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Bydraulische Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Umschalten eines
autofltißchen Kraftfahrzeuggetriebes Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische
Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine derartige Anordnung
ist bereits in der Patentanmeldung P 21 37 160.8 und in der dazugehörigen Zusatzanmeldung
P 22 37 531.1 vorgeschlagen worden und soll die geschwindigkeitsabhängigen Übergänge
von einem höheren Gang in einen niedrigeren Gang bei einem automatischen Kraftfahrzeuggetriebe
möglichst stufenlos ausführen. Bei einem derartigen Getriebe Naß nämlich beim Zurdckschalten
von dem dritten (direkten) Gang in den zweiten Gang die dem zweiten-Gang zugeordnete
Bremse angezogen und die dem dritten Gang zugeordnete Kupplung gelöst werden. Dieser
Vorgang erfolgt mit Hilfe des Schaltschiebers, der beim Rjjckschalten die Löseseite
der Bremse ebenso wie die Anlegeseite der Kupplung mit der Atmosphäre verbindet.
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Dabei muß zwischen dem Lösen der Kupplung und dem Anziehen der Bremse
ein von der Fahrgeschwindigkeit abhängiger Zeitraum liegen, in dem dem Motor die
Gelegenheit gegeben wird, auf die dem Gangübersetzungssprung entsprechende höhere
Drehzahl hochzulaufen. Würde nach dem Lösen der Kupplung die Bremse zu früh angezogen,
so wird der Motor durch die Wagenmasse beschleunigt und es entsteht ein Verzögerungs-Schaltstoß.
Greift dagegen die Bremse zu spät ein, so-dreht sich der Motor zunächst über die
Synchrondrehzahl hinaus und muß dann durch die zufassende Bremse auf die richtige
Drehzahl heruntergedrückt werden, wobei ein Beschleunigungs-Schaltstoß auftritt.
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Um derartige den Fahrkomfort eines mit einem automatischen Getriebe
ausgerüsteten Kraftfahrzeuges beeinträchtigende Schaltstöße zu vermeiden, wird bei
den vorgeschlagenen Ausführungen die Zeit zwischen Lösen der Kupplung und Anziehen
der Bremse in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit so gesteuert, daß sie gerade
der von dem Motor zur Eigenbeschleunigung von der niedrigeren auf die höhere Drehzahl
benötigten Zeit entspricht, indem bei konstanter Anlegezeit der Bremse der Zeitpunkt
der Kupplungslösung in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit verändert wird.
Dazu ist die Anlegeseite der Kupplung nicht direkt sondern über ein Rückschlagventil
und eine parallel dazu liegende Drossel mit dem Schaltschieber verbunden und es
ist weiterhin eine das Rückschlagventil und die Drossel umgehende Bypaßleitung vorgesehen,
die entsprechend der Stellung eines in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit
gesteuerten Steuerschiebers geöffnet wird. An die zu der Anlegeseite der Kupplung
führende Druckleitung ist außerdem noch ein Druckspeicher angeschlossen, der dafür
sorgt, daß der infolge des an der Drossel austretenden Druckmittels auftretende
Druckabfall bis zum Umschalten des Steuerschiebers nur langsam erfolgt. Ba aber
die Haltefähigkeit der Kupplung mit sinkendem
Druck abnimmt, muß
bei der Dimensionierung der Kupplung darauf geachtet werden, daß sie auch noch bei
dem geringst möglichen Druck in der zu der Anlegeseite der Kupplung führenden Druckmittelleitung
vor Umschaltung des Steuerschiebers noch sicher eingerückt bleibt und sich nicht
zu einem falschen Zeitpunkt lockert.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, die
oben näher beschriebene hydraulische Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Umschalten
eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebes von einem höheren Gang in einen niedrigeren
Gang weiter zu verbessern und dabei insbesondere zu gewährleisten, daß ein vorzeitiges
Lösen der Kupplung vor dem Umschalten des Steuerschiebers ohne einen Mehraufwand
auf Seiten der Kupplung mit Sicherheit verhindert wird.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß
der Druckspeicher und das dem höheren Gang zugeordnete Schaltglied nur bezüglich
der den Steuerschieber umgehenden I)ruckmittelzufuhr parallel geschaltet sind und
daß in der zu dem Schaltglied führenden Druckmittelleitung ein Rückschlagventil
vorgesehen ist, das einen direkten Rückstrom von dem Schaltglied zu dem Schaltschieber
und dem Druckspeicher verhindert. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung soll der
Druckspeicher direkt an den Steuerschieber, dem geschwindigkeitsproportionalen Druck
entgegenwirkend, angeschlossen sein und die Drossel soll in einer zu dem Druckspeicher
führenden Leitung angeordnet sein.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der hydraulischen Schaltungsanordnung
wird nun erreicht, daß beim Zurückschalten des Schaltschiebers sich zunächst nur
der Druckspeicher langsam über die Drossel entleeren kann, ohne daß gleichzeitig
auch der an dem durch die Kupplung gebildeten Schaltglied anstehende Druck absinkt.
Erst wenn der Druck in dem Speicher
soweit abgesunken ist, daß der
geschwindigkeitsproportionale Druck den Steuerschieber in die Öffnungsstellung verschiebt,
fällt auch der Druck an der Anlegeseite der Kupplung schlagartig ab, so daß die
Kupplung genau zu dem von dem Steuerschieber vorgegebenen Zeitpunkt löst.
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Darüber hinaus wird durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung,
die gegenüber den vorgeschlagenen Schaltungen keinen Mehraufwand bringt, der Steuerbereich
wesentlich vergrödert und dadurch die Genauigkeit der Steuerung verbessert, da der
Druck in dem Druckspeicher bis unter den Kupplungsauslösedruck abgesenkt werden
kann, ohne daß eine Rückwirkung auf die Kupplung zu befürchten ist.
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Weitere Vorteile und die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind
in der nachfolgenden Beschreibung enthalten, die das in der Zeichnung dargestellte
Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Die wesentlichsten Bestandteile
der in der Zeichnung gezeigten Schaltungsanordnung zum Umschalten eines automatischen
Kraftfahrzeuggetriebes von einem höheren Gang in einen niedrigeren Gang, beispielsweise
von dem dritten in den zweiten Gang, bestehen aus einem Schaltschieber 1, einer
dem dritten Gang zugeordneten Kupplung 2, einer dem zweiten Gang zugeordneten Bremse
3, einem Druckspeicher 22 und einem Steuerschieber 30. Dabei ist in der Zeichnung
eine Schaltstellung gezeigt, in der der Schaltschieber 1 infolge geänderter Betriebsverhältnisse
von dem dritten Gang in die dem zweiten Gang entsprechende Stellung bereits umgeschaltet
hat, die Kupplung 2 und die Bremse 3 die zugehörigen Schaltvorgänge jedoch noch
nicht ausgeführt haben.
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Der Schaltschieber 1 weist einen axial beweglichen Kolben 4 auf, der
an seinen beiden Enden in üblicher Weise von einem hydraulischen Mittel beaufschlagt
wiid, und zwar an dem einen
Ende über eine Druckmittelleitung 5
mit fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigem Druck und an dem anderen, federbelasteten
Ende über eine Leitung 6 mit motorbelastungsabhängigem Druck. Der Kolben 4, der
stufig ausgebildet ist und zwischen seinen Enden noch mit einem über Leitungen 7
für die Übergasschaltung (kick-down) mit Druck beaufschlagbar ist, steuert einen
zu den einzelnen Schaltgliedern des Getriebes führenden Servodruckkreis, indem eine
Leitung 8 in einer dem dritten Gang zugeordneten Stellung mit einer eine Drossel
9 aufweisenden Zuflußleitung 10 und in einer dem zweiten Gang zugeordneten Stellung
mit einer in die Atmosphäre führenden Leitung 0 verbunden wird.
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Von der Leitung 8 zweigt eine Leitung 11 ab, 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 ist dabei wirkungsmäßig mit einer Leitung 13 verbunden, in der ebenfalls
Druck ansteht und in der parallel zueinander eine Drossel 14 und ein Rückschlagventil
15 angeordnet sind. Dabei ist das Rückschlagventil 15 so ausgebildet, daß es die
Leitung 13 beim Lösen der Bremse zum Durchtritt des von dem Bremskolben 12 zurückgedrängten
Druckmittels öffnet. An die- Leitung 8 schließt eine Leitung 16 an, von der eine
Leitung 19 zu der Anlegeseite eines Kolbens 20 sowie eine zweite Leitung 27 abzweigt,
die über die Leitung 27 a zu dem Druckspeicher 22 führt. Die Kupplungsleitung 19
weist ein Rückschlagventil 18 auf, das den direkten Rückstrom des Druckmittels aus
der Kupplung leitung 19 zum Schaltschieber 1 verhindert. In der dem dritten Gang
zugeordneten Stellung des Schaltschiebers 1 ist das Rückschlagventil 18 jedoch geöffnet,
so daß der Kupplungskolben 20 über die Leitungen 19, 16, 8 und 10 mit Arbeitsdruck
beaufschlagt ist und gegen den Druck einer Feder 21 eine kraftschlüssige
Verbindung
zwischen den zwei Kupplungsteilen durch Zusammenpressen der Kupplungslamellen bewirkt.
Sinkt der Druck in der Kupplungsleitung 19 unter einen vorgegebenen Druckpegel,
dann wird der Kupplungskolben 20 von der Feder 21 in Richtung Kupplungslösen bewegt.
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Die Leitung 27 a mündet in einen Druckspeicher 22, der in einem geschlossenen
Zylinder 23 einen axial beweglichen Kolben 24 aufweist. An der einen Stirnseite
des Kolbens 24 wirkt über die Leitung 26 ein konstanter Servodruck, wahrend an der
anderen Seite des Kolbens 24 der über die Leitung 27 a herangeführte Druck ansteht,
dessen Druckkraft von einer Feder 25 unterstützt wird. Von der Leitung 27 a zweigt
eine zu dem Steuerschieber 30 führende Leitung 27 b ab Der Steuerschieber 3Q weist
einen axial beweglichen, stufig ausgebildeten Kolben 31 auf, der zwei durch eine
Kolbenstange 34 verbundene Kolbenteile 32 und 33 mit unterschiedlich großen Stirnflächen
besitzt. Während auf das Kolbenteil 33 mit der kleineren Stirnfläche der über die
Leitung 27 b herangeführte Druck des Druckspeichers 22 wirkt, steht an der Stirnfläche
des größeren Kolbenteils 32 der über eine Leitung 35 herangeführte, geschwindigkeitsabhängige
Druck an. Der Steuerschieber 30 weist weiterhin zwei Anschlüsse 36 und 37 auf, an
die Druckleitungen 28 und 29 angeschlossen sind und die je nach Stellung des Steuerkolbens
31 voneinander getrennt oder miteinander verbunden werden können.
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Dabei führt die Druckleitung 28 zu der Kupplungsleitung 19 und die
Druckleitung 29 zu der von dem Schaltschieber 1 gesteuerten Druckleitung 8.
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Nachfolgend soll nun auf die Zusammenwirkung der vorbeschriebenen
Schaltorgane näher eingegangen werden: Im dritten Gang befindet sich der Kolben
4 des Schaltschieber 1 in einer SteLlung, in der die Druckeittelzuflußleitullg 10
mit der Druckmittelleitung
8 in Verbindung steht. Der in der Zuflußleitung
10 herrschende Servodruck hält dann über die Leitungen 8, 16 und 19 die Kupplung
2 geschlossen und über die Leitungen 8 und 11 die Bremse 3 gelöst. Gleichzeitig
wird über die Leitungen 8, 16 und 27 der Druckspeicher 22 gefüllt, wobei die in
der Leitung 27 angeordnete Drossel 17 eine gewisse Verzögerung verursacht.
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Die Umschaltung in den zweiten Gang wird durch Verschiebung des Kolbens
4 von links nach rechts infolge Änderung der Steuerdrücke in den Leitungen 5 und
6 (oder 7) eingeleitet.
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Dabei wird die Druckmittelleitung 8, wie in der gezeichneten Stellung
des Kolbens 4 gezeigt ist, mit dem an die Atmosphäre führenden Anschluß 0 verbunden.
Dadurch wird die Löseseite (große Fläche) des Bremskolbens 12 über die Leitungen
11 und 8 sofort entlastet und der Bremskolben 12 durch den an der Anlegeseite (kleinere
Fläche)- liegenden Servodruck über die Drossel 14 verzögert nach oben bewegt, so
daß die Bremse angezogen wird. Dieser Vorgang des Anlegens der Bremse 3 ist stets
nach einer vorbestimmten Zeit beendet. Das in der zu der Anlegeseite der Kupplung
2 führenden Kupplungsdruckleitung 19 angeordnete Rückschlagventil 18 verhindert
nun daß mit dem Umschalten des Schaltschiebers 1 gleichzeitig auch der Druck in
der Kupplungsdruckleitung 19 abfällt und die Kupplung 2 sofort löst. Dieses Lösen
der Kupplung erfolgt vielmehr zeitverzögert in Abhängigkeit von der Stellung des
Steuerkolbens 31 des Steuerschiebers 30. Diese Stellung des Steuerkolbens 31 wird
dabei bestimmt von den an dem Steuerkolben angreifenden Kräften, die sich aus den
Kolbenflächen und den auf diesen wirkenden Druckmittel drücken ergeben. Dabei wirkt
im wesentlichen der über die Druckmittelleitung 35 an der Stirnfläche des großen
Kolbenteils 32 anstehende geschwindigkeitsabhängige Druck in Offnungsriehtung der
aus den Drackmittelleitungen 28 und 29 bestehanden, das Rückschlagventil 18 umgehende
Baßleitung,
während der über die Leitung 27 b an der Stirnfläche
des kleinen Kolbenteils 33 anstehende Druck des Druckspeichers den Steuerkolben
31 in Schließrichtung beaufschlagt. Da aber der Druck des Druckspeichers 22 nach
dem Zurückschalten des Schaltschiebers 1 über die Drossel 17 kontinuierlich abgebaut
wird, richtet sich das Umschalten des Steuerschiebers 30 allein nach der Höhe des
über die Leitung 35 zugeführten geschwindigkeitsproportionalen Druckes.
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In der Zeichnung ist der Steuerschieber 30 jedoch noch in einer Stellung
gezeigt, in der der kleine Kolben 33 des Steuerkolbens 31 den Anschluß 36 verschließt,
so daß die Verbindung der das Rückschlagventil 18 umgehenden Bypaßleitung 28, 29
unterbrochen ist. Bewegt sich dagegen der Steuerkolben 31 bei abfallendem Speicherdruck
nach links, so öffnet die Steuerkante des kleinen Kolbens 33 den Anschluß 36, wodurch
dieser mit dem Anschluß 37 verbunden ist, so daß die über die Leitung 8 und den
Anschluß 0 mit der Atmosphäre verbundene Bypaßleitung 28, 29 eine schlagartige Absenkung
des Druckes in der Kupplungsleitung 19 und damit ein Lösen der Kupplung durch die
Feder 21 bewirkt.
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Gegenüber den schon vargeschlagenen Ausführungen vön hydraulischen
Schaltungsanordnungen zum Umschalten eines Kraftfahrzeuggetriebes zeigt die erfindungsgemäße
Anordnung nun den Vorteil, daß in der Kupplungsdruckleitung 19 so lange der volle
Servodruck gehalten wird, bis der Steuerschieber 30 umschaltet. Dies wird durch
die Anordnung des Rückschlagventils 18 von dem Schaltschieber aus gesehen hinter
der Abzweigung des Servodruckkreises zu dem Druckspeicher erreicht, wodurch der
Kupplungsdruckkreis von dem des Druckspeichers gctrennt ist. Die den Druckabfall
im Druckspeicher verursachende Drossel 17 ist nur in dem Druckkreislauf des Druckspeichers
vorhanden und wirkt damit nicht auf den Druck in der Kupplungsdruckleitung 19 zurück.
Auf diese Weise kann der gesaiüi;e Kolben
weg des Druckspeichers
22 zur Steuerung des Steuerschiebers 30 herangezogen werden, ohne daß die Haltekraft
der Kupplung 2 durch absinkenden Kupplungsdruck beeinträchtigt würde.
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Durch entsprechende Bemessung der Druckflächen Än dem stufigen Steuerkolben
31 sowie durch entsprechende Auslegung des Druckspeichers 22 und der Drossel 17
wird mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ein stoßfreies Umschalten des
automatischen Getriebes von dem dritten in den zweiten Gang erreicht.