DE2260258A1

DE2260258A1 - Steuersystem fuer automatische getriebe in kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2260258A1
Application number: DE2260258A
Authority: DE
Inventors: Wataru Ishimaru; Toshiyuku Miyauchi; Takeshi Takagi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1971-12-08
Filing date: 1972-12-08
Publication date: 1973-06-28
Also published as: JPS4864369A; GB1386370A; US3799001A; FR2164369A5; JPS5218345B2

Description

226025!

München, den 8. Dezember 197;

Nissan Motor Company, Limited Yokohama City (Japan)

Steuersystem für automatische Getriebe in Kraftfahrzeugen

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf Steuersysteme für automatische Getriebe in Kraftfahrzeugen und betrifft insbesondere ein Steuersystem für ein in Kraftfahrzeugen verwendetes automatisches Getriebe, das von einer Antriebsmaschine über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler angetrieben wird, wobei das Steuersystem in der Lage ist, den Wert des Leitungsdruckes für die hydraulisch betätigbaren Reibelemente, wie beispielsweise die Reibkupplungen und Bremsen des Getriebes zu regeln.

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Ein in Kraftfahrzeugen verwendetes, automatisches Getriebe weist in der Regel einen hydraulischen Steuerkreis zur Steuerung von Reißelementen, wie Reibkupplungen und Bremsen auf, um wahlweise eine Vielzahl von verschiedenen Gängen zu schaffen· Zur Erzielung eines weichen Gangwechsels ist es wünschenswert, die Drehmomentkapazität der Reibelemente in Abhängigkeit von den wechselnden Motorbelastungen zu ändern. Die erforderliche Drehraomentkapazität steigt an, wenn die Motorbelastung zunimmt, so dass die Drehmomentkapazität beim Anfahren oder bei langsamer Fahrt verhältnismässig gross und bei rascher Fahrt verhältnismässig klein sein muss.

Wenn die Drehmomentkapazität eines derartigen Reibelementes zu klein ist, im Vergleich zu der zu einem bestimmten Zeitpunkt erforderlichen Drehmomentkapazität, ist der Schlupf zwischen den mit einander zu verbindenden Elementen zu gross, was zu einem ungenauen Betrieb oder Lauf des Motors führt. Wenn dagegen die Drehmomentkapazität des Reibelementes zu gross ist, rückt die Kupplung oder Bremse plötzlich ein, so dass ein unangenehmer Ruck entsteht. Da die Drehmomentkapazität des Reibelementes vom Wert des hydraulischen Druckes im hydraulischen Steuersystem abhängt, kann ein weiches Einrücken der Reibelemente dadurch erzielt werden, dass der Wert des hydraulischen Druckes geregelt und der Unterschied zwischen der Drehmo-

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-mentkapazität des Reibelementes und dem erforderlichen, zu übertragenden Drehmoment möglichst klein gehalten wird. Der hydraulische Druck wird im Nachstehenden als Leitungsdruck bezeichnet.

Bei den bekannten hydraulischen Steuerkreisen wird der Leitungsdruck dadurch gedrosselt, dass mit Hilfe einer bestimmten geeigneten Einrichtung, beispielsweise mit Hilfe von hydraulischen Steuerschiebern hydraulisch ein Drosselsignal erzeugt wird. Die Verwendung von Steuerschiebern für diesen Zweck ist jedoch nicht voll zufriedenstellend, da sie nur eine begrenzte Ansprechbarkeit haben und nicht in der Lage sind, ii/eiche Gangwechsel zu bewirken, insbesondere dort, wo die Kraftübertragung automatisch geregelt wird. Eine andere Lösung, die bei bekannten hydraulischen Steuerkreisen vorgeschlagen wurde gesteht darin, dass ein von einem Strömungsmitteldruck betätigtes Regelventil zusammen mit einem Modulatorventil verwendet wird, welche den Wert des Leistungsdruckes in Abhängigkeit von der sich ändernden Fahrzeuggeschwindigkeit regeln, wie dies im Nachstehenden näher erläutert werden wird. Der Wert des Leitungsdruckes kann daher nicht in Abhängigkeit von der Motorbelastung geändert werden, so dass es äusserst schwierig ist, weiche Übergänge zwischen den einzelnen Gängen zu erzielen.

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Die Erfindung schafft ein Steuersystem zur Regelung eines Leitungsdruckes in einem hydraulischen Steuerkreis für ein automatisches Getriebe, das von einem Motor über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem Stator abgetrieben wird. Das Steuersystem ist gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Abtasten des Ausgepgsdrehmonrentes des Motors und zur Erzeugung eines elektrischen Spannungssignals, das dem Ausgangsdrehraoment proportional ist; eine Einrichtung zum Abtasten des Drehmomentes des Stators des hydrodynamischen Drehmomentwandlers und zur Erzeugung eines elektrischen Spannungssignals, das dem abgetasteten Drehmoment des Stators proportional ist; eine elektronische Steuereinrichtung, die mit der das Drehmoment des Motors abtastenden Einrichtung und der das Drehmoment des Stators abtastenden Einrichtung elektrisch verbunden ist und auf die elektrischen Spannungssignale anspricht; eine Druckmittelquelle, die im hydraulischen Steuerkreis vorgesehen ist; ein den Leitungsdruck steuerndes Regelventil, das mit der Druckmittelquelle zur Regelung des Leitungsdruckes hydraulisch verbunden ist; ein Verstärkerventil, das mit dem den Leitungsdruck regelnden Regelventil verbunden ist und mit ihm zur weiteren Regelung des Leitungedruckes zusammenarbeitet; eine Leitungseinrichtung, welche das Verstärkerventil mit der Druckmittelquelle hydraulisch verbindet, um dem Verstärkerventil ein Drucksignal zuzuführen, wobei das Verstärkerventil auf das Drucksignal anspricht, um zu er-

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reichen, dass das den Leitungsdruck regelnde Regelventil den Leitungsdruck in Abhängigkeit vom Drucksignal regelt; und eine für das Strömungsmittel bestimmte Strahldüse, die in der Leitungseinrichtung untergebracht ist und mit der elektronischen Steuereinrichtung zusammenarbeitet, um den Wert des Drucksignals in Abhängigkeit von den elektrischen Spannungssignalen zu ändern, wobei der Leitungsdrack von Parametern des Ausgangsdrehmomentes des Motors und des Drehmomentes des Stators des hydrodynamischen Drehmomentwandlers geregelt wird.

Im Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm, in welchem die Motorbelastung und der ideale Leitungsdruck über der Fahrgeschwindigkeit abgetragen sind;

Fig. 2 und 3 Diagramme, in welchen die mit bekannten hydraulischen Steuerkreisen erzielbaren Leitungsdrücke über der Fahrgeschwindigkeit abgetragen sind;

Fig. 4 ein Diagramm, in welchem der mit dem erfin-

dungsgemässen Steuersystem erzielbare Leitungs-

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druck über der Fahrgeschwindigkeit abgetragen ist;

Pig. 5 ©in Diagramm, in welchem die durch das erfindungsgemässe Steuersystem erzielte Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Wert des Leitungsdruckes dargestellt ist;

Fig. 6 ein Diagramm, in welchem die Beziehung zwischen dem Wandlungsverhältnis und dem Drehzahlverhältnis des hydrodynamischen Drehmomentwandlers dargestellt ist, der ein herkömmliches automatisches Getriebe antreibt;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Steuersystems gemäss der Erfindung;

Fig. 8 einen Querschnitt durch den in Fig. 7 dargestellten hydrodynamischen Drehmomentwandler;

Fig. 9 und 1o Ansichten auf ein Ausführungsbeispiel des in Fig. 7 dargestellten Abtasters zum Abtasten des Drehmomentes des Stators;

Fig. 11 ein Diagramm, in welchem eine Beziehung zwischen dem Drehmoment des Stators des hydrodynamischen

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Drehmomentwandlers und der Ausgangsspannung dargestellt ist, die von dem in den Fig. 9 und 1o dargestellten Abtaster zum Abtasten des Drehmomentes des Stators erzeugt wurde;

Pig. 12 eine schematische Darstellung eines hydraulischen Steuerkreises, der einen Teil des in Fig· 7 gezeigten Steuersystems bildet; und

fig. 13 und 14 vergrösserte Darstellungen des in Pig. 12 gezeigten Servoventils.

Bei einem Kraftfahrzeug, das ein automatisches Getriebe mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler aufweist, ändert sich die Motorbelastung entsprechend der in Fig. 1 dargestellten durchgezogenen Linie X. Die Motorbelastung nimmt stark ab, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorherbestimmten Wert erreicht hat, welcher dem Kupplungspunkt A des hydrodynamischen Drehmomentwandlers entspricht. Danach nimmt die Motorbelastung mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit nur allmählich ab. Zur Erzielung eines weichen .tiberganges zwischen den einzelnen Gängen ist es wünschenswert, dass der Leitungsdruck entsprechend der in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Linie T aujs dem oben angegebenen Grund geändert wird. Es ist jedoch sehr schwierig, den Wert des Leitungsdruckes so zu regeln, dass er der ge- ,

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strichelten Linie I₀ in Fig. 1 folgt. Es ist daher bisher vorgeschlagen word'en, den V/ert des Leitungsdruckes entsprechend der in Fig. 2 dargestellten , gestrichelten Linie Y,. zu regeln. In diesem Fall ist der hydraulische Steuerkreis des automatischen Getriebes mit einem Drosselventil versehen, das ein Drucksignal erzeugt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den vorherbestimmten Wert V^. erreicht, der einem Regelventil des hydraulischen Steuerkreises zugeführt wird, wobei eine Drosselung im Leitungsdruck erzielt wird. Ein anderer Versuch, der bisher unternommen wurde, besteht darin, dass ein Modulatorventil verwendet v/ird, das zusammen mit einem vom Druckmittel betätigten Regelventil verwendet wird, welches ein der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechendes Drucksignal erzeugt. Das Modulatorventil erzeugt ein Drucksignal, das mit der Zunahme des der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Drucksignals ansteigt, bis die Fahrzeüggeschwindigkeit den vorherbestimmten V/ert V^ in Fig. 3 erreicht hat. Das Modulatorventil erzeugt ein konstantes Drucksignal, nach dem die Fahrzeuggeschwindigkeit den vorherbestimmten V/ert Ίρ überschritten hat. Die vom Modulatorventil erzeugten Drucksignale werden dann dem Regelventil zugeführt, so dass der Leitungsdruck entsprechend der gestrichelten Linie Y^ *ⁿ Fig. 3 moduliert v/ird. Da der Leitungsdruck bei diesen bekannten Vorrichtungen in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit ohne Rücksicht auf die Motorbelastung geregelt v/ird, ist es schwierig, einen Lei-

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tungsdruck zu erzielen, der in etwa der Motorbelastung folgt. Die Folge ist, dass der Leitungsdruck auf einem Wert gehalten wird, der über dem Wert des erforderlichen Leitungsdruckes liegt, so dass die Reibelemente plötzlich eingerückt werden, was zu einem Schaltruck führt. Da die bekannten Vorrichtungen einen Leitungsdruck erzeugen, der über dem erforderlichen Leitungsdruck liegt, ist eine übermässig grosse Energie erforderlich, die von der im Kraftfahrzeug befindlichen Brennkraftmaschine an die ölpumpe übertragen werden muss, so dass der Leistungswirkungsgrad des Motors beeinflusst wird, was zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führt.

Mit Hilfe der Erfindung sollen die bei den bekannten Vorrichtungen auftretenden Nachteile vermieden und¹ der Wert des Leitungsdruckes optimal in Abhängigkeit von der sich ändernden Antriebskraft des Kraftfahrzeuges geregelt werden,um ein weiches Einrücken der Reibelemente des automatischen Getriebes zu Erzielen und somit einen weichen Gangwechsel zu erreichen.

Gemäss der Erfindung wird der Leitungsdruck von 2 Parametern geregelt: Die beiden Paramenter sind das Drehmoment des Stators des hydrodynamischen Drehmomentwandlers und das Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine. Diese Parameter v/erden in entsprechende elektrische Spannungssignale

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umgewandelt, die dem erfindungsgemässen Steuersystem in der nachstehend beschriebenen Weise zugeführt werden, so dass der Leitungsdruck so moduliert wird, dass er der in Fig. dargestellten, gestrichelten Linie Y folgt.

Eine Ausführungsform eines erfindungsgeraässen Steuersystems ist in Fig. 7 schematisch dargestellt.Das Steuersystem ist in ein herkömmliches automatisches Getriebe eingebaut, das über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler angetrieben wird. Das automatische Getriebe 1o wird vom hydrodynamischen Drehmomentwandler 12 angetrieben. Ein Ausführungsbeispiel des automatischen Getriebes ist in der US Patentschrift 3 64o 156 mit dem Titel "Steuersystem für automatische Getriebe in Kraftfahrzeugen" eingehend beschrieben. Der hydrodynamische Drehmomentwandler 12 ist über eine Abtriebswelle 14 mit einer Brennkraftmaschine verbunden, die ihr Ausgangsdrehmoment an den hydrodynamischen Drehmomentwandler 12 abgibt.

Wie bereits erwähnt, besteht das erfindungsgemässe Merkmal darin, dass der Leitungsdruck in Abhängigkeit vom Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine 16 sowie in Abhängigkeit von dem im Stator des Wandlers 12 erzeugten Drehmoment geregelt wird. Zu diesem Zweck weist das erfindungsgemässe Steuersystem einen Abtaster 10 zum Abtasten des Drehmomentes der Antriebsmaschine und einen

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Abtaster 2o zum Abtasten des Drehmomentes des Stators auf. Der das Ausgangsdrehmoment der Antriebsmaschine abtastende Abtaster 18 ist mit einem geeigneten, nicht dargestellten Teil des Motors 16 verbunden, um das Ausgangsdrehmoment des Motors 16 elektrisch zu bestimmen und ein elektrisches Spannungssignal in Abhängigkeit vom Ausgangsdrehmoment des Motors zu erzeugen. Das Drehmoment des Motors wird in der Regel durch das Messen des in der Ansaugleitung herrschenden Unterdruckes oder durch die Stellung der Drosselklappe im Vergaser bestimmt. Der Abtaster zum Abtasten des Motordrehmomentes ist in der US Patentschrift 3 43o 616 mit dem Titel " Steuersystem für Kraftstoffeinspritzung!' oder in der US Patentschrift 3 448 64o mit dem Titel "Elektrische Steuerung für automatische Getriebe" eingehend beschrieben. Eine besondere Beschreibung dieses Abtasters ist daher nicht erforderlich. Der Abtaster 2o zum Abtasten des Momentes des Stators ist an einem nicht dargestellten Stator des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 12 angeordnet, um das am Stator auftretende Moment zu bestimmen und ein elektrisches Spaimungssignal in Abhängigkeit vom Statormoment zu erzeugen. Die Spannungssignale, die vom Abtaster 18 zum Abtasten des Motormomentes und vom Abtaster 2o zum Abtasten des »Statormomentes erzeugt wurden, werden einem Summierkreis 22 zugeführt. Der Summierkreis 22 erzeugt ein Ausgangs- Spannungssignal in Abhängigkeit von den Spannungssignalen, die vom Abtaster 18 zum Abtasten des

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Ilotormoraentes und vom Abtaster 2o zum Abtasten des Statormomentes abgegeben wurden. Dieses Ausgangs-Spannungssignal wird über einen Verstärkerkreis 24 einer elektronischen Steuervorrichtung 26 zugeführt, die mit einem hydraulischen Steuerkreis 23 zusammenarbeitet, um den Fluss des Druckmediums zum nicht dargestellten Servomechanismus der Reibelemente zu regeln, um hierdurch die verschiedenen Gengwechsel zu bewirken. Die * elektronische Steuervorrichtung erzeugt in Abhängigkeit vom Ausgangs-Spannungssignal ein Drucksignal, welches dem hydraulischen Steuerkreis 28 zugeführt wird, so dass der Leitungsdruck in Abhängigkeit vom Drucksignal in der nachfolgend beschriebenen V/eise geregelt wird.

In Fig. O ist ein Ausführungsbeispiel des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 12 dargestellt, der mit einem in Fig. 7 dargestellten automatischen Getriebe 1o kombiniert ist. Der hydrodynamische Drehmomentwandler 12 weist wie üblich ein mit Schaufeln versehenes Pumpenrad Jo, ein mit Schaufeln versehenes Turbinenrad 32 und ein mit Schaufeln versehenes Leitrad bzw. einen Stator 34 auf. Das Pumpenrad 3o ist mit der Abtriebswelle 14 des Motors 16 verbunden, so dass das Ausgangsdrehmoment des Motors 16 über die Abtriebswelle 14 dem Pumpenrad 3o zugeführt wird. Das Pumpenrad 3o ist auch mit einer ölpumpe 36 verbunden und treibt diese an. Die Ölpumpe 36 dient als Quelle für

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das Druckmittel, wie im Nachstehenden noch beschrieben wer-den wird. Das Trubinenrad 32 ist mit einer Turbinenwelle 38 verbunden, die als Antriebswelle für das automatische Getriebe dient. Der Stator 34 ist über einen Freilauf 42 auf einer Hohlwelle 4o drehbar gelagert. Die Hohlwelle ist mit dem Getriebegehäuse 44 starr verbunden.

Der hydrodynamische Drehmomentwandler 12 treibt in bekannter Weise das Turbinenrad 32 mit einem Drehmoment an, dass grosser ist als das dem Pumpenrad 3o des Wandlers 12 erteilte Drehmoment. Der Stator 34 hat die Aufgabe, das Druckmittel vom Turbinenrad 32 zum Pumpenrad 3o umzulenken, um dieses erhöhte Drehmoment auf das Turbinenrad 32 zu übertragen. Der Stator bzw. das Leitrad hat das Bestreben, sich nach der gleichen Richtung wie das Turbinenrad und Pumpenrad zu drehen, wenn das Turbinenrad und das Pumpenrad eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht haben. In diesem Augenblick ίτ/irkt der Drehmomentwandler 12 einfach wie eine Flüssigkeitskupplung, bei v/elcher das Turbinenrad 32 im wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Pumpenrad 3o und ohne höheres Drehmoment angetrieben wird. Die Laufcharakteristik eines derartigen hydrodynamischen Drehmomentwandlers ist in Fig. 6 dargestellt, in welcher das V/andlungsverhältnis über dem Drehzahlverhältnis ab-r getragen ist. Das V/andlungsverhältnis ist das Verhältnis des Drehmomentes der Turbinenwelle zum Drehmoment der Ab-

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triebswelle des Motors. Das Drehzahlverhältnis ist das Verhältnis von der Drehzahl der Turbine zur Drehzahl der Abtriebswelle des Motors. V/ie aus Fig. 6 hervorgeht, ändert sich das V/andlungsverhältnis in Abhängigkeit vom Drehzahlverhältnis. V/enn das Drehzahlverhältnis O ist, beträgt das V/andlungsverhältnis annähernd 2. Das V/andlungsverhältnis nimmt mit zunehmendem Drehzahlverhältnis ab, bis das Drehzahlverhältnis den Kupplungspunkt erreicht. Das '/andlungsverhältnis bleibt unverändert und behält einen Wert von annähernd 1 bei, v/enn das Drehzahlverhältnis nach dem Kupplungspunkt weiter ansteigt, wie dies in Fig. 6 zu sehen ist. Der Bereich zwischen dem O-Punkt und dem Kupplungspunkt des Drehzahlverhb'ltnisses wird in der Regel als '/andlungsbereich und der Bereich nach dem Kupplungspunkt wird im allgemeinen als Kupplungsbereich bezeichnet. Das Drehmoment der Turbinenwelle ist also grosser als das Drehmoment der Abtriebswelle des Motors, da das V/andlungsverhältnis innerhalb des '7andlungsbereicb.es des Wandlers grosser als 1 ist, auch wenn das Drehmoment der Abtriebswelle des Motors niedrig ist. Dies ist die Ursache dafür, dass die die Motorbelastung darstellende Kurve X beim Kupplungspunkt einen Knick hat, wie dies in den Fig. 1-4 dargestellt ist.

V/enn das Drehmoment des Pumpenrades, das heisst das Drehmoment der Abtriebswelle des Motors T. ist, und das Drehmoment des Turbinenrades, das heisst das Drehmoment der

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Turbinenwelle mit T. bezeichnet \ι±τά und das Drehmoment des Stators, das heisst das Reaktionsmoment des Wandlers mit 3? bezeichnet wird, dann gilt folgende Gleichung: T. = T. + T

t 2. S

Aus dieser Gleichung geht hervor, dass die Zunahme des Drehmomentes des Turbinenrädes^ gegenüber dem Drehmoment des Pumpenrades gleich dem Drehmoment des Stators ist. Die Erfindung beruht auf dieser Beziehung und schlägt vor, den Wert des Leitungsdruckes in Abhängigkeit von den Summenänderungen der letzten beiden Faktoren zu regeln, um die in Fig. 4 dargestellte Kurve X zu erreichen.

Ein Ausführungsbeispiel des das Drehmoment des Stators abtastenden Abtasters 2o, der einen Teil des in Fig. 7 dargestellten Steuersystems bildet, ist in den Fig. 9 und 1o näher dargestellt. Wie aus Fig. 9 hervorgeht, weist der das Drehmoment des Stators abtastende. Abtaster 2o 2 Dehnungsmesser 46 und 48 auf, die an einer Innemiand 4oa der Hohlwelle 4o so befestigt sind, dass sie mit der Achse der Hohlwelle 4o einen Winkel von 45° bilden und untereinander in einem Winkel von 9o° angeordnet sind. Jeder dieser Dehnungsmesser kann aus einem Gitter -aus dehnungsfähigem Draht bestehen, das durch einen Papierbogen geschützt ist, wie dies allgemein bekannt ist. Die Dehnungsmesser 46 und 48 haben Anschlussleitungen 46 a und 48 a, die mit einer

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in Fig. 1o dargestellten Brückenschaltung aus nachfolgend erwähnten Grund elektrisch verbunden sind. Es ist hervorzuheben, dass die Hohlwelle 4o an ihrem linken Ende mit dem Stator des Wandlers und an ihrem rechten Ende mit dem Getriebegehäuse verbunden ist.

Wenn man einmal annimmt, dass die Hohlwelle 4o in Richtung des¹ Pfeiles F in Fig. 9 verdreht wird, wird der Dehnungsmesser 46 einer Zugbeanspruchung unterworfen, während der Dehnungsmesser 48 einer Druckbeanspruchung ausgesetzt wird. Diese Beanspruchungen sind untereinander gleich gross und proportional dem Drehmoment des Stators. Diese Beanspruchungen in der Hohlwelle 4o ändern die elektrischen Widerstände der Dehnungsmesser 46 und 48. Die Änderungen in den elektrischen Widerständen der Dehnungsmesser 46 und 48 führen zu Änderungen in der Spannung einer in Fig. 1o dargestellten, bekannten Brückenschaltung. Die Brückenschaltung weist neben den Dehnungsmessern 46 und 48 unveränderliche Widerstände 5o und 52 auf. Wenn der Widerstandswert eines Widerstandes gleich gross R ist und eine Eingangsspannung E. an die Klemmen T₇ und T. angelegt wird, dann entsteht an den Klemmen T_x. und Tp die Ausgangsspannung E , die sich durch folgende Gleichung .ausdrücken lässt:

E_n = ( Δ R/2 ) E,

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In dieser Gleichung bedeutet Δ R die wechselnden Widerstandswerte der Dehnungsmesser 46 und 48.

Der Wert für AR ist proportional dem Reaktionsmoment des Stators, so dass sich die Ausgangsspannung der Brückenschaltung in Abhängigkeit vom Reaktionsmoment des Stators des Wandlers ändert. Diese Beziehung ist in Fig. dargestellt, in welcher die Ausgangsspannung E der Brückenschaltung über dem Reaktionsmoment des Stators des Wandlers abgetragen ist. Wie bereits im Vorstehenden beschrieben wurde, wird die dem Reaktionsmoment des Stators entsprechende Ausgangsspannung E dem Summierkreis zugeführt, dem darüberhinaus ein dem Ilotordrehmoment entsprechendes Spannungssignal E,_h zugeführt wird. Diese beiden Spannungssignale E_Q und E^k werden als Punktionen zur Steuerung des Wertes des Leitungsdruckes verwendet, wie dies bereits erwähnt wurde.

In Fig. 12 ist ein Teil des hydraulischen Steuerkrelses 28 genauer dargestellt, der einen Teil des in I¹Mg. 7 gezeigten Steuersystems bildet» Der hydraulische iofeeuerkrelü 28 \;eiob neben der Ölpumpe 36 ein den LeI-buuß'ijdruok regelndes Regelyon bil 6p, ein Verstärkerventil 6-2 und eine Strahldüse 64 für da j Druckmittel auf, die von de ν elektronisch bobäbigbSren Vorrichtung 26 geijböuort; wird»

j I) *) H 1 C / 0 ) 1 3 BAD

Die ölpumpe 36, die von irgendeiner geeigneten Bauart sein kann, dient als Druckmittelquelle, um das Strömungsmedium unter Druck zu setzen und der Hauptdruckleitung 66 zuzuführen. In der Hauptdruckleitung 66 ist eine Drosseleinrichtung 66 a angeordnet, um das durchfliessende Druckmittel zu drosseln. Diese Hauptdruckleitung 66 ist über eine Leitung 68 mit einem Überdruckventil 7o hydraulisch verbunden. Das Überdruckventil 7o hat eine Einlassöffnung 72, welche über die Leitung 60 mit der Hauptdruckleitung 66 verbunden ist. Ferner weist das Überdruckventil 7o eine Auslassöffnung 74 auf. Das Überdruckventil 7o besitzt auch einen durch eine Feder 78 vorgespannten Ventilkörper 76, um die Druckmittelverbindung zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung 74 zu regeln, so dass der von der Ölpumpe 36 gelieferte 3tröuuingsmitteldruck auf einem konstanten Wert geholten wird. Der Ventilkörper 76 hat zwei von einander in Abs band stehende Ventilflächen 76 a und 76 b mit unterschiedlichen Durchmessern. Die Hauptdruckleitung 66 isb über eine Leitung 8o mit dem nicht darge- ;j bellton oervomochnniniauo hydraulisch verbunden, um die Reibkupplungen und Brennen zu betätigen und einen Gangweohnel im Getriebe zu bewirken. D.i.« Hnuptdruokleitung 66 Lf;t; auch über eine iiv/tvi.i';lfi.Ll.;uiig ί.2Γ!. mit dom Kegelventil 6o t'üf tion Leitung.'ul ruck h,/drnulu;ch '/or

I) ο s Regelventil. Go t.^b *) /'.; s j L t; 11 < j η 1 '< * i i 11 u ί ga j I r 11 <; 1 ζ i η d ο r

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Leitung δο und weist einen Verschiebbaren Ventilkolben 84 auf, der eine Vielzahl von in Abstand stehenden" Ventilflächen 86, 88, 9o und 92 hat. Das Regelventil 6o hat Öffnungen 94, 96, 98, 1oo und 1o2. Die Öffnung 94 ist über eine Einschnürung 94 a mit der Zweigleitung 82 verbunden, die ihrerseits mit den Öffnungen 96 und 98 in Verbindung steht. Die Öffnung 1oo ist mit dem in Pig. 12 nicht dargestellten V/andler des automatischen Getriebes verbunden. Die Öffnung 1o2 ist eine Auslassöffnung, durch welche überschüssiges Druckmittel austritt, um den Leitungsdruck herabzusetzen. Eine Druckfeder 1o4 ist vorgesehen, um den Ventilkolben 84 in der Zeichnung nach links vorzuspannen. Das Ausmass der Druckmittelverbindung zwischen den öffnungen 98 und 1o2 wird durch die Ventilfläche 92 des Ventilkolbens 84 gesteuert, wobei der Leitungsdruck auf einen geeigneten V/ert moduliert wird, um einen weichen Eingriff der Reibelemente des automatischen Getriebes zu erzielen, tfie aus der Zeichnung hervorgeht, ist das Regelventil 6o für den Leitungsdruck mit dem Verstärkerventil 62 wirksam verbunden.

Dos Verstärkerventil 62 weist einen verschiebbaren Ventilkolben 1o6 auf, der in Abstand angeordnete Ventilflächen 1o8 und 11o besitzt. Am Ventilkolben 1o6 ist eine ßtosstange 112 befestigt, die mit der Ventilfläche 92 des Regelventils 6o zusammenarbeitet, um die Druckmittelver-

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- 2ο -

bindung zwischen den öffnungen 98 und 1o2 zu ändern und hierdurch den an die Leitung 8o abzugebenden Leitungsdruck zu modulieren. Der Ventilkolben 1o6 ist in einer Büchse 114 verschiebbar gelagert. Die Büch.ae.114 weist Öffnungen 116 und 118 auf. Die Öffnung 116 steht mit einer Leitung 12o in Verbindung, die mit einem von Hand betätigbaren, nicht dargestellten V/ählventil des hydraulischen Steuerkreises hydraulisch verbunden ist. Der Leitung 12o wird von dem von Hand betätigbaren V/ählventil Druckmittel zugeführt, wenn das Wählventil die Rückfahrstellung einnimmt. Die öffnung 12o steht mit einer Leitung 122 in Verbindung, die ihrerseits mit der Strahldüse 64 für das Druckmittel hydraulisch verbunden ist. Die Strahldüse 64 ist über eine Drosseleinrichtung 124 mit der Leitung 68 verbunden, die ihrerseits mit der Hauptdruckleitung 66 in Verbindung steht. Aufgrund dieser Anordnung wird das von der ölpumpe 36 geförderte Druckmittel über die Leitung 122 zur öffnung 118 des Verstärkerventils 62 geführt und zur Steuerung der Bewegungen des Ventilkolbens 1o6 verwendet, wodurch das Ausmass der Druckmittelverbindung zwischen den öffnungen 98 und 1o2 geregelt wird. Die Strahldüse 64 wird, wie bereits erwähnt, von der elektronischen Steuervorrichtung 26 gesteuert, so dass der Druck des dem Verstärkerventil 62 zuzuführenden Druckmittels in Abhängigkeit vom Ausgangsdrehmoment des Motors und in Abhängigkeit vom Drehmoment des Stators des Wandlers geändert wird, wobei der Lei-

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tungsdruck entsprechend geregelt wird.

Wie aus den Fig, 13 und 14 hervorgeht, kann die elektronische Steuervorrichtung ein Servoventil sein? das eine Spule 13o, 2 die Spule 13o umgebende,, halbkreisförmige Magnete 132, 2 zwischen den beiden Magneten 132 angeordnete Joche 134» einen zwischen den beiden Jochen 134 hindurchgehenden Anker 136, der auf einem Zapfen 138 schwenkbar gelagert ist,und zwei Druckfedern 14o aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten des Ankers 136 zu desseD Lagerung vorgesehen sind. Das untere Ende des Ankers 136 ist so angeordnet, dass zwischen dem offenen Ende 64 θ der Strahldüse 64 und der gegenüberliegenden Fläche des Ankers 136 ein Spalt cf entsteht, wenn die Spule 13o nicht erregt ist, ' .

Wenn sich die der Spule 13o zugeführte Spannung ändert, ändert sich die Magnetstärke, wodurch sich auch die auf den Anker 136 einwirkende Kraft ändert. Die auf den Anker 136 einwirkende Kraft ist proportional der Spannung, die der Spule 13o zugeführt wird. Auf diese Weise verstellt sich der Anker 136 oder ändert sich der Spalt cf zwischen der Strahldüse 64 und dem Anker 136 in Abhängigkeit von der Grosse der Spannung, die der Spule 13o zugeführt wird. Wenn sich der Spalt cf ändert, ändert sich der Staudruck in. der Strahldüse 64 und damit der Druck in der beitrag. 122,

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Die Steuervorrichtung 26 ist so ausgelegt, dass sich' der Anker 136 in eine solche Stellung bewegt, in welcher der Spalt </ zwischen dem Anker 136 und der Strahldüse 64 bei einer Zunahme der der Spule 13o zugeführten Spannung vermindert wird. Der Staudruck in der Strahldüse 64 kann somit in Abhängigkeit von der der Spule 13o der Steuervorrichtung 26 zugeführten Spannung geändert werden·

Wie bereits im Vorstehenden erwähnt wurde, ist die der Spule 13o der Steuervorrichtung 26 zugeführte Spannung sowohl vom Spannungssignal E , das dem Drehmoment des Stators des Wandlers entspricht, als auch vom Spannungssignal E., abhängig, das dem Drehmoment des Pumpenrades des Wandlers bzw. dem Ausgangsdrehmoment des Motors entspricht. Wenn daher der Stator des Wandlers ein Drehmoment erzeugt, erhält die Spule der Steuervorrichtung 26 eine Spannung, die dem Wert E + E., entspricht. Wenn dagegen der Stator des Wandlers kein Drehmoment erzeugt, wird das dem Drehmoment des Stators entsprechende Spannungssignal EO, so dass die Spule der Steuervorrichtung 26 ein Spannungssignal erhält, das dem Spannungssignal E.. entspricht. Der Druck, welcher über die Leitung 122 dem Verstärkerventil 62 zugeführt wird, ändert sich folglich in Abhängigkeit von den Werten der Spannungssignale E und E., . Dieser Strömungsmittel-

o oh

druck wird mit P^ bezeichnet. Wenn nun der Strömungsmitteldruck P. der Öffnung 118 des Verstärkerventils 62 zugeführt

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wird, bewegt sich der Ventilkolben 1o6 in Fig, 12 nach links. Der Vehtilkolben 1o6 drückt somit auf den Ventilkolben 84 des Regelventils 6o mit einer Kraft, die dem Strömungsmitteldruck P. proportional ist. Die Versehiebung des Ventilkolbens 84 des Regelventils 6o und das -Ausmass der Druckmittelverbindung zwischen den Öffnungen 98 und 1o2 sind sorait dem Strömungsmitte!druck P^ proportional, welcher der Öffnung 118 des Verstärkerventils 62 zugeführt wird. Der Strömungsmitteldruck, der auf di© verschiedenen wirksamen Flächen der Ventilfläehen 86 und 88 des Regelventils 6o einwirkt«, ist daher dem mitteldruck P. proportional.

Wenn der Unterschied der wirksamen Flächen den Ventilflächen 86 und 88 des Regelventils 6o mit S* und die Oberfläche der Ventilfläche 11ο des Verstärker« ventils 62 mit Sp bezeichnet wird, lässt sich der Strömungsmitteldruck, nämlich der Leitungsdruck P^, der auf die unterschiedlichen Flächen zwischen den Ventilflachen 86 und 88 des Regelventils 6© einwirkt«} wie folgt ausdrücken:

P₁ = ( S₂ / S₁ ) . P₄

Diese Beziehung ist in Fig. 5 dargestellt» Wie aus Fig. 5 deutlich hervorgeht, ändert sich der Leitungs-

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druck P, längs der Kurve X_x., wenn die Fahrgeschwindigkeit unterhalb des Kupplungspunktes A des Wandlers liegt. V/enn der Drehmomentwandler in seinem Wandlungsbereich arbeitet, wird nämlich durch den Stator des Wandlers aufgrund dessen Momenttnultiplikation eine Reaktionskraft erzeugt, und der auf das Verstärkerventil 62 (siehe Fig. 12) wirkende Strömungsmitteldruck P. ist dem Wert des Spannungssignals E und dem Spannungssignal E.., proportional. Wenn die Fahrgeschwindigkeit den Kupplungspunkt A überschreitet, arbeitet der Wandler in seinem Kupplungsbereich, so dass durch den Stator des Wandlers keine Reaktionskraft erzeugt wird, weshalb der Strömungsmitteldruck P-" dem Wert des Sponnungssignals E., proportional ist, das dem Drehmoment des Pumpenrades bzw. dem Ausgangsdrehmoment des Motors entspricht. Der Leitungsdruck P, wird daher in Abhängigkeit vom Ausgangsdrehmoment des Motors geändert, nachdem die Fahrgeschwindigkeit den Kupplnngspunkt des Wandlers erreicht hat, wie dies durch die Kurve X₀ in Fig. 5 gezeigt ist. Der Leitungsdruck wird daher entsprechend der Kurve X in Fig. 4 geändert.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht also deutlich hervor, dass das erfindungsgemässe Steuersystem den Wert des Leitungsdruckes in Abhängigkeit vom Drehmoment des Pumpenrades des Wandlers bezw. in Abhängigkeit vom Ausgangsdrehmoment des Motors und in Abhängigkeit vom

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Drehmoment des Stators des Wandlers regelt, wobei der Leitungsdruck auf einen geeigneten Wert moduliert wird, um einen weichen Gangwechsel im automatischen Getriebe zu erzielen.

Das erfindungsgemässe Steuersystem ist auch in der Lage, unnötige Kraftverluste zu vermindern, die durch die vom Motor angetriebene ölpumpe verursacht v/erden, so dass ein übermässiger Kraftstoffverbrauch des Motors vermieden wird.

Es ist noch hervorzuheben, dass das erfindungsgemässe Steuersystem nur eine minimale Anzahl an Einzelteilen erfordert, so dass das Steuersystem in seinem .Aufbau einfach und in seiner Herstellung wirtschaftlich ist«.

Der das Drehmoment des Stators erfassende Abtaster, der einen Teil des erfindungsgemässen Steuersystem bildet, weist nach der vorstehenden Beschreibung einen Dehnungsmesser und eine Brückenschaltung auf. Der das Drehmoment des Stators erfassende Abtaster kann jedoch auch durch piezo - elektrische Elemente gebildet werden«,

Die elektronisch betätigbare Vorrichtung des erfindungsgemässen »Steuersystems weist bei dem vorstehend beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiel ein

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Servoventil auf. Das Servoventil kann jedoch, auch du oh irgendeine andere geeignete Einrichtung, wie beispielsweise durch ein elektrisch gesteuertes Solenoid-Ventil ersetzt werden.

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Claims

2280258

Patentansprüche

Steuersystem· zur Regelung eines Leitungsdruckes einem hydraulischen Steuerkreis für ein automatisches Getriebe, das von seinem Motor über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem Stator angetrieben wird, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (18) zum Abtasten des Ausgangsdrehmomentes des Motors (16) und zur Erzeugung eines elektrischen Spannungssignals O^-v,)» das dem Aus« gangsdrehmoment proportional ist; eine Einrichtung (2o) zum Abtasten des Drehmomentes des Stators (34) des hydrodynamischen Drehmomentwandlers (12). und zur Erzeugung eines elektrischen Spannungssignals (E )₉ das dem abgetasteten Drehmoment des Stators (34) proportional ist; eine elektronische Steuereinrichtung (26), die mit der das Drehmoment des Motors (16) abtastenden Einrichtung (18) und der das Drehmoment des Stators (34) abtastenden Einrichtung (2o) elektrisch verbunden ist und auf die elektrischen Spannungssignale (E_-^₉E ) anspricht; eine Druckmittelquelle (36) _t die im hydraulischen Steuerkreis vorgesehen ist; ein den Leitungsdruck steuerndes Regelventil (6o), das rait der Druckmittelquelle (36) zur Regelung des Leitungsdruckes hydraulisch verbunden ist; ein Verstärkerventil (62), das mit dem den Leitungsdruck regelnden Regelventil (6o) verbunden ist und mit ihm zur weiteren Regelung des Leitungsdruckes zusammenarbeitet;

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eine Leitungseinrichtung (122,68,66), welche das Verstärkerventil (62) mit der Druckmittelquelle (36) hydraulisch verbindet, um dem Verstärkerventil (62) ein Drucksignal zuzuführen, wobei das Verstärkerventil (62) auf das Drucksignal anspricht, um zu erreichen, dass das den Leitungsdruck regelnde Regelventil (6o) den Leitungsdruck in Abhängigkeit vom Drucksignal regelt; und eine Strömungsmittel-Strahldüse (64), die in der Leitungseinrichtung (122, 68,66) untergebracht ist'und mit der elektronischen Steuereinrichtung (26) zusammenarbeitet, um den Wert des Drucksignals in Abhängigkeit von den elektrischen Spannungssignalen (E. ,,E) zu ändern, wobei der Leitungsdruck von

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Parametern des Ausgangsdrehmomentes des Motors (16) und des Drehmomentes des Stators (34) des Wandlers (12) geregelt wird.
2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (26) ein Servoventil mit einer Spule (13o) aufweist, die mit der das Drehmoment des Motors abtastenden Einrichtung (18) und mit der das Drehmoment des Stators (34) abtastenden Einrichtung (2o) elektrisch verbunden ist und durch die von den Einrichtungen (1G,2o) erzeugten Spannungssignale (E., ,E) erregt wird, und dass das Servoventil einen von der Spule (13o) betätigten Anker (136) aufweist, welcher die Strahldüse (64) zur Änderung des Viertes des Drucksigneis in der

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Leitungseinrichtung (122,68,66) öffnet und schliesst.
3. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das den Leitungsdruck regelnde Hegelventil (6o) eine erste Öffnung (94) hat, die über eine Einschnürung (94a) mit der Druckmittelquelle (36) in Verbindung steht₉ und das Regelventil (6o) eine zweite öffnung (1o2) besitzt, durch welche überschüssiges Strömungsmittel abgeleitet wird, um den Leitungsdruck herabzusetzen, und das Regelventil (6o) einen verschiebbaren Ventilkolben (84) aufweist^ um das Ausmass der Druckmittelverbindung zwischen der ersten öffnung (94) und der zweiten Öffnung (Io2) zu regeln, um hierdurch den Wert des Leitungsdruckes zu steuern *
4. Steuersystem nach An spruch 3₉ dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkerventil (62) eine Öffnung (118) aufweist, die mit der Leitungseinrichtung (122,68,66) in Verbindung steht, die mit der Strahldüse (64) hydraulisch verbunden ist, und dass das Verstärkerventil (62) einen verschiebbaren Ventilkolben (Io6) aufweist, welcher durch· das der Öffnung (118) des Verstärkerventils (62) zugeführte Drucksignal bewegt wird, und dass der Ventilkolben (1o6) des Verstärkerventils (62) eine Stosstange (112) besitzt, die mit dem Ventilkolben (84) des Regelventils (6o) zusammenarbeitet.

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