DE1949084C3 - Hydraulische Steuervorrichtung zur Umschaltung von Stufengetrieben, insbesondere fur 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 antriebsseitigen Drehmassen sind diese beiden Forderungen oft schwer vereinbar. Zum Beispiel durch die Anordnung einer einer Strömungseinheit, insbesondere einem Wandler, parallel geschalteten Überbrückungskupplung 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 Differenzdrehzah! 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 Überbrückungskupplung 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 Stufengelriebe, 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 Stjfengetriebes 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 Einmcken der Kupplung des neuen Ganges ausgerückt wird, die vorzugsweise, insbesondere zum Einschalten eines niedrigeren Ganges, zunächst nur teilweise unter niedrigen Kuppeldruck gesetzt werden sol!. 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 ÜberbrOckungskuppIungen 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 Übetbrückungskupplung 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 Strömungsein' heit und einer Vorrichtung zur Beeinflussung des Schlupfzustandes derselben, insbesondere einer Über^ brückungskupplung, 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 Antriebfs 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 einzetnen 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,

F i g. 3 das gleiche Schaltsystem in einem weiteren

-to Zwischenzustand während des Schaltvorganges.

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

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

In der Zeichnung ist ein Schaltschcma der Erfindung dargestellt. Die Motorwelle M treibt über eine Strömungseinheit, im Ausführungsbeispiel einen Wandler W mit dem Pumpenrad P, dem Turbinenrad Γ und einem Leitrad L (das im Falle einer hydrodynamischen Kupplung fehlen würde), eine Getriebeeingangswelle Wc und beispielsweise zwei hintereinandergeschaltete Planetengetriebe G\ und Oi eine Getriebeausgangswel-Ie W_a an, die z. B. ium Antrieb der Räder eines Kra'cftfhrzeuges 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 Getriebestufen dienen. Zur Schaltung können als Servo-Schaltorgane Kupplungen, Bremsen od. dg!, vorgesehen sein. Im Ausführungsbeispiel sind z. B. zwei Bremsen B\ und Bi zum Schalten eines 1. und 2. Ganges sowie eine Kupplung Ki für einen 3. Gang schematisch angedeutet. Zur Überbrückung der Strömungseinheit W ist ferner als den Schlupfzustand der Strömungseinheit beeinfluss sende Vorrichtung eine Überbrückungskupplung K₀ zwischen der Motorwelle M und dem Turbinenrad T bzw. der Getriebeeingangswelle W_e angeordnet. Die

Bremsen B\, Bi die Kupplung Ki und die Uberbrükkungskupplung K₀ werden hydrauliüOh durch Kolben als Schaltelemente betätigt.

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

KS12 ein als Schieber ausgebildetes Kommandosteuerorgan zur Einleitung des Schaltens zv/ischen dem

1. und deni 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 Schallsteuerorgan für den

2. Gang, SH einen Hochschaltschieber. AK einen Aufnehmerkolben, RA ein Regelorjtan für den Aufnehmerkolben, SKiI ein Schlupfzustandsteuerorgan für die Vorrichtung (Überbrückungskupplung) KiI und Üw ein ν'ΰϊΐι DfiiC'K iii dcf οίί"ΰΠΊϋΓΐ£Ϊί;ίίΊΪΊ6ίί abhängiges

Überdruckventil.

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

Das Kommandosteuerorgan KS12 ist als Differentialkolbenschieber in einem Schiebcirzylinder mit den Steuernuten 10 und 11 sowie einem Abfluß 01 zu einem Vorratsbehälter od. dgl. für das Schaltmedium gelagert und wird durch eine Feder 12 (in der Zeichnung) nach rechts gedrückt. In gleicher Weise weist der Schieberzylinder des Kommandosteuerorgans XS23 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 O3 sind im Schieberzylinder vorgesehen. In ähnlicher Weise weist das Schaltsteuerorgan SB 2 eine große Fläche 22 und eine Ringfläche 23 auf, während der Schieberzylinder mit Steuernuten bzw. -räumen 24, ΊΆ, 26, 27 und einem Abfluß O 4 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„ 33, 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 -ines Zylinders 41 untergebracht ist Eine Steuernut 42 wird durch di<; Kolbenkante 43 aufgesteuert, wenn sich der Aufnehmerkolben AK in seine linke Endstellung bewegt Außerdem ist eine Steuernut 44 am linken Ende des Zylinders 41 vorgesehen.

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 Steuerkante 51 übersteuert werden kann.

Des weiteren weist der Zylinder des durch eine Feder 52 belasteten Schhipfzustand-Steuerorgans SKü für die Überbrückungskupplung KO Steuerräume bzw. -nuten 53, 54,55,56 und 57 auf, während das Überdruckventil Üw einerseits auf seiner einen Kolbenseite 58 vom Druck in der Strömungseinheit 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 Überbrük^ kungsküpplüng beaufschlagt wird.

Der das Schalten bewirkende Arbeilsdruck (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 Regelofgans RA führt Eine Leitung 64 führt vom Sleuerfaufn 50 des letzleren -tut Si'euerhute 44 am Aufnehmerzylinder 41 und ist über eine Drossel di mit einer Leitung 65 verbunden, die ihrerseits mit den Steuernuten bzw. -räumen 49,47,42,21,24 und 53 sowie über Drosseln d% und di 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 d-

A~. □-„„..„

Bu 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 Kj miteinander. Des weiteren verbinden Leitungen 72, 73 den Steuerraum 34 über das Überdruckventil Üw mit der Steuernut 54, ferner eine Leitung 74 die Steuernut 55 am Schlupfzustand-Steuerorpran SKO mit dem Druckraum der Oberbrückungskupplur%3 KO und eine von einer Lieferleitung 75 mit Druckflüssigkeit belieferte Verbindungsleitung 76 das Innere der Strömungseinheit W mit dem Raum 58 auf der Rückseite des Überdruckventils Ow

In F i g. 1 ist das Schaltsystem im 1. Gang dargestellt. Die an die Zulieferleitung 62 angeschlossenen Leitungen 63,64,65,68 und 74 stehen unter dem Arbeitsdruck (A)dzs hydraulischen Mediums. (In F i g. 2 und 3 sind die unter Arbeitsdruck stehenden Leitungen mit starken durchgehenden Linien dargestelh.) Das Kommandosteuerorgan KS12 befindet sich unter der Wirkung der Feder 12 in seiner rechten, das Kommandosteuerorgan KS 23 unter der Wirkung der Feder 15 in seiner linken Endstellung. Das Schaltsteuerorgan SBi steht über Leitung 63, Drossel dt und Leitung 65 unter Arbeitsdruck an der Fläche 17, so daß es seine rechte Endstellung einnimmt während sich das Schaltsteuerorgan SB 2 unter dem Arbeitsdruck an der Fläche 22 in seiner linken Endstellung befindet Die Bremse B1 ist dadurch über die Leitung 68 eingerückt desgleichen die Überbrückungskupplung KO, die über das sich in seiner linken Endstellung befindende Schlupfzustand-Steuerorgan SKO und Leitung 74 ebenfalls unter dem Arbeitsdruck A steht

Die übrigen, von der Zulieferleitung getrennten Leitungen sind jeweils drucklos. So steht der Druckraum der Bremse B 2 über Leitung 69, 66 mit dem Abfluß Oi, der Druckraum der Kupplung K3 über Leitung 71 mit dem Abfluß O 2 in offener Verbindung.

Über die Drossel di, die jedoch — ebenso wie die Drosseü d\ — im statischen Zustand des Systems wirkungslos ist, und über die Leitung 64 stehen der Kolbenraum 39 am Aufnehmerkolben AK und der Kolbenraum 50 sowie — durch Verbindung mit der Leitung 65 — der Kolbenraum 47 des Regelorgans RA unter Arbeitsdruck A so daß der Aufnehmerkolben AK etwa seine rechte Endstellung, das Regelorgan RA mittlere Stellung einnimmt

Die Schaltung aus dem i. in den 2. Gang findet wie folgt statt:

Das Kommandosteuerorgan KS12 wird — selbsttätig oder von Hand od-dgL — nach links verschoben.

Dadurch wird, wie F i g. 2 zeigt, die Leitung 65 über die Drossel c/j und die Steuernuten 10,11 mit den Leitungen 66 und 67 und weiter über die Leitung 66, die Sleuernulen 25,26 des Schaltstcuerorgans SB2 und die Leitung 69 mil dem Druckraum der Bremse 52, des Scrvo-Schaltgliedes des 2. Ganges, verbunden, so daß sich der Druckraum von B 2 zu füllen beginnt. Zugleich bleibt der Druckraum der Bremse B 1, des Scrvo-Schallglicdcs des I. Ganges, über die Leitung 68 und die Slcuernuten 2Ö, 21 des Schallsteuerorgans SB 1 mil der Leitung 65 verbunden, die zunächst noch über die Steuernuten 49,48des Aufnehmer-Regelorgans RA und die Drossel d\ mil 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 (Aj, in i* i g. 2 durch voii ausgezogene Linien für die betreffenden Leitungen angedeutet, und infolge drr Drossel d\ der Druck (Ai) in der Leitung 66 und in den hiermit verbundenen Leitungen, angedeulel durch strichpunktierte Linien (-·-). kleiner als der Druck (Λι), 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 (A₁) ist. Sobald die Kante 51 des Regelorganschiebers die Steuernute 49 übersteuert und letztere freigibt, wie dieses in Fig. 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 (A₁) ist hierbei unmittelbar von der Verdrängerwirkung des Kolbens A K abhängig.

Inzwischen ist das Schlupfzustand-Steuerorgan SKü für die Überbrückungskupplung, da (A)>(A_X), 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 (Uw), 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 Kolbcnkantc 43 die Stcucrnui 42 nur jeweils so Weil freigibt, wie es der Gleichgcwichtsbedingung entspricht.

Gleichzeitig mit der Eröffnung der Sleuernut 42 gehl 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

ίο der Bremse BI des bisherigen Gariges und der Überbrückungskupplung Kü weiterhin ebenfalls unter Druck, und zwar unter dem gegenüber dem Hauptarbeitsdruck (A) des Schaltsystems erniedrigten Druck (At).

\5 Ist der Druckraum der Bremse B2 gefüllt und hört damit die Strömung in den Leitungen 66 und 69 zur Bremse B 2 auf, so wird (A₂) = (A\), so daß der Druck an der Fläche 16 des Schallsteuerorgans SBi denjenigen an der Fläche i/ übersteigen und deswegen das Schallstcuerorgan 501 nach links in die Lage gemäß Fig. 3 verschoben wird. Der Druckraum der Bremse B1 wird dadurch über die Steuernut 19 des schaltsteuerörgans mit dem Abfluß 03 verbunden und der erste Gang damit ausgeschaltet.

Mit dem Ausschalten der Bremse B\ 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

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

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

Rückseite des Schaltelements (Kolbens) der Überbrük kungskupplung wirkt, bleibt das Schaltelement angelegt, so daß die Überbrückungskupplung bei einem späteren Wiederzuschalten sofort fassen kann.
Sobald die Bremse B 2 für den 2. Gang gefaßt und B, und Kü 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 rechts zurück, wobei die Kolbengeschwindigkeit durch das Aufnehmer-Regelorgan RA geregelt wird. Der Zustand des Schaltsystems zu einem Zeitpunkt während dieser Regelphase des Schaltvorganges ist in F i g. 3 gezeigt

Sobald der Aufnehmerkolben in seine (in der Zeichnung) rechte Endstellung zurückgekehrt ist wird (Aj)-(A), so daß der Zustand gemäß Fig. 1 mit Ausnahme des Gangwechsels wiederhergestellt ist Das Schlupfzustand-Steuerorgan SKü geht wieder nach links, und damit wird die Überbrückungskupplung Kü wieder an den Arbeitsdruck (A) geschaltet die Überbrückungskupplung bzw. die entsprechende, den 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 Theruntergeholt.

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 dt, 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 iinks, 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 Ku fortpflanzen. Der Druckraum von K 3 füllt sich somit, während der 2. Gang durch die Bremse B 2 und die Überbrückungskupplung Ku 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 B2 über 26 mit dem Abfluß O4, schaltet also den 2. Gang aus. Zugleich wird auch infolge der Verbindung von 74 mit 69 (bzw. B 2) über 72, 73 die Überbrückungskupplung KO unter Aufrechterhaltung eines mittels des Überdruckventils Owdurch den Druck in der Strömungseinheit bestimmten Restdruckes (A₁) auch die Überbrückungskupplung Ku ausgeschaltet. Nach dem Rückgang des Aufnehmerkolbens AK in die rechte Endstellung und Rückgang des Schaltorgans SKü in dessen linke Endstellung wird die Überbrückungskupplung Kü 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 Fig.4 ist die Drehzahl des Motors n„, über der Abtriebsdrehzahl η in den einzelnen Gängen aufgetragen, beispielsweise in drei Gängen 1,11 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 Wandler-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 Qi 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 Abtrir>>sdrehzahl η — infolge des Gangwechsels im Stufengetriebe clitj Motordrehzahl zunächst vom Punkte Q\ auf Qw, worauf nach WiHereinscbaliung der Überbrückungskupplung die Drehzahl weiter vom Punkte Qw auf Q₂ 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 Gangschallglied durch Zuschalten des Wandlers ist um so größer, je größer die Dt'ehzahldifferenz im Wandler ist.

In Fig.5 sind über der Zeit t Drehmomente Md, in Fig. 5b über der gleichen Zeit Drücke ρ in schemalischen Diagrammen, z. B. beim Schalten vom 1. auf den 2. G.ing, aufgetragen.

Fig. 5a zeigt den Drehmomentcnverlauf Md, in gestrichelten Linien bei bisheriger Schaltweise mit während des Schaltens von einem auf den anderen Gang ausgerückter Überbrückungskupplung und den Drehmomentenverlauf Md_c\n voll ausgezogenen Linien

2Ü Bei eninuutigsgemüöui SehaliweiSc ii'iit 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 Fig. 1 bis 3 erläuterte Schaltschema an der Bremse B1 für den 1. Gang und an der Bremse B2 für den 2. Gang. p\ ist hierbei der Schaltdruck an der Bremse B \,pi der Schaltdruck an der Kupplung B2.

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 ft ist der Druckraum des neuen Ganges an der Bremse S₂ 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 I. Gang durch Abschalten der Bremse B 1 vom Arbeitsdruck ausgerückt, so daß der Druck p\ im Druckraum von B 1 auf Null sinkt. Der Schaltvorgang befindet sich nunmehr zwischen den Zeitpunkten ft und /) in der Reglerphase, etwa zwischen den Schaltzuständen der F i g. /und 3, bis der Aufnehmerkolben KA im Zeitpunkt ij seine ursprüngliche Endlage wieder erreicht hat und der Druck pi 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 plötzlicher Drehmomentabfall gemäß der Kurve Mj_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 Drehmomentkurve Μ& bis zum Zeitpunkt ft des eigentlichen "Gangwechsels das volle Drehmoment erhalten bleibt und nur ein kurzzeitiges, praktisch unvermeidliches Absinken des Drehmomentes während dieses Gang-

wechsTs 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 e^;nes Ausführungsbeispiels für eine Schaltautomatik ei iäutert. 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 Drosselsteilen, des Aufnehmers od. dgl. den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden.

Der Schlüpfzüstahd des Wandlers kann auch ifi an sich bekannter Weise durch Eingriff in den Strömürigskreisiauf, 2J-B. durch ein Leitrad mit verstellbaren

Schaufeln, verändert v/erden.

Die Betätigung kann dann so mit der Schaltung des Gangwechsels verbunden sein, daß mit dem Lösen des Schaltgliedes des bisherigen Ganges die Leitradschaufeln so verstellt werden, daß der Betriebszustand mit großem Schlupf hergestellt wird.

Die Verstellung des Leitrades während der Gangwechsel-Schaltung kann gesteuert so erfolgen und dsm 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 Hochschaltcn vom 1. zum 2. Gang entsprechend F i g. 4 einer Drehzahländerung von Qi nach 0w.

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 Strömlingseinheit (Strömungswandler 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 (SKu) zur gesteuerten Zulieferung des hydraulischen Druckmittels zu der den Schlupfzustand der Strömungsei nheit beeinflussenden Vorrichtung (KQ) aufweist, wobei das Schlupfzustand-Steuerorgan (SKü) in seiner einen Stellung bei stationärem Schaltzustand des Stufengetriebes eine Leitungsverbindung zu der den Schlupfzustand beeinflussenden Vorrichtung (Ku) 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 (Ku) an einen Leitungsabschnitt (65, 68, 72, 73) mit durch Drossel wirkung vermindertem Druck hinter einem Schaltsteuerorgan (SB 1) anschließt, üis dies. Leitungsverbindung nach Füllung des Druckr-unes der Gangschaltkupplung bzw. -bremse (B 2) für der. neuen Gang durch Verstellung des Schaltsteuerorgans (SBi) bei gleichzeitigem Entleeren des Druckraumes di:r 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 d(/r 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 Leitungsabschnitt mit vermindertem Druck zeitweise unterbricht oder regelt und diesem Leitungsafch schnitt Druckmittel aus dem Aufnehmeraggregäit 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)unmittellbar an die Zulieferleitung (62) angeschlossen und der andere (39) mit dem Regelorgan (RA) und über eine weitere Drossel (Uj) 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 Oberdruckventil (Ow) zwischen dem in diesem Leitungsabschnitt an^ordneten Schaltsteuerorgan (SB\) und dem Schlupfzustand-Steuerorgan (SKü) für die Überbrückungskupplung (Ku), welches bei einem Druckloswerden dieses Leitungsabschnittes infolge Entleerens des Druckraumes der Schaltkupplung bzw. -bremse (B 1) 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) aut 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 (Üw) 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