DE2526972A1

DE2526972A1 - Steuerventil fuer alternativ wirksame hydraulische druckzylinder fuer kupplungen bzw. bremsen von automatischen getrieben bei kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2526972A1
Application number: DE19752526972
Authority: DE
Inventors: Gunter Viehweger
Original assignee: Automobilwerk Eisenach GmbH
Current assignee: Automobilwerk Eisenach GmbH
Priority date: 1974-08-26
Filing date: 1975-06-16
Publication date: 1976-03-11
Also published as: DD114930A1; FR2283365B1; GB1473254A; FR2283365A1

Description

VEB Automobilwerk Eisenach
59 Eisenach, Rannbahn ö
Deutsche Demokratische Republik

Steuerventil für alternativ wirksame hydraulische Druckzylinder für Kupplungen bzw. Bremsen von automatischen Getrieben bei Kraftfahrzeugen

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für alternativ wirksame hydraulische Druckzylinder für Kupplungen bzw. Bremsen von automatischen Getrieben bei Kraftfahrzeugen, Dabei ist den hydraulischen Druckzylindern je ein Druckspeicher gedrosselt oder ungedrosselt parallel geschaltet und der Zufluß zu Druckzylinder und Druckspeicher erfolgt über mindestens eine Drossel. Die Beaufschlagung der Druckzylinder aus einem vom Fahrsustand abhängigen Hauptdrucksystem bzw, ihre Entlastung steuern Schaltventile, die in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und dem Fahrzustand betätigt werden.

Bekannt ist es, durch die DT-OS 2 248 524 den Druck von zwei wechselweise im Eingriff befindlichen Kupplungen in gegenseitiger Abhängigkeit und in Abhängigkeit von dem Fahrzustand und der Motorleistung beim Eingriffswechsel zu steuern.

Für diese Drucksteuerung sind vier getrennte Ventile notwendig, die ausschließlich zu dem Zweck der alternativen Betätigung der Kupplungen in der Steuereinrichtung vorgesehen sind.

- 2 609811/0231

Zweck der Erfindung ist es, eine ähnliche Drucksteuerung bei Anwendung von ,parallel zu dem Arbeitszylinder geschalteten Druckspe,iöhern mit weniger Aufwand zu realisieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, für alternativ zu beaufschlagende bzw. zu entlastende Druckzylinder in gegenseitiger Abhängigkeit und in Abhängigkeit des Fahrzustandes und der Motorleistung den Druckverlauf zu steuern, daß ruckfreie Übergänge erzielt werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer wie eingangs beschriebenen Anordnung dadurch gelöst, daß das Steuerventil aus zwei in einer Führungsbohrung gleitenden und im unbeaufschlagten Zustand vermittels einer Druckfeder kraftschlüssig an einem Anschlag in der Führungsbohrung gehaltenen, hintereinander angeordneten Schiebern besteht und ein zwischen den Schiebern gebildeter Ringrauin stetig mit dem Druckkanal eines zweiten Druckzylinders verbunden ist.

Bei beaufschlagtem ersten Druckzylinder bzw. Ringraum wird der zweite Schieber nach.Erreichen eines Druckes p^, gegen die Kraft der Druckfeder verschoben und mit seinem Anschlag in der Führungsbohrung axial angelegt, dabei sind ein oder mehrere Füllöffnungen vom zweiten Schieber verschlossen. Ebenso ist bei beaufschlagtem ersten Druckzylinder und Erreichen des Druckes p™ ein Füllkanal vom ersten Schieber verschlossen.

Eine vorteilhafte Beeinflussung der Kennlinien ist dadurch zu erzielen, daß der Ringraum über eine Fülldrossel mit dem Füllkanal für den zweiten Druckzylinder verbunden ist.

Die Vorteile des funktionellen Verhaltens der erfindungsgemäßen Lösung sind aus der Besprechung der Druck-Zeitdiagramme in der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.

609811/0231 ""³~

Es zeigen:

Fig· 1 das Steuerventil bei eingelegtem ersten Gang bzw. beim Beginn des Schaltvorganges vom ersten zum zweiten Gang,

Fig. 2 das Steuerventil bei eingelegtem zweiten Gang und beim Beginn des Schaltvorganges vom zweiten zum dritten Gang bzw. vom zweiten in den ersten Gang,

Fig. 3 das.Steuerventil bei eingelegtem dritten Gang bzw. beim Beginn des Schaltvorganges vom dritten zum zweiten Gang,

Fig. 4- das Druck-Zeitdiagramm für die Schaltung vom ersten zum zweiten Gang,

Fig. 5 das Druck-Zeitdiagrairmfür die Schaltung vom zweiten zum ersten Gang,

Fig. 6 das Druck-Zeitdiagramm für die Schaltung vom zweiten zum dritten Gang,

Fig. 7 das Druck-Zeitdiagramm für die Schaltung vom dritten zum zweiten Gang.

In Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Steuerventil mit seinen Schiebern 4 und 5 schiebbar geführt in einer Führungsbohrung 6 dargestellt. Seine Anwendung und Funktion wird im Rahmen eines dreigängigen, automatischen Kraftfahrzeug-Getriebes beschrieben. Zum Einlegen des 2. Ganges ist eine Bremse wirksam, während im 3· Gan£ eine Kupplung geschlossen und die Bremse gelöst ist. Beim automatischen Schalten vom zweiten zum ersten Gang wird eine Bremse gelöst und ein Freilauf übernimmt die Abstützung. Der Kanal 1 wird gesteuert vom Schaltventil für den dritten und zweiten Gang. In diesem Zusammenhang wird dieser Kanal 1 entweder mit Hauptdruckbeaufschlagt oder aber vom Schaltventil druckentlastet.

609811/0231

Der Kanal 2 wird vom Schaltventil des ersten und zweiten Ganges gesteuert, indem dieses die Beaufschlagung mit Hauptdruck bzw. die Entlastung des Kanals regelt* Die erwähnten Schaltventile sind nicht dargestellt. Der Druckzylinder B einer Bremse mit dem parallelgeschalteten Speicher Sp_B dient zum Anziehen einer Bremse, die im zweiten Gang wirksam ist. Der Druckzylinder K für eine Kupplung, die im dritten Gang wirksam ist, weist ebenfalls einen parallel geschalteten Speicher Sp^- auf, wobei der Zufluß zum Speicher Sp_K über eine Speicherdrossel 132 erfolgt.

Der Kanal 1 weist einen Füllkanal 12 auf, der durch den Schieber 4- gesteuert ist. Weiterhin führt vom Kanal 1 über eine Füll- bzw. Entlastungsdrossel 11 eine ständige Verbindung über den Druckkanal 13 zum Druckzylinder K mit dem parallelgeschalteten Druckspeicher Spg. Der sich im Druckzylinder K aufbauende Druck wirkt auf die Fläche 42 des Schiebers 4- ein, wobei ein Anschlag 4-3 dafür sorgt, daß die Fläche 4-2 in der Führungsbohrung 6 axial nicht voll anliegen kann. Über die Aussparung 4-1 im Schieber 4-besteht beim Anliegen des Anschlages 4-3 des Schiebers 4-in der Führungsbohrung 6 eine direkte Verbindung zwischen dem Kanal 1 über den Füllkanal 12 und die Aussparung 4-1 zum Druckkanal 13 für den Druckzylinder K und dessen Speicher Sp-g. Nach einem bestimmten Weg des Schiebers 4-in Richtung der Druckfeder 3 verschließt die Steuerkante 4-12 den Füllkanal 12 durch Überlaufen.

Die Druckfeder 3 stützt sich einerseits in der iFührungsbohrung 6 ab und liegt mit ihrer anderen Seite auf dem Schieber 5 an· Dieser Schieber 5 weist einen Anschlag 52 auf, der den Weg der Schieber 4· und 5 in Richtung der Druckfeder 3 und damit das Zusammendrücken der Druckfeder 3 begrenzt. Die Schieber 4- und 5 stoßen mit ihren Ansätzen 445 53 zusammen und bilden zwischen sich den Ringraum 55-Dieser Ringraum 55 steht ständig über den Kanal 232 mit dem Druckkanal 23 und stellungsabhängig über die Fülldrossel 223 mit dem Kanal 2 in Verbindung» !Der Druckkanal 23, wird vom Kanal 2 über eineFüll- bzw. Entlastungsdrossel 21 gespeist bzw. entlastet. Gleichzeitig ist zwischen dem Kanal 2 und dem Druckkanal 23 eine weitere Verbindung vorhängen, flic eine t«vtL&.-itung des Druekkanals

6 0 9 8 11/0231 ~⁵"

über eine Entlastungsdrossel 234· und ein Rückschlagventil 235 zuläßt« Der Schieber 5 weist eine Aussparung 51 auf, in die ständig eine Füllöffnung 221 mündet. Im drucklosen Zustand des Kanals 1 und 2 ist der Druckkanal 23 mit dem Füllkanal 22 über die Aussparung 51 und die Füllöffnungen 221 und 231 verbunden, ebenso ist der stetig mit dem Druckraum B verbundene Ringraum 55 über eine Fülldrossel 223 mit dem Kanal 2 verbunden·

Beim Verlagern der Schieber 4- und 5 in Richtung der Druckfeder 3 verschließt die Steuerkante 422 nach einem bestimmten Weg die Füllöffnung 222. In diesem Zustand ist der Ringraum 55 lediglich über den Kanal 232 mit dem Druckkanal 23 verbunden. Gleichzeitig ist in dieser Stellung die Füllöffnung 231 durch die Steuerkante 523 verschlossen, der Druckkanal 23 ist damit alleine über die Füll- bzw. Entlastungsdrossel 21 mit dem Kanal 2 verbunden. Zu den jeweiligen Gangschaltungen gezeigte Druck-Zeitdiagramme für den Einrückvorgang von Kupplung oder Bremse ist mit p,, bzw. p^ * der Druck benannt, der sich einstellt, wenn die mechanischen Glieder der Kupplung oder Bremse anliegen und die Druckräume gefüllt sind. Beim Druck p₂ bzw. P₂" sind die mechanischen Glieder spielfrei gespannt. Der Zeitraum, in dem der Druck von P₂ bzw. p₂ ^f auf ρ-, bzw. pJ steigt, wird vom jeweiligen Speicher und der Fülldrossel verursacht. Beim Druck Po bzw. Po¹ ist der jeweilige Speicher gefüllt und der Druck, der auf die Kupplung oder Bremse wirkt, steigert sich bis zur Höhe des jeweils herrschenden Hauptdruckes.

Die Feder 3 ist in ihrer Vorspannung so bemessen, daß der Kolben 5 bzw· beide Kolben 4 und 5 bei einer Druckhöhe Pp im Ringraum 55 bzw. Druckkanal 13, die der Bedingung P/| C Pp < P₂ entspricht, durch den Hauptdruck verlagert wird.

Beim Ausrück- bzw. Entlastungsvorgang der Kupplung oder Bremse ist mit p^ bzw. Po¹ der jeweilige Speicherenddruck bezeichnet, während mit p_Z[_ bzw. p^^f der Anfangsdruck des Speichers gekennzeichnet ist.

60981 1 /0231

Nachfolgend wird die Punktion des Steuerventils bei verschiedenen Fahrzuständen für eine hydraulische Steuereinrichtung mit einer belastungsabhängigen Hauptdrucksteuerung beschrieben;

Grundsätzlich gilt, daß die charakteristischen Punkte der Druck~Zeitdiagramiae bei Teillaststellungen gegenüber der Vollastkurve zu niedrigeren Druckwerten und längeren Zeiten verschoben werden. Dies ergibt sich durch das vom Hauptdruck abhängige Arbeitsniveau des Speichers und die unterschiedlichen Druckdifferenzen bei den Beaufschlagungsund Entlastungsvorgängen. Die Speicherbauart ergibt sich für eine solche Ausführung als Differentialkolben, der einerseits vom Drucksystem sowie wahlweise einer zusätzlichen Druckfeder beaufschlagt ist und andererseits an dem unmittelbaren Druckkanal der zu beeinflussenden Kupplung oder Bremse angeschlossen ist.

Bei Übergas - kick down - verschieben sich die Kurven gegenüber Vollast zu höheren Druckwerten und kürzeren Zeiten wegen des sich bei diesem Fahrzustand erhöhenden Hauptdrucke s.

Fig. 1 stellt die Stellung des Steuerventils im ersten Gang dar, wobei diese Stellung gleichzeitig Ausgangspunkt für den Schaltvorgang vom ersten zum zweiten Gang ist. Die Kanäle 1 und 2, die^von den nicht dargestellten 1.-2.- und 2.-3.-Gangschaltventilen gesteuert sind, sind druckentlastet. Bei Einleitung des Schaltvorganges vom 1. zum 2. Gang liegt der Hauptdruck im Kanal 2 an. Der Druckzylinder B wird über den Füllkanal 22, die Füllöffnungen 221 ξ 231, die Aussparung 51 und den Druckkanal 23 ungedrosselt gespeist. Der Druckzylinder B und der Speicher Sp_B sind parallel an dem.Druckkanal 23 angeschlossen. Der Kanal 1 bleibt ohne Druck. Damit wird der Schieber 4 von dem im Druckkanal 23 anliegenden Druck, der über den Kanal 232 im Ringraum 55 wirkt, mit seinem Anschlag 43 axial in der Führungsbohrung 6 angelegt. Damit besteht gleichzeitig über den Kanal 232 und die Fülldrossel 223 eine Verbindung zwischen Kanal 2 und dem Druckkanal 23.

609811/0231 -7-

Nach Erreichen eines bestimmten Druckes ρ^,, der Schieber wird entgegen der Kraft der Druckfeder 3 mit seinem Anschlag 52 axial in der Führungsbohrung 6 angelegt und die Füllöffnung 231 geschlossen, erfolgt der Druckaufbau im Druckzylinder B und Speicher Sp_B parallel über die Füll- bzw. Entlastungsdrossel 21 und die Fülldrossel 223.

Nach abgeschlossenem Schaltvorgang nimmt das Steuerventil eine Position gemäß Fig. 2 ein. Der Druckverlauf während des Schaltvorganges ist in Fig. 4 für den Druckzylinder B der Bremse gezeigt.

Der 2. Gang ist eingelegt. Diese Stellung bildet die Ausgangslage für den Schaltvorgang vom 2. zum 3· Gang und vom 2, zum 1. Gang.

Im 2. Gang liegt in den Kanälen 25 22; 23 der Druck an, wodurch der Druckzylinder B die Bremse geschlossen hält und der Speicher Sp^ gefüllt ist. Der Schieber 4- ruht mit seinem Anschlag 43 axial angelegt in der Führungsbohrung

Bei Einleitung des Schaltvorganges vom zweiten zum ersten Gang erfolgt durch das nichtgezeigte 1.-2.-Gangschaltventil eine Entlastung des Kanals 2 vom Hauptdruck. Kanal 1 ist ebenfalls drucklos. Der im Druckzylinder 3 und im Speicher Sp_B anliegende Flüssigkeitsdruck wird über den Druckkanal 23 und die Drosseln 223; 234 und 21 entlastet, wobei \7iederum die Entlastungsdrossel 234 mit ihrem relativ großen Querschnitt durch das Bückschlagventil 235 sofort wirksam ist. In der Endphase der Schaltung (p<p·™) ist eine ungedrosselte Entlastung vom Druckkanal 23 über die Füllöffnung 231 und 221 und die Aussparung 51 zum entlasteten Kanal 22 wirksam. Der Entlastungsverlauf des Druckzylinders B ist aus Fig. 5 ersichtlich.

Bei Einleitung des Schaltvorganges vom 2. zum 3. Gang (Fig· 2) erfolgt durch das nichtgezeigte 2.-3.-Gangschal t ventil eine Beaufschlagung des Kanals 1 mit dem Hauptdruck und gleichzeitig eine Entlastung des Kanals 2. Der im Kanal 1 anliegende Hauptdruck füllt den Druckzylinder K der Kupplung und parallel dazu gedrosselt durch die Speicherdrossel 132 den Speicher Sp^. Dieser Vorgang erfolgt

609811/0231

-8-

über den Füllkanal 12, die Aussparung 4-1 und den Druckkanal 13. Mit dem Aufbau des Druckes im Druckzylinder K wird gleichzeitig die Fläche 4-2 des Schiebers 4· mit diesem im Druckkanal 13 herrschenden Druck beaufschlagt· Der Schieber 4- wird nach Erreichen eines Druckes im Druckkanal 13 größer als der im Ringkanal 55 und im Druckkanal 23 herrschende Druck in Richtung des Schiebers 5 gedrängt.

Während des Druckaufbaues im Druckkanal 13 erfolgt eine Entlastung des Druckzylinders B und des parallelgeschalteten Speichers Sp_B über den Druckkanal 23 und den mit diesen verbundenen Drosselstellen 21, 223 und 234- zum entlasteten Kanal 2 hin. Die Entlastungsdrossel 234- mit ihrem relativ großen Querschnitt ist durch das Rückschlagventil 235 sofort nach der Entlastung des Kanals 2 vochl wirksam.

Nach Erreichen eines Druckes im Druckkanal 13 größer als im Druckkanal 23 bewegt sich der Schieber 4· gegen den Schieber 5 und schließt mittels der Steuerkante 4-12 den Füllkanal 12 durch Überlaufen. Damit ist die ungedrosselte Verbindung zum Kanal 1 unterbrochen. Der Schieber 4- ruht mit seinem Ansatz 44 auf dem Ansatz 53 des Schiebers 5 und drückt ihn entgegen der Kraft der Druckfeder 3 mi* seinem Anschlag 52 axial an die Begrenzung der Führungsbohrung 6.

Nach Beendigung dieses beschriebenen Schaltvorganges nimmt das Steuerventil eine Stellung gemäß Fig. 3 ein.

Im Druckzylinder K für die Kupplung und im parallelgeschalteten Speicher Sp™- wird über die Füll- bzw« Entlastungsdrossel 11 der volle Hauptdruck aufgebaut. Der Druckverlauf während des Schaltvorganges für die Druckzylinder B und K ist aus Fig. 6 ersichtlich. In Fig. 3 ist die Stellung des Steuerventils bei eingelegtem dritten Gang dargestellt. Diese Stellung bildet gleichzeitig die Ausgangslage für den Schaltvorgang vom dritten zum zweiten Gang.

Am Kanal 1 liegt Hauptdruck an, der Druckzylinder K und der Speicher Spg- sind voll mit dem Hauptdruck beaufschlagt

-9-6098 1 1 /0231

Das Abwärtssehalten zum zweiten Gang wird durch das nichtdargestellte 2.-3·-Gangschaltventil ausgelöst, wobei eine Entlastung des Kanals 1 erfolgt und gleichzeitig Kanal 2 mit Hauptdruck beaufschlagt wird. In der ersten Phase erfolgt der Druckabbau im Druckzylinder K und dem Speicher Spg- über den Druckkanal 13, die Füll- und Entlastungsdrossel 11 zum Kanal 2 hin. Parallel zu diesem Vorgang erfolgt das Füllen des Druckzylinders B mit dem parallelgeschalteten Speicher Sp_B aus dem Kanal 2 über die Füll- und Entlastungsdrossei 21, gleichzeitig gelangt der sich aufbauende Druck im Druckzylinder B über Druckkanal 23 in den Ringraum 55 zwischen den Schiebern 4 und 5· Dies bewirkt ein Auseinanderdrängen der Schieber 4 und 5» wobei nach einem bestimmten Druckabfall im Druckzylinder K die Steuerkante 412 des Schiebers 4 für eine schnelle ungedrosselte Entlastung des Druckzylinders K sorgt. Der Druckabbau erfolgt dabei über Druckkanal 13» Füllquerschnitt 1311 Aussparung 41, Füllquerschnitt 121 zum entlasteten Füllkanal 12.

Zusammenfassend sind nachstehend die erzielten Wirkungen des erfindungsgemäßen Steuerventils aufgezählt:

Bei der Schaltung vom ersten zum zweiten Gang wird ein schnelles Füllen und ein verzögerter Druckanstieg im einzuschaltenden Druckzylinder B erzielt. Bei höheren Laststellungen ergeben sich höhere Druckwerte und kürzere Zeiten, bei niedrigeren Laststellungen niedrigere Druckwerte und längere Zeiten für den Drucksteigerungsvorgang.

Bei der Schaltung vom zweiten auf den ersten Gang ergibt sich ein gedrosselter Druckabbau im Druckzylinder B über die Drosseln 21, 234 und 223 im Zusammenwirken mit dem reichlich dimensionierten Druckspeicher Sp_B. Beim Unterschreiten des Druckes P^ erfolgt eine ungedrosselte Entlastung.

Bei der Schaltung vom zweiten zum dritten Gang wird ein schnelles Füllen des Druckzylinders K und eine parallel verlaufende verzögerte Entlastung des Druckzylinders B gesteuert.

-10-60981 1/0231

Bei der Schaltung vom dritten zum zweiten Gang wird eine überschneidende Entlastung des Druckzylinders K mit verzögertem Druckaufbau im Druckzylinder B erzielt· Nach Erreichen der Überschneidung erfolgt ein ungedrosselter Druckabbau im Druckzylinder K und im Speicher Spg·· Verzögert läuft der Druckanstieg im Druckzylinder B bis zum Erreichen des Hauptdruckes weiter·

-11-

609811/0231

Claims

Patentansprüche:

Steuerventil für alternativ wirksame hydraulische Druckzylinder für Kupplungen bzw. Bremsen von automatischen Getrieben bei Kraftfahrzeugen, wobei den hydraulischen Druckzylindern je ein Druckspeicher gedrosselt oder ungedrosselt parallel geschaltet ist und der Zufluß zu Druckzylinder und Druckspeicher über mindestens eine Drossel erfolgt und Schaltventile die Entlastung bzw. Beaufschlagung der Druckzylinder aus einem vom Fahrzeug abhängigen Hauptdrucksysteni steuern, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil aus in einer Führungsbohrung (6) gleitenden und im unbeaufschlagten Zustand vermittels einer Druckfeder (3) kraftschlüssig am Anschlag (43) in der Führungsbohrung (6) gehaltenen, hintereinander angeordneten Schiebern (4·; 5) besteht und ein zwischen den Schiebern (4; 5) gebildeter Ringraum (55) stetig mit einem Druckkanal (23) eines Druckzylinders (B) verbunden ist, wobei bei beaufschlagtem Druckzylinder (K) bzw. Ringraum (55) der Schieber (5) nach Erreichen eines Druckes (p·™) gegen die Kraft der Druckfeder (3) verschoben wird und mit seinem Anschlag (52) in der Führungsbohrung (6) axial anliegt und dabei eine oder mehrere Füllöffnungen (222; 231) vom Schieber (5 bzw. 4) verschlossen sind, ebenso ist bei beaufschlagtem Druckzylinder (K) und Erreichen des Druckes (p^) ein Füllkanal (12) vom Schieber (4) verschlossen.
2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (55) über eine Fülldressel (223) dem Füllkanal (22) verbunden ist.