DE1949084B2 - Hydraulische Steuervorrichtung zur Umschaltung von Stufengetrieben, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Steuervorrichtung zur selbsttätigen oder vom Fahrer ausgelösten Umschaltung von Stufengetrieben, insbesondere für Kraftfahrzeuge, unter Verwendung hydraulisch betätigbarer kraftschlüssiger Gangschaltkupplungen bzw. -bremsen für mindestens zwei Gänge, einer in Reihe zum Stufengetriebe liegenden Strömungseinheit (Strömungswandler oder Strömungskupplung) und einer den Schlupfzustand derselben beeinflussenden, hydraulisch betätigbaren Vorrichtung, mit Kommando- und Schaltsteuerorganen für die Gangschaltkupplungen bzw. -bremsen und mit Drosselstellen vor den Schaltsteuerorganen.

Bei bekannten automatischen Getrieben findet während eines Schaltvorganges ein Schlüpfen im Servo-Schaltorgan z. B. in einer Bremse oder einer Kupplung bei Planetengetrieben) des neugeschalteten Ganges statt, wobei die Anpreßkraft des Servo-Schaltvorgangs so bemessen werden soll, daß die Schaltung genügend weich abläuft, gleichzeitig jedoch die Reibarbeit ein zulässiges Maß nicht überschreitet.

Insbesondere bei großen Gangsprüngen und großen intriebsseitigen Drehmassen sind diese beiden Forderungen oft schwer vereinbar. Zum Beispiel durch die Anordnung einer einer Strömungseinheit, insbesondere einem Wandler, parallel geschalteten Übei brückungskupplung kann erreicht werden, daß die erforderliche Schaltarbeit teilweise durch die Strömungseinheit und teilweise durch die Überbrückungskupplung geleistet wird, indem zunächst die Strömungseinheit die durch den neuen Gang bedingte Differenzdrehzahl zwischen Pumpenrad und Turbinenrad erhält und die Synchronisierung der in Eingriff zu bringenden Schaltelemente im ersten Teil des Schaltvorganges vornimmt.

Es ist bekannt, eine der Strömungseinheit parallel geschaltete Überbiiickungskupplung vorzusehen, die beim Einleiten der Schaltung, also bei Füllbeginn des Druckraumes des Servo-Schaltorgans für den neuen Gang, gelöst wird und nach Ablauf der Schaltung im Stufengetriebe, z. B. in Abhängigkeit von, der Drehzahl des Turbinenrades, wieder eingedrückt wird. Die Schaltarbeit gegenüber dem Motor wird in diesem Falle teilweise durch das Schaltglied des Stufengetriebes und teilweise durch die Überbrückungskupplung geleistet. Diese bisherige Schaltweise, bei der die Überbrückungskupplung sogleich mit dem Füllbeginn des Druckraumes des Servo-Schaltorgans für den neuen Gang gelöst wird, hat jedoch zur Folge, daß der Motor zunächst entlastet wird und bis zur Drehzahlgrenze auftourt. Gleichzeitig bricht das Abtriebsmoment zusammen.

Durch die DE-AS 10 09 496 ist eine hydraulische Schaltvorrichtung für ein Wechselgetriebe bekannt, dessen Gangkupplungen wirkungsmäßig derart miteinander verbunden sind, daß bei einem Schalten von einem Gang auf einen anderen Gang die Kupplung des bisherigen Ganges erst nach dem Einrücken der Kupplung des neuen Ganges ausgerückt wird, die vorzugsweise, insbesondere zum Einschalten eines niedrigeren Ganges, zunächst nur teilweise unter niedrigen Kuppeldruck gesetzt werden soll. Der Kuppeldruck wird hierzu durch einen an das Leitungssystem des niedrigeren Ganges angeschlossen bzw. anschließbaren Aufnehmer gesteuert, bis nach einer durch die Aufnahmefähigkeit des Aufnehmers bestimmten Zeit der Druck im Leitungssystem des niedrigeren Ganges sich plötzlich erhöht und dadurch die Kupplung des niedrigeren Ganges unter vollen Druck setzt, während die Kupplung des höheren Ganges entlastet wird. Eine solche Schaltsteuerung ist jedoch ausschließlich auf das Ein- und Ausrücken der unmittelbar die Getriebeglieder ein- und ausschaltenden Kupplungen beschränkt und auf mit Strömungseinheiten und Überbrückungskupplungen arbeitende Getriebe nicht ohne weiteres anwendbar.

Es ist zwar des weiteren durch die DE-AS 12 14 504 ein Schaltsystem bekannt, welches eine Strömungseinheit und eine Überbrückungskupplung aufweist, es fehlt jedoch ein besonderes aufeinander abgestimmtes Zusammenarbeiten von Gangschaltkupplungen und Überbrückungskupplung, das einen praktisch stoßfreien Übergang von einem auf einen anderen Gang unter Mitwirkung einer Strömungseinheit und einer den Schlupf derselben steuernden Überbrückungskupplung gewährleistet.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Schaltung einer mit einer Strömungseinheit und einer Vorrichtung zur Beeinflussung des Schlupfzustandes derselben, insbesondere einer Überbrückungskupplung, zusammenarbeitenden Gangschaltvorrichtung nach dem Gattungsbegriff des Hauptanspruchs so zu verwirklichen, daß sich das Ausschalten des bisherigen Ganges und das Einschalten des neuen Ganges praktisch ohne Unterbrechung des Antriebes stoßfrei vollzieht.

Die Lösung dieser Aufgabe ist durch den Anspruch 1 gekennzeichnet.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung sind Gegenstände der weiteren Ansprüche. Von besonderer Bedeutung ist hierbei das Zusammenwirken von Schaltsteuerorganen mit einem den Schlupfzustand der Strömungseinheit, z. B. über eine Überbrückungskupplung, steuernden Schlupfzustand-Steuerorgan und einem mit einem Regelorgan zusammenwirkenden Aufnehmerkolben, derart, daß die Gangschaltkupplung des bisherigen Ganges eingerückt und die Strömungseinheit, solange die Gangschaltkupplung des neuen Ganges noch nicht gefüllt ist, unter Schlupf verbleibt, bis die Füllung der Gangschaltkupplung beendet ist. Zur Umschaltung von einer unmittelbaren auf eine mittelbare Belieferung der schlupfbeeinflussenden Vorrichtung (Überbrückungskupplung) kann eine hierbei erzeugte Druckdifferenz zwischen dem Zuliefer-Arbeitsdruck und einem über Drosselstellen Steuerorgane betätigenden Druck dienen, indem diese Druckdifferenz das Schlupfzustand-Steuerorgan verstellt.

Am zweckmäßigsten ist die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu entnehmen. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 ein vereinfachtes Schaltbild für eine erfindungsgemäße automatische Schaltung, bei der Teile, die für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich erscheinen, fortgelassen sind, und zwar im Ruhezustand des Getriebes,

F i g. 2 das gleiche Schaltsystem in einem ersten Zwischenzustand während des Schaltvorganges, Fig.3 das gleiche Schaltsystem in einem weiteren Zwischenzustand während des Schaltvorganges,

F i g. 4 ein Drehzahldiagramm für ein Stufengetriebe mit Wandler und

Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung des Drehmomentverlaufes (Fig. 5a) und des Druckverlaufes (F i g. 5b) während eines Schaltvorganges.

In der Zeichnung ist ein Schaltschema der Erfindung dargestellt. Die Motorwelle M treibt über eine Strömungseinheit, im Ausführungsbeispiel einen Wandler W mit dem Pumpenrad P, dem Turbinenrad T und

so einem Leitrad L (das im Falle einer hydrodynamischen Kupplung fehlen würde), eine Getriebeeingangswelle W_e und beispielsweise zwei hintereinandergeschallete Planetengetriebe G\ und G2 eine Getriebep.usgangswel-Ie W₃ an, die z. B. zum Antrieb der Räder eines Kraftfahrzeuges dient. Die Planetengetriebe können in beliebiger geeigneter Weise ausgebildet sein, und das Getriebe kann beliebig viele Getriebestufen aufweisen, z. B. zur Schaltung von drei oder vier Getnebestufen dienen. Zur Schaltung können als Servo-Schaltorgane Kupplungen, Bremsen od. dgl. vorgesehen sein. Im Ausführungsbeispiel sind z. B. zwei Bremsen B\ und Bi zum Schalten eines 1. und 2. Ganges sowie eine Kupplung Kt, für einen 3. Gang schematisch angedeutet. Zur überbrückung der Strömungseinheit W ist ferner

fts als den Schlupfzustand der Strömungseinheit beeinflussende Vorrichtung eine Überbrückungskupplung K_ü zwischen der Motorwelle M und dem Turbinenrad T bzw. der Getriebeeingangswelle W_c angeordnet. Die

Bremsen B\, Bz die Kupplung Kj und die Uberbrükkungskupplung K„ werden hydraulisch durch Kolben als Schaltelemente betätigt.

Im Schaltschema der hydraulischen Schaltautomatik, das nur die für das Verständnis der Erfindung erforderlichen Schaltelemente zeigt, bezeichnen ferner:

KS12 ein als Schieber ausgebildetes Kommandosteuerorgan zur Einleitung des Schaltens zwischen dem

1. und dem 2. Gang, KS23 ein als Schieber ausgebildetes Kommandosteuerorgan zur Einleitung des Schaltens zwischen dem 2. und dem 3. Gang, SB 1 ein als Schieber ausgebildetes Schaltsteuerorgan für den 1. Gang, SB 2 ein als Schieber ausgebildetes Schaltsteuerorgan für den

2. Gang, SH einen Hochschaltschieber, AK einen Aufnehmerkolben, RA ein Regelorgan für den Aufnehmerkolben, SKü ein Schlupfzustandsteuerorgan für die Vorrichtung (Überbrückungskupplung) Ku und Üw ein vom Druck in der Strömungseinheit abhängiges Überdruckventil.

Im einzelnen weisen diese Schaltelemente, soweit hier von Interesse, folgende Merkmale auf:

Das Kommandosteuerorgan KSYi ist als Differentialkolbenschieber in einem Schieberzylinder mit den Steuernuten 10 und 11 sowie einem Abfluß O 1 zu einem Vorratsbehälter od. dgl. für das Schaltmedium gelagert 2^r> und wird durch eine Feder 12 (in der Zeichnung) nach rechts gedruckt. In gleicher Weise weist der Schieberzylinder des Kommandosteuerorgans KS 23 Steuernuten 13 und 14 sowie einen Auslaß O 2 auf. Eine Feder 15 drückt das Kommandosteuerorgan nach links.

Das Schaltsteuerorgan SB 1 ist ebenfalls als Differentialkolbenschieber mit einer großen Kolbenfläche 16 und einer kleineren Ringkolbenfläche 17 ausgebildet. Steuernuten 18, 19, 20, 21 und ein Abfluß O 3 sind im Schieberzylinder vorgesehen. In ähnlicher Weise weist > ■ das Schaltsteuerorgan SB 2 eint, große Fläche 22 und eine Ringfläche 23 auf, während der Schieberzylinder mit Steuernuten bzw. -räumen 24, 25, 26, 27 und einem Abfluß O4 versehen ist.

Auch der Hochschaltschieber SH ist als Differentialschieber mit großer Endfläche 28, einer Ringfläche 29 und kleinerer Endfläche 30 ausgebildet, wird von einer Feder 31 belastet und ist in einem Schieberzylinder mit den Steuernuten bzw. -räumen 32, 313, 34, 35, 36 und einem Abfluß O 5 schiebbar gelagert.

Der Aufnehmerkolben AK wird von einer stärkeren Feder 37 und einer schwächeren Feder 38 von entgegengesetzten Seiten belastet, wobei die Feder 37 in einem Kolbenraum 39 und die Feder 38 in einem Kolbenraum 40 eines Zylinders 41 untergebracht ist. ϊο Eine Steuernut 42 wird durch die Kolbenkante 43 aufgesteuert, wenn sich der Aufnehmerkolben AK in seine linke End.stellung bewegt. Außerdem ist eine Steuernut 44 am linken Ende des Zylinders 41 vorgesehen. ~>^r>

Der Regelschieber RA des Aufnehmerkolbens AK wird durch die entgegengesetzt wirkenden Federn 45 und 46 in einer Mittellage im Schieberzylinder mit den Steuernuten bzw. -räumen 47 48, 49 und 50 gehalten, wobei die Steuernute 49 durch die Stcuerkante 51 w> übersteuert werden kann.

Des weiteren weist der Zylinder des durch eine Feder .52 belasteten Schlupfzustand-Steucrorgans SKü für die Überbrückungskupplung Kü Steuerräume bzw. -nuten 53, 54, 55, 56 und 57 auf, während das Überdruckventil '·^Γ> Üw einerseits auf seiner einen Kolbcnseitc 58 vom Druck in der Strömungscinheit W und zusätzlich von einer Feder 59 und andererseits über eine Steuernut 60 bzw. eine zentrale Bohrung 61 von einem Steuerdruck zwischen dem Hochschaltschieber SH und dem Schlupfzustand-Steuerorgan SKü für die Überbrükkungskupplung beaufschlagt wird.

Der das Schalten bewirkende Arbeitsdruck (A) wird durch eine Zulieferleitung 62 zugeleitet, die zum Kolbenraum 40 und über einen Leitungsabschnitt 63 zu einer Drossel d\ vor der Steuernute 48 des als Schieber ausgebildeten Regelorgans RA führt. Eine Leitung 64 führt vom Steuerraum 50 des letzteren zur Steuernute 44 am Aufnehmerzylinder 41 und ist über eine Drossel c/2 mit einer Leitung 65 verbunden, die ihrerseits mit den Steuernuten bzw. -räumen 49,47,42,21,24 und 53 sowie über Drosseln <fc und dU mit den Steuernuten 10 bzw. 13 der verschiedenen als Schieber ausgebildeten Organe in Verbindung steht. Leitungen 66 und 67 verbinden die Steuernuten 11, 18, 25 und 36, Leitungen 68 die Steuernuten 19, 20, 33 und den Druckraum der Bremse B₁, Leitungen 69 die Steuernuten 35, 26 und den Druckraum der Bremse Bi und Leitungen 70, 71 die Steuernuten bzw. -räume 32,14,27 und den Druckraum der Kupplung Ki miteinander. Des weiteren verbinder Leitungen 72, 73 den Steuerraum 34 über das Überdruckventil Üw mit der Steuernut 54, ferner eine Leitung 74 die Steuernut 55 am Schlupfzustand-Steuerorgan SKü mit dem Druckraum der Überbrückungskupplung Kü und eine von einer Lieferleitung 75 mil Druckflüssigkeit belieferte Verbindungsleitung 76 das Innere der Strömungseinheit W mit dem Raum 58 aul der Rückseite des Überdruckventils Üw.

In Fig. 1 ist das Schaltsystem im 1. Gang dargestellt Die an die Zulieferleitung 62 angeschlossenen Leitungen 63,64,65,68 und 74 stehen unter dem Arbeitsdrucli (A)des hydraulischen Mediums. (In F i g. 2 und 3 sind dis unter Arbeitsdruck stehenden Leitungen mit starker durchgehenden Linien dargestellt.) Das Kommandosteuerorgan KS12 befindet sich unter der Wirkung dei Feder 12 in seiner rechten, das Kommandosteuerorgar KS 23 unter der Wirkung der Feder 15 in seiner linker Endstellung. Das Schaltsteuerorgan SBi steht übei Leitung 63, Drossel d\ und Leitung 65 unter Arbeits druck an der Fläche 17, so daß es seine recht« Endstellung einnimmt, während sich das Schaltsteueror gan SB 2 unter dem Arbeitsdruck an der Fläche 22 ir seiner linken Endstellung befindet. Die Bremse B1 is dadurch über die Leitung 68 eingerückt, desgleichen dif Überbrückungskupplung Kü, die über das sich in seinei linken Endstellung befindende Schlupfzustand-Steuer organ SKü und Leitung 74 ebenfalls unter den Arbeitsdruck A steht.

Die übrigen, von der Zulieferleitung getrennter Leitungen sind jeweils drucklos. So steht der Druck raum der Bremse B 2 über Leitung 69, 66 mit den Abfluß OX, der Druckraum der Kupplung K3 übe Leitung 71 mit dem Abfluß O 2 in offener Verbindung.

Über die Drossel c/2, die jedoch — ebenso wie di( Drossel d\ — im statischen Zustand des System: wirkungslos ist, und über die Leitung 64 stehen de Kolbenraum 39 am Aufnehmerkolben AK und de Kolbenraum 50 sowie — durch Verbindung mit de Leitung 65 — der Kolbenraum 47 des Regelorgans R/ unter Arbeitsdruck A, so daß der Aufnehmerkolben Ah etwa seine rechte Endstellung, das Regelorgan R/ mittlere Stellung einnimmt.

Die Schaltung aus dem 1. in den 2. Gang findet wii folgt statt:

Das Kommandosteuerorgan KS12 wird — sclbsttä tig oder von Hand od. dgl. — nach links verschober

Dadurch wird, wie F i g. 2 zeigt, die Leitung 65 über die Drossel dj und die Steuernuten 10,11 mit den Leitungen 56 und 67 und weiter über die Leitung 66, die Steuernuten 25,26 des Schaltsteuerorgans SB2 und die Leitung 69 mit dem Druckraum der Bremse B 2, des Servo-Schaltgliedes des 2. Ganges, verbunden, so daß sich der Druckraum von B 2 zu füllen beginnt. Zugleich bleibt der Druckraum der Bremse B1, des Servo-Schaltgliedes des 1. Ganges, über die Leitung 68 und die Steuernuten 20, 21 des Schaltsteuerorgans SB 1 mit der Leitung 65 verbunden, die zunächst noch über die Steuernuten 49,48 des Aufnehmer-Regelorgans RA und die Drossel d\ mit der unter dem vollen Arbeitsdruck (A) stehenden Leitung 62, 63 in Verbindung steht. Infolge der Drossel d\ ist der Druck (A\) in der Leitung 65 und in den hiermit verbundenen Leitungen, in F i g. 2 angedeutet durch gestrichelte Linien (— — —), kleiner als der von der Arbeitsdruckquelle des Schaltsystems zugeleitete Arbeitsdruck (A), in F i g. 2 durch voll ausgezogene Linien für die betreffenden Leitungen angedeutet, und infolge der Drossel dj der Druck (A₂) in der Leitung 66 und in den hiermit verbundenen Leitungen, angedeutet

durch strichpunktierte Linien ( ), kleiner als der

Druck (A\\ also:

Infolge dieses Druckverhältnisses geht der Aufnehmerkolben AK nach links. Das aus dem Kolbenraum 39 verdrängte öl wird einerseits über die Drossel di in die Leitung 65 und andererseits in den Kolbenraum 50 des Regelorgans RA verdrängt, das dadurch nach rechts bewegt wird, wobei der Druck (A\) in der Verbindungsleitung 64 und in den Kolbenräumen 39 und 50 je nach der Drosselung an der Drossel d₂ etwas höher als der Druck (A\) ist. Sobald die Kante 51 des Regelorganschiebers die Steuernute 49 übersteuert und letztere freigibt, wie dieses in F i g. 2 dargestellt ist, wird die Drossel d₂ überbrückt, so daß der Aufnehmerkolben AK das öl aus dem Kolbenraum 39 nunmehr ungedrosselt in die Leitung 65 überschieben kann. Der Druck (A\) ist hierbei unmittelbar von der Verdrängerwirkung des Kolbens AK abhängig.

Inzwischen ist das Schlupfzustand-Steuerorgan SKü für die Überbrückungskupplung, da (A)>(A\), nach rechts verschoben worden. Hierdurch wird die unmittelbare Verbindung der Leitung 74 zur Überbrückungskupplung Kü mit der Arbeitsdruckleitung 62 zwischen den Steuernuten 56 und 55 unterbrochen und eine mittelbare Verbindung von der Leitung 62 über die Leitungen 65, die Steuernuten 21, 20, die mit dem Druckraum der Bremse B1 verbundene Leitung 68, den Hochschaltschieber SH (Steuernuten 33, 34), die Leitung 72, den Raum 60 des Überdruckventils (Üw), die Leitung 73 und die Steuernuten 54, 55 am Schlupfzustand-Steuerorgan SKü zur Leitung'74 hergestellt.

Nähert sich der Aufnehmerkolben AK seiner linken Endstellung (Fig.2 zeigt das Schaltsystem, kurz bevor diese Endstellung erreicht wird) und wird hierbei die Steuernute 42 von der Kante 43 des Kolbens freigegeben, kann das öl aus dem Kolbenraum 40 unmittelbar in die Leitung 65 überfließen. Die Steuernute 42 wirkt jedoch zunächst drosselnd, indem sich am Aufnehmerkolben AK ein Kräftegleichgewicht dadurch einstellt, daß der Druck im Kolbenraum 39 und in der Leitung 64 um den Betrag der spezifischen Federkraft der Federn 37, 38 kleiner als der Arbeitsdruck (A) ist. Das bedeutet, daß nach Eröffnung der Steuernut 42 der Kolben AK als Druckregler wirkt und die Kolbenkante 43 die Steuernut 42 nur jeweils so weit freigibt, wie es der Gleichgewichtsbedingung entspricht.
Gleichzeitig mit der Eröffnung der Steuernut 42 geht das Regelorgan RA, da durch die Drossel d₂ nichts mehr fließt, wieder in eine mittlere Gleichgewichtslage zurück.

Während sich der Druckraum der Bremse B 2 für den neuen Gang (Druck A₂) füllt, bleiben die Druckräume der Bremse B\ des bisherigen Ganges und der Überbrückungskupplung Kü weiterhin ebenfalls unter Druck, und zwar unter dem gegenüber dem Hauptarbeitsdruck (A) des Schaltsystems erniedrigten Druck (AO.

Ist der Druckraum der Bremse B 2 gefüllt und hört damit die Strömung in den Leitungen 66 und 69 zur Bremse B2 auf, so wird (A₂) = (A\), so daß der Druck an der Fläche 16 des Schaltsteuerorgans SB 1 denjenigen an der Fläche 17 übersteigen und deswegen das Schaltsteuerorgan SBi nach links in die Lage gemäß F i g. 3 verschoben wird. Der Druckraum der Bremse B1 wird dadurch über die Steuernut 19 des schaltsteuerorgans mit dem Abfluß O 3 verbunden und der erste Gang damit ausgeschaltet.

Mit dem Ausschalten der Bremse Si wird auch die Überbrückungskupplung Kü im wesentlichen ausgeschaltet, indem mit dem Druckloswerden der Leitung 68 auch die mit dieser über die Steuernuten 33, 34 am Hochschaltschieber SH verbundene Leitung 72 drucklos wird. Das Überdruckventil Üw schließt jedoch unter dem in der Leitung 76 und im Ventilraum 58 herrschenden Druck in der Strömungseinheit W und dem Druck der Feder 59, so daß der Druckraum der Überbrückungskupplung Kü mit den über 54, 55 verbundenen Leitungen 73,74 nach außen abgesperrt ist und somit zunächst weiterhin unter einem Restdruck

(A₃), (angedeutet durch ) verbleibt, der etwas

größer als der Druck in der Strömungseinheit (A*) (angedeutet durch ) ist. Da dieser auch auf die

Rückseite des Schaltelemente (Kolbens) der Überbrükkungskupplung wirkt, bleibt das Schaltelement angelegt

so daß die Überbrückungskupplung bei einem späterer Wiederzuschalten sofort fassen kann.

Sobald die Bremse B 2 für den 2. Gang gefaßt und B\ und Ku ausgeschaltet (bzw. letztere praktisch ausgeschaltet) worden sind, wird die Drehzahl des Turbinenrades T infolge der Einschaltung des 2. Ganges herabgesetzt, und zwar stärker als die Motordrehzahl bzw. die Drehzahl des Pumpenrades P, so daß eine Drehzahldifferenz zwischen Pumpenrad P und Turbinenrad Tin der Strömungseinheit eintritt.

Mit der Füllung des Druckraumes der Bremse B 2 und dem Ansteigen des Druckes (A\) steigt auch der Druck in der Leitung 64 bzw. im Kolbenraum 39 des Aufnehmerkolbens AK und drückt diesen nach recht; zurück, wobei die Kolbengeschwindigkeit durch da; Aufnehmer-Regelorgan RA geregelt wird. Der Zustanc des Schaltsystems zu einem Zeitpunkt während diesel Regelphase des Schaltvorganges ist in F i g. 3 gezeigt.

Sobald der Aufnehmerkolben in seine (in dei Zeichnung) rechte Endstellung zurückgekehrt ist, wire (At) = (A), so daß der Zustand gemäß Fig. 1 mil Ausnahme des Gangwechsels wiederhergestellt ist. Da: Schlupfzustand-Steuerorgan SKü geht wieder nach

links, und damit wird die Überbrückungskupplung Ki wieder an den Arbeitsdruck (A) geschaltet, die Überbrückungskupplung bzw. die entsprechende, der Schlupfzustand der Strömungseinheit beeinflussende

Vorrichtung also erneut eingerückt, was infolge des vorherigen Anlegens der Kupplung praktisch übergangslos erfolgen kann. Die noch vorhandene höhere Drehzahl des Motors bzw. des Pumpenrades P wird dadurch auf die niedrigere Drehzahl des Turbinenrades rheruntergeholt.

Die Schaltung aus dem 2. in den 3. Gang findet in ähnlicher Weise statt. Das Kommandosteuerorgan KS23 wird — selbsttätig oder von Hand od. dgl. — nach rechts verstellt, so daß der Druckraum der Kupplung K 3 über die Drossel d» und die Steuernuten 13,14 und die Leitung 71 an die Leitung 65 mit dem Druck (A^) angeschlossen wird und sich mit Drucköl zu füllen beginnt Dadurch spricht der Aufnehmerkolben AK im Zusammenwirken mit dem Regelorgan RA in der vorherbeschriebenen Weise an und das Schlupfzustand-Steuerorgan SKü für die Überbrückungskupplung schaltet in der ebenfalls beschriebenen Weise durch Bewegung nach rechts ab. Doch geht der Hochschaltschieber SH aus der Stellung nach F i g. 3 nach links, da im Raum 32 über 71, 14 und 70 der Fülldruck an der Kupplung K 3 auf die große Stirnfläche 28 wirkt. Der Druck im Druckraum der Bremse B 2 kann sich dadurch über 69,35,34,72, Überdruckventil Üw, 73,54,55 und 74 auf den Druckraum der Überbrückungskupplung Kü fortpflanzen. Der Druckraum von K 3 füllt sich somit, während der 2. Gang durch die Bremse B 2 und die Überbrückungskupplung Kü zunächst noch eingerückt bleiben.

Nach dem Aufbau des vollen Druckes in der Kupplung K 3 geht das Schaltsteuerorgan SB 2 infolge des Druckes im Raum 27 nach rechts und verbindet den Druckraum der Bremse B 2 über 26 mit dem Abfluß O 4, schaltet also den 2. Gang aus. Zugleich wird auch infolge der Verbindung von 74 mit 69 (bzw. B 2) über 72,73 die Überbrückungskupplung Kü unter Aufrechterhaltung eines mittels des Überdruckventils Üw durch den Druck in der Strömungseinheit bestimmten Restdruckes (A3) auch die Überbrückungskupplung Kü ausgeschaltet. Nach dem Rückgang des Aufnehmerkolbens AK in die rechte Endstellung und Rückgang des Schaltorgans SKü in dessen linke Endstellung wird die Überbrückungskupplung Ku wieder voll zugeschaltet

Das Überschalten von dem einen in den anderen Gang sei anhand der F i g. 4 und 5 in Anwendung auf ein Ausführungsbeispiel mit Wandler als Strömungseinheit noch näher erläutert.

In F i g. 4 ist die Drehzahl des Motors n_m über der Abtriebsdrehzahl η in den einzelnen Gängen aufgetragen, beispielsweise in drei Gängen I, II und III, und zwar jeweils im Überbrückungsgang bei eingerückter Überbrückungskupplung Kü. Außerdem ist beispielsweise die Drehzahl-Charakteristik n_w des mit dem Motor ständig verbundenen Wandier-Pumpenrades Pbzw. des Motors für eingerückten zweiten Gang bei geöffneter Überbrückungskupplung Kü eingezeichnet; bei /J=O hat die Pumpendrehzahl einen endlichen Wert und nähert sich mit steigendem η asymptotisch der Kurve II im zweiten Gang.

Hat beispielsweise die Getriebeausgangswelle wa eine Drehzahl n\ und soll vom ersten auf den zweiten Gang, also vom Punkte Q\ auf den Punkt Qz übergeschaltet werden, so geschieht dieses dadurch, daß zunächst auf den Wandler übergeschaltet wird, d. h. auf einen Punkt der Wandler-Charakteristik nw (2. Gang). Durch die Ausschaltung der Überbrückungskupplung Kü sinkt hierbei — bei gleichbleibender Abtriebsdrehzahl η — infolge des Gangwechsels im Stufengetriebe die Motordrehzahl zunächst vom Punkte Q\ auf Qw, worauf nach Widereinschaltung der Überbrückungskupplung die Drehzahl weiter vom Punkte Qw auf φ abnimmt. Wie daraus ersichtlich, wird hierbei ein großer Teil der Drehzahldifferenz vom Wandler aufgenommen, während die restliche Drehzahldifferenz durch das Gangschaltglied aufgenommen wird. Die Verminderung der Schaltarbeit im Gangschaltglied durch Zuschalten des Wandlers ist um so größer, je größer die Drehzahldifferenz im Wandler ist.

In Fig.5 sind über der Zeit t Drehmomente Md, in F i g. 5b über der gleichen Zeit Drücke ρ in schematischen Diagrammen, z. B. beim Schalten vom 1. auf den 2. Gang, aufgetragen.

Fig. 5a zeigt den Drehmomentenverlauf Md_x in gestrichelten Linien bei bisheriger Schaltweise mit während des Schaltens von einem auf den anderen Gang ausgerückter Überbrückungskupplung und den Drehmomentenverlauf Md_cm voll ausgezogenen Linien bei erfindungsgemäßer Schaltweise mit während des Schaltens eingerückt bleibender Überbrückungskupplung; in Fig.5b sind ferner die Schaltdrücke ρ an den Servo-Schaltorganen der beiden Gänge, bezogen auf das in F i g. 1 bis 3 erläuterte Schaltschema an der Bremse B1 für den 1. Gang und an der Bremse B 2 für den 2. Gang. p\ ist hierbei der Schaltdruck an der Bremse B\,pi der Schaltdruck an der Kupplung B 2.

Wie ersichtlich, überschneiden sich die beiden Druckkurven. Im Punkte fi beginnt die Füllung des Druckraumes der Bremse B 2, wobei der Druck pi zunächst dem Druck (A\) (Fig. 1), der Druck p\ dem vollen Arbeitsdruck (A)(F i g. 1 bis 3) entspricht.

Im Zeitpunkt h ist der Druckraum des neuen Ganges an der Bremse B₂ voll gefüllt, so daß die Bremse gefaßt und der Druck an der Bremse nahezu momentan auf einen dem Arbeitsdruck (A) wesentlich angenäherten Wert ansteigt Gleichzeitig wird der 1. Gang durch Abschalten der Bremse Bi vom Arbeitsdruck ausgerückt, so daß der Druck p\ im Druckraum von B1 auf Null sinkt Der Schaltvorgang befindet sich nunmehr zwischen den Zeitpunkten f2 und f3 in der Reglerphase, etwa zwischen den Schaltzuständen der F i g. 2 und 3, bis der Aufnehmerkolben KA im Zeitpunkt h seine ursprüngliche Endlage wieder erreicht hat und der Druck pt im Druckraum der Bremse B 2 dem vollen Arbeitsdruck ^ entspricht.

Wie aus Fig.5a hervorgeht, tritt bei einem Ausrücken der Überbrückungskupplung Kü im Zeitpunkt ii (entsprechend bisherigen Schaltweisen) ein

so plötzlicher Drehmomentabfall gemäß der Kurve Md_x auf, der sich etwa über die Zeitdauer des Füllens des Druckraumes für den neuen Gang erstreckt. Hierbei kann das Drehmoment beim Lösen des bisherigen Ganges sogar bis zu einem negativen Drehmomentwert

absinken, um erst anschließend bei Übernahme des Antriebes durch das Schalt-Servoelement des neuen Ganges wieder zum maximalen Drehmoment aufzusteigen.
Durch die erfindungsgemäße Schaltweise wird dagegen dadurch, daß noch während des Füllens des Schaltelements des neuen Ganges die Überbrückungskupplung Kü eingerückt bleibt, erreicht, daß praktisch nahezu jeder Einbruch in die Drehmomentkurve vermieden wird, vielmehr entsprechend der Drehmomcntkurve M_dc bis zum Zeitpunkt t₂ des eigentlichen Gangwechsels das volle Drehmoment erhalten bleibt und nur ein kurzzeitiges, praktisch unvermeidliches Absinken des Drehmomentes während dieses Gang-

wechseis stattfindet. Die Überbrückungskupplung ist im Zeitintervall zwischen h und h bei leichtem Anliegen ausgerückt und wird im Zeitpunkt h wieder zugeschaltet.

Die Erfindung wurde lediglich an Hand eines Ausführungsbeispiels für eine Schaltautomatik erläutert. Diese kann beliebig viele Gänge umfassen. Auch kann die Schaltung durch kraftschlüssige Schaltelemente beliebiger Art erfolgen. Die Schalt- und Regeldrücke können durch entsprechende Bemessung der Drosselstellen, des Aufnehmers od. dgl. den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden.

Der Schlupfzustand des Wandlers kann auch in an sich bekannter Weise durch Eingriff in den Strömungskreislauf, z. B. durch ein Leitrad mit verstellbaren

Schaufeln, verändert werden.

Die Betätigung kann dann so mit der Schaltung des

Gangwechsels verbunden sein, daß mit dem Lösen des Schaltgliedes des bisherigen Ganges die Leitradschaufein so verstellt werden, daß der Betriebszustand mit großem Schlupf hergestellt wird.

Die Verstellung des Leitrades während der Gangwechsel-Schaltung kann gesteuert so erfolgen und dem Schaltablauf so angepaßt sein, daß eine momentane Entlastung des Motors vermieden wird und die Motordrehzahl während des Schaltablaufes im Stufengetriebe gleichmäßig verändert wird. Das entspricht beim Hochschalten vom 1. zum 2. Gang entsprechend F i g. 4 einer Drehzahländerung von Q\ nach Qw.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Steuervorrichtung zur selbsttätigen oder vom Fahrer ausgelösten Umschaltung von Stufengetrieben, insbesondere für Kraftfahrzeuge, unter Verwendung hydraulisch betätigbarer kraftschlüssiger Gangschaltkupplungen bzw. -bremsen für mindestens zwei Gänge, einer in Reihe zum Stufengetriebe liegenden Strömungseinheit (Strö- ι ο mungswandler oder Strömungskupplung) und einer den Schlupfzustand derselben beeinflussenden, hydraulisch betätigbaren Vorrichtung, mit Kommando- und Schaltsteuerorganen für die Gangschaltkupplungen bzw. -bremsen und mit Drosselstellen '5 vor den Schaltsteuerorganen, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Steuervorrichtung ein Schlupfzustand-Steuerorgan (SKü) zur gesteuerten Zulieferung des hydraulischen Druckmittels zu der den Schlupfzustand der Strömungseinheit beeinflussenden Vorrichtung (Kü) aufweist, wobei das Schlupfzustand-Steuerorgan (SKü) in seiner einen Stellung bei stationärem Schaltzustand des Stufengetriebes eine Leitungsverbindung zu der den Schlupfzustand beeinflussenden Vorrichtung (Kü) unter vollem Druck und dadurch einen schlupflosen oder geringfügig schlüpfenden Zustand der Strömungseinheit herstellt und in Abhängigkeit von einem Umschaltvorgang im Stufengetriebe in einer zweiten Stellung die den Schlupfzustand beeinflussende Vorrichtung (Kü) an einen Leitungsabschnitt (65, 68, 72, 73) mit durch Drosselwirkung vermindertem Druck hinter einem Schaltsteuerorgan (SB 1) anschließt, bis diese Leitungsverbindung nach Füllung des Druckraumes der Gangschaltkupp- ^ lung bzw. -bremse (B 2) für den neuen Gang durch Verstellung des Schaltsteuerorgans (SBt) bei gleichzeitigem Entleeren des Druckraumes der Gangschaltkupplung bzw. -bremse (B 1) des bisherigen Ganges über dieses Schaltsteuerorgan (SB 1) unterbrochen und die den Schlupfzustand beeinflussende Vorrichtung (Kü) unter einem Restdruck gehalten wird, wodurch während des anschließenden Abschnittes des Umschaltvorganges die Strömungseinheit so lange im Zustand mit Schlupf gehalten wird, bis der neue Gang voll eingerückt ist.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schlupfzustand der Strömungseinheit (W) beeinflussende Vorrichtung eine Überbrückungskupplung (Kü) für die Strömungseinheit ist.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Leitungsabschnitt (65 usw.) mit durch Drosselwirkung vermindertem Druck hinter einer Drossel (d\) ein an sich bekanntes ^ Aufnehmeraggregat mit Aufnehmerkolben (AK) und Regelorgan (RA) für diesen zugeordnet ist und das Regelorgan (RA) während des Umschaltvorganges die Verbindung zwischen einer Zulieferleitung (62) für den hydraulischen Druck und dem ^h0 Leitungsabschnitt mit vermindertem Druck zeitweise unterbricht oder regelt und diesem Leitungsabschnitt Druckmittel aus dem Aufnehmeraggregat zuführt, wobei durch den federbelasteten Aufnehmerkolben (AK) das Aufnehmeraggregat in zwei Räume (39, 40) unterteilt ist, von denen der eine, im stationären Schaltzustand des Stufengetriebes das geringste Volumen aufweisende Raum (40) unmittelbar an die Zulieferleitung (62) angeschlossen und der andere (39) mit dem Regelorgan (RA) und über eine weitere Drossel (cfy mit dem Leitungsabschnitt (65 usw.) mit während des Schaltvorganges vermindertem Druck verbunden ist.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein im Leitungsabschnitt (65 usw.) mit durch Drosselwirkung vermindertem Druck angeordnetes Überdruckventil (Ow) zwischen dem in diesem Leitungsabschnitt angeordneten Schaltsteuerorgan (SBl) und dem Schlupfzustand-Steuerorgan (SKü) für die Überbrückungskupplung (Kü), welches bei einem Druckloswerden dieses Leitungsabschnittes infolge Entleerens des Druckraumes der Schaltkupplung bzw. -bremse (B X) des bisherigen Ganges den zur Überbrückungskupplung (Kü) führenden Leitungsteil (73, 74) von dem vorausgehenden Leitungsabschnitt trennt und unter einem bestimmten Restdruck hält

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (Ow) auf seiner Rückseite durch eine Leitung (76) mit dem Innenraum (W) der Strömungseinheit, an den auch die Rückseite des Schaltorgans für die Überbrükkungskupplung grenzt, verbunden ist.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (Ow) auf seiner Rückseite zusätzlich zum Druck aus dem Innenraum der Strömungseinheit durch eine Feder (59) belastet ist.

7. Steuervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der das Überdruckventil (Ow) und das Schlupfzustand-Steuerorgan (SKü) enthaltende Leitungsabschnitt über einen Hochschaltschieber (SH) führt, der beim Aufwärtsschalten die Verbindung freigibt.

8. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Strömungswandler ausgebildete Strömungseinheit in an sich bekannter Weise ein verstellbares Leitrad, insbesondere zur Erhöhung der Differenzdrehzahl zwischen Pumpenrad und Turbinenrad während der Getriebeschaltung, aufweist.