DE2237531C3 - Hydraulische Steuereinrichtung zum selbsttätigen Umschalten eines Kraftfahrzeuggetriebes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuereinrichtung nach dem vom Hauptpatent abgeleiteten Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Das Hauptpatent bezweckt mit einer derartigen Anordnung, die geschwindigkeitsabhängigen Übergänge von einem höheren Gang in einen niedrigeren Gang eines automatischen Fahrzeuggetriebes stufenlos zu machen und beschreibt im einzelnen eine Vorrichtung, die allgemein für Getriebe ohne besonders berücksichtigte Übergasschaltung (kick-down) vorgesehen ist. Bei den heutigen automatischen Getrieben empfiehlt es sich aber, Übergasschaltungen besonders zu berücksichtigen. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Vorrichtung unter Beibehaltung ihrer sonstigen Funktion eigens für Getriebe auszubilden, die eine Übergangsschaltung aufweisen.

Erreicht wird dieses Ziel gemäß der Erfindung dadurch, daß der Kolben des Steuerschiebers ein Stufenkolben ist, dessen dem fahrgeschwindigkeitsabhängigen Steuerdruck ausgesetzte Stirnfläche um ein solches Maß größer als die gegenüberliegende Stirnfläehe bemessen ist, daß der Kolben bei etwaiger Gleichheit der beidseitig anstehenden Steuerdrücke allein infolge der durch die Unterschiedlichkeit der Stirnflächen bedingten Kraftdifferenz in die Öffnungsstellung bewegt und dort gehalten wird.

Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß auf die Feder, die gemäß dem Hauptpatent den Kolben des Steuerschiebers belasten muß, verzichtet werden kann. Dementsprechend reagiert der Kolben, der nunmehr ein Stufenkolben ist, empfindlicher auf Änderungen der an seinen beiden Enden anstehenden Steuerdrücke, und eine richtige Funktion des Getriebes, wie unten darauf noch näher eingegangen wird, wird auch bei solchen Übergasschaltungen (kick-down) gewährleistet, die bei höheren Fahrgeschwindigkeiten auf ein Gaswegnehmen folgen.

Bei einer derartigen Bedienung des Gaspedals wie überhaupt auch bei sonstigen Fahrzuständen, sofern diese ein Zurückschalten des Getriebes bewirken, wird der Kolben des Steuerschiebers in die dem niedrigeren Gang entsprechende Endstellung bewegt und überbrückt dort zweckmäßig die Zu- und Abgänge der Beipassleitung mit einer Ringnut, die sich zwischen den Enden des Kolbens befindet.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das auf eine Schaltungsanordnung für die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Umschalten eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebes zwischen dem 2. und dem 3. Gang bezogen und in der Zeichnung schematisch dargestellt

Auf die Erläuterung der Druck- und Drehzahländerungen, dia sich in den einzelnen Schaltgliedern, der Kupplung und der Bremse, ab Einleitung des Schaltvorganges bis zu dessen Beendigung abspielen und deren Beschreibung in der Hauptpatentschrift der Figurenbezeichnung vorangeht, kann an dieser Stelle verzichtet werden, denn sie bleiben gegenüber dem Hauptpatent unverändert.
Die wesentlichsten Bestandteile der Schaltungsan-Ordnung bestehen aus einem Schaltschieber 1, einer Kupplung 2, einer Bremse 3, einem Druckspeicher 22 und einem Steuerschieber 40. Die Zeichnung erfaßt eine Schaltphase, in der der Schaltschieber 1 infolge geänderter Betriebsverhältnisse von dem 3. Gang in die dem 2. Gang entsprechende Stellung bereits umgeschaltet hat, die zugehörige Kupplung 2 und die Bremse 3 ihre Bewegungen jedoch noch nicht ausgeführt haben. Ein Kolben 4 des Schaltschiebers 1 enthält in üblicher Weise an seinen beiden Enden hydraulisches Medium zugeführt, und zwar an dem einen Ende über eine Leitung 5, die fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Druck liefert, und an dem anderen, mit einer Feder belasteten Ende über eine Leitung 6, in der motorbelastuftgsabhängiger Druck herrscht. Der Kolben 4, der stufig ausgebildet ist und zwischen den Enden noch mit Leitungen 7 für die Übergasschaltung (kick-down) verbunden ist, steuert einen Servodruckkreis, mit dem die Anpreßdrücke für die einzelnen Schaltservomoto-

ren für das Getriebe aufgebracht werden, indem eine Leitung 8 wahlweise mit einer eine Drossel 9 aufweisenden Zuflußleitung 10 oder mit der Atmosphäre bei 0 verbunden wird.

Die Leitung 8 setzt sich in einer Leitung 11 fort, die zu der größeren, mit einer Feder belasteten Fläche (Löseseite) eines stufig ausgebildeten Bremskolbens 12 für die Betätigung der Bremse 3 führt. Die kleinere Fläche (Anlegeseite) des Bremskolbens 12 isi wirkungsmäßig mit einer Leitung 13 verbunden, in der ebenfalls Servodruck ansteht und eine Drossel 14 und ein Rückschlagventil 15 angeordnet sind, das in Funktion tritt, wenn das hydraulische Medium von dem Bremskolben 12 zurückströmt.

Aus der Leitung 8 zweigt eine Leitung 16 ab, an der jenseits einer Drossel 17 bzw. eines diese überbrückenden Rückschlagventils 18 eine Kupplungsleitung 19 anschließt, die wiederum in Leitungen 19a und t9b verzweigt.

Die Leitung 19a führt zu einem Kupplungskolben 20 der Kupplung 2, der in Richtung des Lösens unter der Kraft einer Feder 21 steht und zum Zusammenpressen der Kupplungslamellen bei der Herstellung einer Verbindung zwischen den zwei Kuppiungsteilen bestimmt ist.

Die Leitung 196 mündet in einen Druckspeicher 22, und zwar unter dem in einem geschlossenen Zylinder 23 abgeordneten Kolben 24, der von unten durch eine Feder 25 verspannt ist und auf den Kopf über eine Leitung 26 Servodruck zugeführt erhält.

Zwischen der Leitung 16 und der Kupplungsleitung 19 ist eine Beipassleitung 27 vorgesehen, die die Drossel 17 und das Rückschlagventil 18 überbrückt. Diese Beipassleitung 27 ist mit ihren Zu- 28 und Abgängen 29 durch einen Steuerschieber 40 geführt, dessen Kolben 41 als Stufenkolben ausgebildet ist und dementsprechend eine größere Stirnfläche 44 und eine kleinere Stirnfläche 46 aufweist. Der Kolben 41 besitzt zwischen den Enden eine Ringnut 42 und erhält an der größeren Stirnfläche 44 durch eine Leitung 43 fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Druck zugeführt. Die Länge der Ringnut 42 des Kolbens 41 ist so bemessen, daß in der einen (nicht dargestellten) Endstellung des Kolbens 41, die in der Zeichnung die rechte ist, die Zu- und Abgänge 28 bzw. 29 miteinander unmittelbar in Verbindung stehen, in der anderen, gezeichneten Endstellung jedoch der Kolben 41 den Durchfluß durch den Steuerschieber 40 schließt, so daß nunmehr die Flüssigkeit aus der Leitung 28 über einen Kanal 45 nur die kleinere Stirnfläche 46 des Kolbens 41 mit Druck beaufschlagen kann.

Die Zusammenwirkung der vorbeschriebenen Schaltorgane ist folgende:

im 3. Gang befindet sich sowohl der Ko'ben 4 des Schaltschiebers 1 als auch der Kolben 41 des Steuerschiebers 40 in der linken Position (für den Kolben 4 ist hier die rechte Position gezeichnet). Der in der Zuflußleitung 10 herrschende Servodruck hält dann über den Leitungsstrang 8, 16 und 19 die Kupplung 2 geschlossen und über den Leitungsstrang 8 und 11 die Bremse 3 gelöst. Die Umschaltung in den zweiten Gang wird durch Verschiebung d"> Ko^;bens 4 von links nach rechts durch Änderung der Steuerdrücke in den Leitungen 5 und 6 (oder 7) eingeleitet. Damit wird die Servoleitung 8, wie gezeichnet, an 0 gelegt. Die Löseseite (große Fläche) des Bremskolbens 12 wird sofort entlastet und der Bremskolben 12 durch den an der Anlegeseite (kleinere Fläche) liegenden Servodruck über die Drossel 14 nach oben bewegt (Bremsanlegen).

Dieser Vorgang ist nach einer vorbestimmten Zeit stets beendet.

Obwohl die Kupplungsleitung 19 über die Leitung 16 ebenfalls an der bereits an 0 gelegten Leitung 8 angeschlossen ist, wird der Servodruck in der Kupplung 2 nur langsam abgebaut, wenn die Umschaltung bei niedrigeren Fahrgeschwindigkeiten erfolgen soll. Gesteuert wird diese Verzögerung mit Hi'fe des Steuerschiebers 40, des Druckspeichers 22 und der Drossel 17. Die Leitung 19, d. h. die Kupplung 2, wird über die Drossel 17 in Abhängigkeit der Kennung des Druckspeichers 22 entlastet, bis der Druck an der kleineren Stirnfläche 46 des Steuerschiebers 40 soweit abgefallen ist, daß der in der Leitung 43 herrschende fahrgeschwindigkeitsabhängige Steuerdruck, der auf der größeren Stirnfläche 44 wirkt, den Kolben 41 in die rechte Position schiebt. Damit wird die Drossel 17 umgangen und der Servodruck fällt steil ab, d. h. die Kupplung 2 löst und die Motordrehzahl kann hochlaufen, bis die Bremse 3 zufaßt. Je nach Höhe des Steuerdrucks in der Leitung 43, d. h. Höhe der Fahrgeschwindigkeit, wird also durch früheres oder späteres Umschalten des Steuerschiebers 40 der Wirkbereich des Druckspeichers 22 früher oder später beendet, wodurch für das Hochlaufen der Motordrehzahl mehr oder weniger Zeit zur Verfügung steht.

Der Kolben 24 des Druckspeichers 22 wird gegen den dauernd anliegenden Servodruck in der Leitung 26 durch den Servodruck in der Leitung 19 und die Feder 25 gespannt. Spannen (Füllen) des Druckspeichers 22 geschieht während der Hochschaltung in den dritten Gang über die Leitung 8, das Rückschlagventil 18 unter Umgehung der Drossel 17 und über den Leitungsstrang 19 und 19b. Der Kolben 24 bewegt sich jetzt nach oben, und der Steuerschieber 40 schaltet durch Druckaufbau an der kleineren Stirnfläche 46 und an der durch die Ringnut 42 entstandenen Zwischenfläche 46<j des Kolbens 41 in die gezeichnete linke Position.

Betrachtet man nun die Übergasschaltung (kickdown), so ergibt sich im Vergleich mit dem Hauptpatent, das wohlgemerkt die Übergasschaltung nicht eigens erfaßt, folgende Situation.

Je nach Charakteristik des fahrgeschwindigkeitsabhängigen Steuerdruckverlaufs, der gewünschten Lage der Schaltpunkte und der Servodruckhöhe könnte es vorkommen, daß z. B. bei höherer Fahrgeschwindigkeit ohne Gas im 3. Gang bei dem Hauptpatent der Kolben des Steuerschiebers nicht in der gezeichneten linken (3. Gang) Position stehen bleibt, weil der fahrgeschwindigkeitsabhängige Steuerdruck und die dort noch vpihandene Feder eine größere Kraft auf den Steuerkolben ausüben als der Servodruck auf die entsprechende Stirnfläche. Man beachte, daß der Servodruck ohne Gas gleich oder nur geringfügig höher als der fahrgeschwindigkeitsabhängige Steuerdruck sein kann. Bei plötzlich ■" eingeleiteten Übergasschaltungen, die ein-sofortiges Verschieben des Kolbens des Schaltschiebers in die gezeichnete rechte Lage bewirken, steigt der Servodruck beim plötzlichen Vollgasgeben nicht schnell genug an, um den Kolben des Sceuerschiebers wieder rechtzeitig in die linke Position zu schieben. Der Servodruck würde sich jetzt unter Umgehung der entsprechenden Drosseldüse schnell abbauen, und eine Umschaltung in den 2. Gang würde sofort erfolgen, und zwar ohne Rücksicht auf die Geschwindigkeit des Fahrzeuges, die ja schließlich auch in den höheren Bereichen sehr unterschiedlich sein kann.

Demgegenüber wird bei der Erfindung der Kolben 41

im 3. Gang immer, d. h. unabhängig von der Lage des Gaspedals und der Fahrzeuggeschwindigkeit, in der gezeichneten 3. Gang-Position (linke Endstellung) gehalten, weil die kleinere Stirnfläche 46 und die wirksame Z\» ischenfläche 46a des Kolbens 41, die ja stets mit Sen udruck beaufschlagt werden, gleich groß wie die größere Stirnfläche 44 sind und der Servodruck bekanntlich niemals kleiner als der fahrgeschwindij keitsabhängige Steuerdruck sein kann. Der Servodruc ist im ungünstigsten Fall noch geringfügig höher als dt besagte Steuerdruck. Somit funktioniert der Kolben 4 stets aus einer Lage heraus, in der die Geschwindigke des Fahrzeuges für das Zurückschalten des Getriebes i dem richtigen Moment berücksichtigt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Steuereinrichtung zum selbsttätigen Umschalten eines Kraftfahrzeuggetriebes von einem höheren Gang in einen niedrigeren Gang mit einer dem höheren Gang zugeordneten, durch Druckzufuhr zu einem Kupplungsservomotor anlegbaren Kupplung und einer dem niedrigeren Gang zugeordneten Bremse, deren beidseitig mit Druckmittel beaufschlagbarer Bremskolben an der Anlegeseite in beiden Gängen und an der Löseseite nur im höheren Gang Servodruck erhält, cowie mit einem in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und der Motorbelastung gesteuerten Umschaltschieber, der beim Zurückschalten von der Löseseite des Bremskolbens und vom Kupplungsservomotor kommende Druckmittelleitungen an einen drucklosen Auslaß legt, wobei in der vom Kupplungsservomotor kommenden Kupplungsleitung eine Drossel sowie eine die Drossel umgehende, von einem Steuerschieber abhängig von einem mit der Fahrgeschwindigkeit steigenden Druck steuerbare Beipassleitung vorgesehen ist, und wobei in der Leitung zur Anlegeseite des Bremskolbens eine weitere Drossel angeordnet ist, ferner an die Kupplungsdruckleitung parallel zum Kupplungsservomotor zwischen diesem und der Beipassleitung ein Druckspeicher angeschlossen ist und der Steuerschieber in der Beipassleitung durch den mit der Fahrgeschwindigkeit steigenden Druck im Sinne des öffnens der Beipassleitung und durch den Druck in dem dem Druckspeicher und dem Kupplungsservomotor zugewandten Teil der Beipassleitung im Sinne des Schließens der letzteren belastet ist, nach Patent 2137 160, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (41) des Steuerschiebers (40) ein Stufenkolben ist, dessen dem fahrgeschwindigkeitsabhängigen Steuerdruck ausgesetzte Stirnfläche (44) um ein solches Maß größer als die gegenüberliegende Stirnfläche (46) bemessen ist, daß der Kolben bei etwaiger Gleichheit der beidseitig anstehenden Steuerdrücke allein infolge der durch die Unterschiedlichkeit der Stirnflächen bedingten Kraftdifferenz in die Öffnungsstellung bewegt und dort gehalten wird.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (41) zwischen den Enden eine Ringnut (42) mit einer Länge aufweist, die in der Öffnungsstellung des Kolbens die Zu- (28) und Abgänge (29) der Beipassleitung (27) überbrückt.