzw. 14 oder 15 in Richtung des Niederdruckbereiches 18 strömenden Leckagestromes ein Staudruck p_sens auf, der im Bereich der Druckmesseinrichtung 22 messtechnisch ermittelt wird.

Zusätzlich ist stromauf der weiteren Drosseleinrichtung 21 ein Hydraulikspeicher 27 vorgesehen, der vorliegend als Feder-Kolbenspeicher ausgeführt ist und in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles auch jede andere geeignete konstruktive Ausführung eines Hydraulikspeichers sein kann. Das Speichervolumen des Hydraulikspeichers 27 entspricht wenigstens annähernd dem Hydraulikfluidvolumen, welches bei einer Bewegung des Kolbenelementes 10 oder 1 1 ausgehend von einer Endlage in die andere Endlage vom Kolbenelement 10 oder 1 1 verdrängt wird. Dabei ist zu berücksichtigen, dass bei unterschiedlich groß verdrängten Hydraulikfluidvolumina das Speichervolumen des Hydraulikspeichers 27 dem größten verdrängten Hydraulikfluidvolumen zu entsprechen hat, um die nachfolgend näher beschriebene Funktionalität der Vorrichtung 1 in gewünschtem Umfang auf einfache Art und Weise zur Verfügung stellen zu können.

Der Hydraulikspeicher 27 ist unterhalb einer vordefinierten Druckschwelle p_sens_schwell, ab der über die Druckmesseinrichtung 22 eine Funktionsstörung im Bereich der Stelleinrichtung 2 bzw. 3 ermittelt wird, vollständig be- füllbar. Hierfür ist die Federkraft einer Federeinrichtung 28 des Hydraulikspeichers 27 bzw. der daraus resultierende dynamische Betätigungsdruck des als Volumendämpfers wirkenden Hydraulikspeichers 27 kleiner als die Druckschwelle p_sens_schwell der Druckmesseinrichtung 22 bzw. als die zu diagnostizierende Druckschwelle auszulegen.

Wird das Kolbenelement 10 oder 1 1 aufgrund einer entsprechenden Anforderung ausgehend von einer Endlage in seine andere Endlage überführt, wird das aus dem Kolbenraum 12 oder 13 bzw. 14 oder 15 jeweils ausgeschobene Hydraulikfluid über die Ventileinrichtung 19 oder 20 zunächst entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 28 in den nicht befüllten Hydraulikspeicher 27 eingeleitet, wobei sich dann stromab der Ventileinrichtung 19 und der Ventileinrichtung 20 während der Befüllung des Hydraulikspeichers 27 kein nennenswerter Staudruck p_sens aufbaut und eine Reduzierung der Verschiebegeschwindigkeit des Kolbenelementes 10 bzw. 1 1 unterbleibt.

Erreicht das Kolbenelement 10 oder 1 1 seine angeforderte Endlage, wird die Drosseleinrichtung 1 6 bzw. 17 vom Kolbenelement 10 bzw. 1 1 verschlossen und der Leckagevolumenstrom ausgehend vom Kolbenraum 12 oder 13 bzw. 14 oder 15, der mit dem Hochdruckbereich 34 über die Ventileinrichtung 19 oder 20 verbunden ist, in Richtung des Kolbenraumes 13 oder 12 bzw. 15 oder 14, der mit dem Niederdruckbereich 18 über die Ventileinrichtung 19 oder 20 verbunden ist, unterbrochen. Dies führt dazu, dass stromab der Ventileinrichtung 19 bzw. 20 in Richtung des Niederdruckbereiches 18 der Hydraulikdruck abfällt und der Hydraulikspeicher 27 aufgrund der Federeinrichtung 28 mit zunehmender Betriebsdauer in Richtung des Niederdruckbereiches 18 entleert wird. In diesem Betriebszustand der Vorrichtung 1 liegt an der Druckmesseinrichtung 22 kein diagnostizierbarer Druckwert an.

Befindet sich das Kolbenelement 10 nach der Betätigung nicht in seiner angestrebten Endlage, bewirkt der weiterhin vorliegende aktive Leckagevolumenstrom im Bereich der nicht gesperrten Drosseleinrichtung 1 6 ein vollständiges Befüllen des Hydraulikspeichers 27. Ist der Hydraulikspeicher 27 vollständig befüllt, erfolgt ein sehr schneller Anstieg des Staudrucks p_sens stromauf der weiteren Drosseleinrichtung 21 , der im Bereich der Druckmesseinrichtung 22 diagnostizierbar ist.

Fig. 2 zeigt eine stark schematisierte Darstellung des Kolbenelementes 10 der Stelleinrichtung 2 in einer Zwischenstellung, in der der Kolbenraum 12 über eine im Kolbenelement 10 vorgesehene Drosselbohrung 29 mit dem Kolbenraum 13 verbunden ist. In der ersten Endlage des Kolbenelementes 10, in der das Volumen des Kolbenraumes 13 minimal ist, kommt das Kolbenelement 10 mit einer Dichteinrichtung 30 an einer Zylinderwand 31 der Stelleinrichtung 2 zum Anliegen, womit die Drosselbohrung 29 in diesem Bereich verschlossen und die Verbindung zwischen den Kolbenräumen 12 und 13 getrennt ist. In der zweiten Endstellung des Kolbenelementes 10, in dem das Volumen des Kolbenraumes 12 minimal ist, kommt das Kolbenelement 10 mit einer weiteren Dichteinrichtung 32 ebenfalls mit der Zylinderwand 31 in Anlage und die Drosselbohrung 29 wird dichtend verschlossen, womit die Kolbenräume 12 und 13 wiederum voneinander getrennt sind.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist in Fig. 3 gezeigt, die im Wesentlichen der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1 entspricht und anstatt dem Hydraulikspeicher 27 stromab der Ventileinrichtungen 19 und 20 und stromauf der weiteren Drosseleinrichtung 21 mit einem Druckbegrenzungsventil 33 ausgebildet ist. In der nachfolgenden Beschreibung der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 3 wird im Wesentlichen lediglich auf die Unterschiede zur Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1 eingegangen und bzgl. der weiteren Funktionsweise der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 3 auf die Beschreibung zu Fig. 1 und Fig. 2 verwiesen.

Der Ansprechdruck p_DBV des Druckbegrenzungsventils 33 liegt oberhalb der vordefinierten Druckschwelle p_sens_schwell der Druckmesseinrichtung 22, ab der über die Druckmesseinrichtung 22 eine Funktionsstörung im Bereich der Stelleinrichtung 2 bzw. 3 ermittelt wird. Aufgrund der Anordnung des Druckbegrenzungsventils 33 stromauf der weiteren Drosseleinrichtung 21 steigt der Druck stromab der Ventileinrichtungen 19 und 20 und stromauf der weiteren Drosseleinrichtung 21 während der Betätigung des Kolbenelementes 10 bzw. 1 1 mindestens auf den Ansprechdruck p_DBV des Druckbegrenzungsventils 33 an. Nach Erreichen der Endlage des Kolbenelementes 10 oder 1 1 wird der Leckagevolumenstrom im Bereich der Drosseleinrichtung 1 6 bzw. 17 durch das Kolbenelement 10 oder 1 1 in vorbeschriebener Art und Weise unterbrochen, womit der Hydraulikdruck p_sens stromauf der weiteren Drosseleinrichtung 21 das Druckniveau des Ansprechdrucks p_DBV des Druckbegrenzungsventils 33 nicht mehr erreichen kann. Dies resultiert aus der Tatsache, dass das Hydrauliksystem stromauf der Ventileinrichtungen 19 und 20 über die weitere Drosseleinrichtung 21 in Richtung des Niederdruckbereiches 18 entlüftet wird.

Erreicht das Kolbenelement 10 nicht die angestrebte Endlage, bleibt der Leckagevolumenstrom über die Drosseleinrichtung 1 6 groß und führt im Bereich der Staublende 21 zu einem Druckanstieg, bis das Druckbegrenzungsventil 33 anspricht und den Druck p_sens im System begrenzt. Der Druck p_sens in der die weitere Drosseleinrichtung 21 aufweisenden Tankleitung steigt dabei auf ein Niveau an, das im Bereich der Druckmesseinrichtung 22 die vordefinierte Druckschwelle p_sens_schwell überschritten wird und das elektronische Getriebesteuergerät mit einem Signal beaufschlagt wird, das einer fehlerhaften Kolbenstellung entspricht.

Fig. 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 , die im Bereich zwischen der weiteren Drosseleinrichtung 21 und den Ventileinrichtungen 19 und 20 eine Kombination aus dem Hydraulikspeicher 27 und dem Druckbegrenzungsventil 33 aufweist. Ansonsten entspricht die Vorrichtung 1 gemäß Fig. 4 im Wesentlichen den Vorrichtungen 1 gemäß Fig. 1 und Fig. 3, weshalb bzgl. der weiteren Funktionalität der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 4 auf die Beschreibung zu Fig. 1 bis Fig. 3 verwiesen wird.

In Fig. 5 ist die Abhängigkeit der Druckschwelle p_sens_schwell der Druckmesseinrichtung 22 bzw. des sich im Bereich der weiteren Drosseleinrichtung 21 einstellenden Staudruckes p_sens vom Hydraulikdruck p_sys des Hockdruckbereiches 34 in Stellungen der Kolbenelemente 10 und 1 1 zwischen den Endlagen bei gleichzeitiger Überwachung der beiden Stelleinrichtungen 2 und 3 durch die lediglich eine Druckmesseinrichtung 22 näher gezeigt. Eine erste Kennlinie K1 zeigt die Abhängigkeit zwischen der Druckschwelle p_sens_schwell vom Hydraulikdruck p_sys des Hochdruckbereiches 34 bei einem Drosselquerschnitt der weiteren Drosseleinrichtung 21 gleich null, wobei die Steigung der Kennlinie K1 gleich eins ist. Die Steigung einer Kennlinie K3 entspricht dem Flächenverhältnis zwischen der Drosselfläche der der Stelleinrichtung 3 zugeordneten Drosseleinrichtung 17 und der Drosselfläche der weiteren Drosseleinrichtung 21 , das vorliegend etwa 0,7 ist. Die Steigung einer weiteren Kennlinie K2 entspricht dem Flächenverhältnis zwischen der Drosselfläche der der Stelleinrichtung 2 zugeordneten Drosseleinrichtung 1 6 und der Drosselfläche der weiteren Drosseleinrichtung 21 , welches vorliegend im Wesentlichen gleich 0,5 ist. Aufgrund des der Kennlinie K3 zugrunde liegenden Flächenverhältnisses stellt sich in Stellungen des Kolbenelementes 1 1 zwischen seinen Endlagen ein in Abhängigkeit des Hydraulikdrucks p_sys des Hochdruckbereiches 34 stehender Hydraulikfluidvolumenstrom Q3 ein, während sich ein Hydraulikfluidvolumenstrom Q2 in Abhängigkeit des der Kennlinie K2 zugrunde liegenden Flächenverhältnisses zwischen den Drosseleinrichtungen 1 6 und 21 einstellt.

Aufgrund der unterschiedlichen Flächenverhältnisse zwischen der Drosseleinrichtung 1 6 und der weiteren Drosseleinrichtung 21 bzw. zwischen der Drosseleinrichtung 17 und der weiteren Drosseleinrichtung 21 ergibt sich im Bereich der weiteren Drosseleinrichtung 21 zu einem beispielhaft ausgewählten Hydraulikdruckniveau p_sys1 des Hochdruckbereiches 34 im Bereich der Druckmesseinrichtung 22 während einer Betätigung der Stelleinrichtung 2 eine Druckschwelle p_sens_schwell2 und für die Stelleinrichtung 3 eine größere Druckschwelle p_sens_schwell3, die jeweils aus einem Schnittpunkt zwischen einer vertikalen Linie durch den Druckwert p_sys1 des Drucks p_sys des Hochdruckbereiches 34 und der Kennlinie K2 bzw. der Kennlinie K3 ermittelbar sind.

Das bedeutet, dass aufgrund der sich in Abhängigkeit der unterschiedlichen Flächenverhältnisse zwischen den Drosseleinrichtungen 1 6 und 21 bzw. 17 und 21 ergebenden unterschiedlichen Druckschwellen

p_sens_schwell2 bzw. p_sens_schwell3 im Bereich der weiteren Drosselein- richtung 21 über die Druckmesseinrichtung 22 auf unterschiedlichen Druckniveaus die beiden Stelleinrichtungen 2 und 3 definiert zugeordnet überwachbar sind.

Fig. 6 zeigt eine Fig. 5 entsprechende Darstellung die Vorrichtung 1 gemäß Fig. 3 betreffend, bei der eine Unterscheidung zwischen den Stelleinrichtungen 2 und 3 im Bereich der Druckmesseinrichtung 22 in der vorbeschriebenen Art und Weise zu Fig. 5 nicht durchführbar ist. Dies resultiert aus der Tatsache, dass oberhalb des Ansprechdruckes p_DBV der Druckbegrenzungseinrichtung 33 der Staudruck p_sens im Bereich der weiteren Drosseleinrichtung 21 dem Ansprechdruck p_DBV des Druckbegrenzungsventils 33 entspricht und somit keine zwei Druckschwellen im Bereich der Druckmesseinrichtung 22 darstellbar sind.

Die Kennlinie K1 gemäß Fig. 6 stellt sich wiederum bei einem Blendendurchmesser der weiteren Drosseleinrichtung 21 gleich null ein, während die Kennlinie K2 sich in Abhängigkeit des Flächenverhältnisses zwischen der Drosseleinrichtung 1 6 und der weiteren Drosseleinrichtung 21 ergibt. Die Kennlinie K2 weist zunächst eine der Kennlinie K2 gemäß Fig. 5 entsprechende Steigung auf. Ab Erreichen des Ansprechdruckes p_DBV des Druckbegrenzungsventils 33 ist die Steigung der Kennlinie K2 gleich Null, da der Druck p_sens stromauf der weiteren Drosseleinrichtung 21 im Bereich des Druckbegrenzungsventils 33 auf den Ansprechdruck p_DBV begrenzt ist. Der Verlauf des Hydrau- likfluidvolumenstromes Q2 ist zunächst null und steigt mit Erreichen des Ansprechdruckes p_DBV des Druckbegrenzungsventils 33 der in Fig. 6 dargestellten Art und Weise an. Die vordefinierte Druckschwelle p_sens_schwell der Druckmesseinrichtung 22, ab der über die Druckmesseinrichtung 22 in der nachfolgend näher beschriebenen Art und Weise eine Druckfunktionsstörung im Bereich der Stelleinrichtung 2 oder 3 ermittelt wird, ist vorliegend kleiner als der Druck p_sens1 , der mit Erreichen des Ansprechdruckes p_DBV des Druck- begrenzungsventiles 33 im Bereich der Druckmesseinrichtung 22 anliegt. Eine in Fig. 7 näher dargestellte Grafik gibt den funktionalen Zusammenhang zwischen der kolbenelementabhängigen Leckage im Bereich der Stelleinrichtungen 2 und 3 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 wieder, anhand dem die Positionsüberwachung der Kolbenelemente 10 und 1 1 in gewünschtem Umfang durchführbar ist. Dabei zeigt eine Kennlinie K4 eine qualitative Abhängigkeit zwischen der Drosselfläche der Drosseleinrichtung 1 6 bzw. 17 über einem Stellweg x des Kolbenelementes 1 0 bzw. 1 1 . Des Weiteren ist der jeweils in Abhängigkeit des Stellweges x des Kolbenelementes 10 bzw.1 1 im Bereich der Druckmesseinrichtung 22 anliegende Druck p_sens, der vordefinierte Druckschwelle p_sens_schwell und die Drosselfläche A_21 der weiteren Drosseleinrichtung 21 gezeigt. Unterhalb eines ersten Stellwegwertes x1 und oberhalb eines zweiten Stellwegwertes x2 wird im Bereich der Druckmesseinrichtung 22 jeweils eine erste Endstellung bzw. eine zweite Endstellung des Kolbenelementes 10 bzw. 1 1 ermittelt, da der Sensordruck p_sens kleiner als der Diagnoseschwellwert bzw. die vordefinierte Druckschwelle p_sens_schwell ist.

In Fig. 8a bis Fig. 8c sind mehrere Betriebszustandsverläufe über der Zeit t gezeigt, welche sich während einer Betätigung des Kolbenelementes 10 der Stelleinrichtung 2 der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1 ausgehend von seiner ersten Endstellung in Richtung zu seiner zweiten Endstellung während verschiedener Betriebszustandsverläufe der Vorrichtung 1 einstellen.

Bei dem der Darstellung gemäß Fig. 8a zugrunde liegenden Betriebszu- standsverlauf liegt zu einem Zeitpunkt T1 eine Anforderung für einen Übersetzungswechsel in der Getriebeeinrichtung vor, bei welchem das Schaltelement 4 durch Umschaltung des Kolbenelementes 10 in seinen geschlossenen Betriebszustand zu überführen ist. Aufgrund der Schaltanforderung springt ein Verlauf V1 zum Zeitpunkt T1 sprungartig um. Nahezu gleichzeitig steigt der Hydraulikdruck p_12 im Kolbenraum 12 sprungartig an und das Kolbenelement 10 wird ausgehend von seiner ersten Endlage in Richtung seiner zweiten Endlage verschoben. Der Verlauf x10 des Stellwegs x des Kolbenelementes 10 verändert sich in der in Fig. 8a dargestellten Art und Weise. Gleichzeitig mit dem Anstieg des Hydraulikdrucks p_12 im Kolbenraum 12 fällt der Hydraulikdruck p_13 im Kolbenraum 13 auf das Niveau des Hydraulikdrucks p_12 im Kolbenraum 12 ab, da mit der Kolbenbewegung des Kolbenelementes 10 die Drosseleinrichtung 1 6 durch Abheben der Dichteinrichtung 32 von der Zylinderwand 31 freigegeben wird und die Kolbenräume 12 und 13 über die Drosseleinrichtung 1 6 miteinander verbunden sind.

Aufgrund des sich im Bereich des Hydraulikspeichers 27 und der

Staublende 21 einstellenden Gegendrucks p_sens steigt sowohl der Hydraulikdruck p_12 als auch der Hydraulikdruck p_13 im Kolbenraum 12 bzw. 13 in der in Fig. 8a dargestellten Art und Weise bis zu einem Zeitpunkt T2 an, zu dem das Kolbenelement 10 eine zweite Endlage erreicht. Dann ist die Drosseleinrichtung 1 6 vom Kolbenelement 10 durch Anlage der Dichteinrichtung 30 an der Zylinderwand 31 gesperrt und die Kolbenräume 12 und 13 sind voneinander getrennt. Aus diesem Grund steigt wiederum der Druck p_12 im Kolbenraum 12 zum Zeitpunkt T2 sprungartig an, während der Druck p_13 im Kolbenraum 13 zunächst mit größerer Steigung sprungartig und anschließend bis zu einem Zeitpunkt T3 mit flacherer Steigung über eine Druckrampe weiter absinkt. Die flache Druckrampe resultiert aus der Tatsache, dass der Hydraulikspeicher 27 bei gesperrter Drosseleinrichtung 1 6 das gespeicherte Hydraulikfluid durch die Federkraft der Federeinrichtung 28 in das Leitungssystem der Vorrichtung 1 zurückschiebt. Zum Zeitpunkt T3 ist der Hydraulikspeicher 27 vollständig entleert, womit der Druck p_13 sprungartig auf einen Vorbefülldruck abfällt.

Der Verlauf des Sensordruckes bzw. des Druckes p_sens, der sich im Bereich der Druckmesseinrichtung 22 einstellt, ist ebenfalls in Fig. 8a gezeigt, wobei der Druck p_sens im Bereich der Druckmesseinrichtung 22 zum Zeitpunkt T1 zunächst sprungartig ansteigt und anschließend dem Druck p_13 des Kolbenraumes 13 folgend verläuft und zum Zeitpunkt T3 auf den Wert zum Zeitpunkt T1 wieder absinkt. Bei dem Fig. 8b zugrundeliegenden Betriebszustandsverlauf wird das Kolbenelement 10 einer Anforderung entsprechend in dem zu Fig. 8a beschriebenen Umfang zunächst ausgehend von seiner ersten Endstellung in Richtung seiner zweiten Endstellung ausgehend vom Zeitpunkt T1 verfahren. Zu einem Zeitpunkt T4 wird das Kolbenelement 10 nicht weiter in Richtung seiner zweiten Endlage verfahren und verbleibt in einer Zwischenstellung zwischen den beiden Endlagen. Dadurch wird die Drosseleinrichtung 1 6 nicht in vorbeschriebenem Umfang verschlossen und es liegt ein dauerhafter Leckagestrom im Bereich der Drosseleinrichtung 1 6 ausgehend vom Kolbenraum 12 in Richtung des Kolbenraumes 13 vor. Aufgrund des Stillstandes des Kolbenelementes 10 zum Zeitpunkt T4 sinkt der Druck p_13 im Kolbenraum 13 zunächst sprunghaft ab und wird dann entlang einer flacheren Druckrampe bis zu einem Zeitpunkt T5 auf ein niedrigeres Druckniveau geführt.

Die sich zwischen den Zeitpunkten T5 und T4 einstellende Druckrampe resultiert wiederum aus dem Ausschiebevorgang des bereits im Bereich des Hydraulikspeichers 27 gespeicherten Hydraulikfluidvolumens, der zum Zeitpunkt T5 wieder unvollständig entleert ist. Zum Entleerzeitpunkt des Hydraulikspeichers 27 bzw. zum Zeitpunkt T5 fällt der Hydraulikdruck p_13 im Kolbenraum 13 wiederum sprungartig auf ein tieferes Niveau ab, das sich aufgrund der über die Drosseleinrichtung 1 6 ausgehend von Kolbenraum 12 in Richtung des Kolbenraumes 13 geführten Hydraulikfluidvolumenstromes einstellt. Der Sensordruck p_sens entspricht ab dem Zeitpunkt T5 dem Druck p_13 des Kolbenraumes 13 und liegt oberhalb des zum Zeitpunkt T1 vorliegenden Druckniveaus des Sensordrucks p_sens, womit im Bereich der Druckmesseinrichtung 22 das Nichterreichen der angestrebten Endlage des Kolbenelementes 10 der Stelleinrichtung 2 erkannt wird.

Aufgrund der Fehlerermittlung zum Zeitpunkt T5 werden wiederum entsprechende Ersatzmaßnahmen, wie beispielsweise eine Rücknahme der An- steuerung des Kolbenelementes 10, eingeleitet. Bei dem Fig. 8c zugrundeliegenden Betriebszustandsverlauf wird das Kolbenelement 10 trotz entsprechender Anforderung nicht von seiner ersten Endlage in Richtung seiner zweiten Endlage bewegt, weshalb sich im Verlauf des Sensordruckes p_sens keine Veränderung einstellt. Aus dem gleichmäßigen Verlauf des Sensordrucks p_sens ist diagnostizierbar, dass entweder im Bereich des Kolbenelementes 10 oder einer Ansteuerungseinheit des Kolbenelementes 10 ein Fehler vorliegt und entsprechende Ersatzmaßnahmen eingeleitet werden müssen.

Der Darstellung gemäß Fig. 9a liegt der zu Fig. 8a beschriebene Betriebszustandsverlauf der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 3 zugrunde, wobei der Diagnosedruck bzw. der Sensordruck p_sens im Bereich der Druckmesseinrichtung 22 zum Zeitpunkt T1 und der beginnenden Bewegung des Kolbenelementes 10 schlagartig ansteigt. Nach Erreichen der angestrebten Endlage des Kolbenelementes 10 wird die Drosseleinrichtung 1 6 im vorbeschriebenen Umfang geschlossen und der Sensordruck p_sens fällt wiederum schlagartig ab. Aufgrund des zeitlich begrenzt vorhandenen Sensorsignals p_22 wird das Loslaufen des Kolbenelementes 10 und auch das Erreichen der angestrebten Endlage erkannt und eine ordnungsgemäße Funktionsweise verifiziert.

Der der Darstellung gemäß Fig. 9b zugrunde liegende Betriebszustandsverlauf entspricht dem zu Fig. 8b beschriebenen Betriebszustandsverlauf, bei dem das Bestätigungselement 10 die angestrebte bzw. angeforderte Endlage nicht erreicht. Aufgrund des ab dem Zeitpunkt T1 dauerhaft vorliegenden Sensorsignals p_sens wird im Bereich des elektrischen Getriebesteuergerätes ermittelt, dass sich das Betätigungselement 10 nicht im geforderten Funktionsfenster befindet und entsprechende Ersatzmaßnahmen, wie beispielsweise die Rücknahme der Ansteuerung der Stelleinrichtung 2, eingeleitet.

Der Betriebszustandsverlauf, der der Darstellung gemäß Fig. 9c zugrunde liegt, entspricht im Wesentlichen dem zu Fig. 8c beschriebenen Betriebszustandsverlauf, bei dem das Betätigungselement 10 überhaupt nicht aus seiner Endlage in Richtung der angeforderten Endlage bewegt wird. Aufgrund des gleichbleibenden Sensordruckes p_sens werden im Bereich des elektrischen Getriebesteuergerätes ein fehlerhafter Betriebszustand im Bereich des Kolbenelementes 10 oder einer Ansteuerungseinheit des Kolbenelementes 10 ermittelt und entsprechende Ersatzmaßnahmen eingeleitet.

Der der Darstellung gemäß Fig. 10a zugrunde liegende Betriebszu- standsverlauf entspricht ebenfalls dem zu Fig. 8a beschriebenen Betriebszu- standsverlauf der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 4, während der Betriebszustands- verlauf gemäß Fig. 10b dem zu Fig. 8b und der Betriebszustandsverlauf zu Fig. 10c dem zu Fig. 8c beschriebenen Betriebszustandsverlauf entspricht.

Zum Zeitpunkt T1 steigt der Druck p_12 im Kolbenraum 12 in der in Fig. 10a dargestellten Art und Weise sprunghaft an und fällt zum Zeitpunkt T2 wieder sprunghaft ab, da zum Zeitpunkt T2 das Kolbenelement 10 seine angestrebte Endlage erreicht hat und die Drosseleinrichtung 1 6 wiederum gesperrt ist. Bis zum Zeitpunkt T3 wird das im Bereich des Hydraulikspeichers 27 gespeicherte Hydraulikfluid wieder ausgeführt, wobei der Hydraulikspeicher 27 zum Zeitpunkt T3 vollständig entleert ist. Aufgrund des zeitlich begrenzt vorliegenden Sensorsignales p_sens wird sowohl das Loslaufen des Kolbenelementes 10 als auch das Erreichen der angestrebten Endlage diagnostiziert.

Aufgrund des in Fig. 10b dauerhaft vorliegenden Sensorsignales p_sens wird wiederum im Bereich des elektronischen Getriebesteuergerätes erkannt, dass sich das Kolbenelement 10 nicht im geforderten Funktionsfenster befindet und es werden definierte Ersatzmaßnahmen, wie eine Rücknahme der Ansteu- erung des Kolbenelementes 10 ergriffen.

In Fig. 10c ist wiederum keine Veränderung des Sensorsignales p_sens gezeigt, weshalb im elektronischen Getriebesteuergerät entweder im Bereich des Kolbenelementes 10 oder einer Ansteuerungseinheit des Kolbenelemen- tes 10 eine fehlerhafte Funktion angenommen wird und entsprechende Ersatzmaßnahmen eingeleitet werden.

Der Hydraulikspeicher 27 der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1 bzw. gemäß Fig. 4 ist besonders dann von Vorteil, wenn die Stellzeit des Kolbenelementes 10 der Stelleinrichtung 2 bzw. des Kolbenelementes 1 1 der Stelleinrichtung 3 zwischen den Endlagen des Kolbenelementes 10 bzw. 1 1 derart kurz ist, dass trotz vollständiger Verschiebung des Kolbenelementes 10 bzw. 1 1 dessen einwandfreie Betätigung nicht sicher verifizierbar ist. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Tastzeit des elektrischen Getriebesteuergerätes länger ist als die Betätigungszeit bzw. die Stellzeit des Kolbenelementes 10 bzw. 1 1 . Durch das nach Erreichen der angestrebten Endlage vorliegende Ausschieben von Hydraulikfluidvolumen aus dem Hydraulikspeicher 27 in das Leitungssystem der Vorrichtung 1 liegt das Sensorsignal p_sens auch nach Erreichen der angestrebten Endlage des Kolbenelementes 10 bzw. 1 1 oberhalb des Druckniveaus im Bereich der Druckmesseinrichtung 22 zum Zeitpunkt T1 , womit die Erkennungszeit ohne Verlängerung der Betätigungszeit des Schaltelementes 4 oder 5 vergrößert wird.

Die Stellgeschwindigkeit des Kolbenelementes 10 bzw. 1 1 wird im Wesentlichen durch den zur Verfügung stehenden Betätigungsdruck p_sys des Hochdruckbereiches 34 und den maximal erreichbaren Volumenstrom bestimmt. Dabei ist sowohl der Strömungswiderstand in der Zuleitung und in der Rückleitung der Stelleinrichtung 2 bzw. 3 als auch in der die weitere Drosseleinrichtung 21 aufweisenden Tankleitung minimal zu halten. Da die Tankleitung im Bereich der Staublende bzw. der weiteren Drosseleinrichtung 21 sehr stark gedrosselt werden muss, wird die Tankleitung zur Staublende 21 durch zwei unterschiedliche hydraulische Systeme ergänzt, die auf der einen Seite eine diagnostizierbare Druckschwelle als auch eine schnelle Betätigungsdynamik zulassen. Aufgrund der sehr hohen möglichen Druckschwelle ist die Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1 geeignet, mehrere Betätigungssysteme bzw. Stelleinrichtungen 2 und 3 gleichzeitig zu überwachen und diese auch zu unterscheiden, da durch unterschiedlich große Leckageblenden im Bereich der Drosseleinrichtungen 1 6 und 17 unterschiedliche Druckniveaus in der die weitere Drosseleinrichtung 21 aufweisenden Tankleitung erreichbar sind. Für eine Unterscheidung ist die Druckmesseinrichtung 22 als Drucksensor auszuführen, wobei die diagnostizierbare Druckhöhe in der zu Fig. 5 beschriebenen Art und Weise vom Systemdruck p_sys bzw. dem Betätigungsdruck der aktuierten Druckseite der Stelleinrichtung 2 bzw. 3 abhängig ist.

Bezuaszeichen

Vorrichtung

Stelleinrichtung

Stelleinrichtung

Schaltelement

Schaltelement

Wirkfläche

Wirkfläche

Wirkfläche

Wirkfläche

Kolbenelement

Kolbenelement

Kolbenraum

Kolbenraum

Kolbenraum

Kolbenraum

Drosseleinrichtung

Drosseleinrichtung

Niederdruckbereich

Ventileinrichtung

Ventileinrichtung

Weitere Drosseleinrichtung, Staublende

Druckmesseinrichtung

elektrohydraulischer Aktor

elektrohydraulischer Aktor

Federeinrichtung

Federeinrichtung

Hydraulikspeicher

Federeinrichtung 29 Drosselbohrung

30 Dichteinrichtung

31 Zylinderwand

32 Dichteinrichtung

33 Druckbegrenzungsventil

34 Hochdruckbereich

35 Blende

36 Blende

A_21 Drosselquerschnitt der Staublende

K1 bis K4 Kennlinie

Q2, Q3 Verlauf Hydraulikfluidvolumenstrom

p_12 Hydraulikdruck

p_13 Hydraulikdruck

p_DBV Ansprechdruck des Druckbegrenzungsventils p_sens Staudruck, Sensordruck

p_sens_schwell Druckschwelle

p_sens_schwell_2 Druckschwelle

p_sens_schwell_3 Druckschwellwert

p_sys Hydraulikdruck des Hochdruckbereiches p_sys 1 Druckwert

p_VS23 Steuerdruck

p_VS24 Steuerdruck

t Zeit

T1 bis T5 diskreter Zeitpunkt

V1 Kennlinie

x Stellweg

x1 Stellwegwert

x2 Stellwegwert

x10 Verlauf des Stellwegs des Kolbenelementes 10