DE3026442A1

DE3026442A1 - Hydraulische steueranlage fuer ein mehrganggetriebe

Info

Publication number: DE3026442A1
Application number: DE19803026442
Authority: DE
Inventors: David Lee Ypsilanti Mich. Fochtman; William Joseph Pittsfield Township Mich. Vukovich
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1979-08-06
Filing date: 1980-07-10
Publication date: 1981-04-09
Also published as: CA1128778A; GB2056000B; GB2056000A; JPS5624246A; FR2463334A1; US4252148A; AU6026180A; FR2463334B1; JPS6131334B2; AU527888B2

Description

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Eine hydraulische Steueranlage gemäss dem Gattungstiegriff des Patentanspruchs 1 ist beispielsweise durch die U&-PS 4- 116 321 bekannt.

Bei bekannten Steueranlagen mit Magnetventilen ist jedem Umschaltventil ein eigenes Magnetventil zugeordnet, wodurch die Steueranlage aufwendig wird»

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau dadurch zu vereinfachen, dass für alle Umschaltventile ein gemeinsames Magnetventil ausreicht _a

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteile des Patentanspruchs 1 herausgestellten Merkmale gelöst«

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der ^_rfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen«, Diese betreffen eine zweckniässige Anordnung, die besondere Massnahmen zur Schall punktverlagerung entbehrlich machen,,

In den Zeichnungen ist eine Steueranlage für ein Mehrganggetriebe dargestellt, dass vier Vorwärtsgänge aufweist, die durch vier unterschiedliche Druekpgel am Magnetventil geschaltet werden,,

In den Zeichnungen ^zeig^en

Pig« 1 eine schematische Darstellung einer Steueranlage für ein Kraftfahrzeuggetriebe bezüglich der Vorwärtsgänge und

2 ein Schaubild der Abhängigkeit der Arbeitszyklen des Magnetventils und der gesteuerten Drücke.

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Eine Druckflüssigkeitsquelle 10 besteht in üblicher Weise aus einer hydraulischen Pumpe mit zugeordneten ^egelventilen, die einen im wesentlichen konstanten Druck in eine Heizleitung 12 und eine Speiseleitung 14 lieferte Die Netzleitung 12 ist mit einem 3-4-Ventil 16 einem 2-3~ Ventil 18 und einem 2—1—Ventil 20 verbunden. Mit diesen ist auch die Speiseleitung 14 verbunden, die ausserdem auch noch mit einem 1~2-Umsehaltventil 22 und einem Magnetventil 24 verbunden ist. Das Magnetventil 24 liefert einen veränderliehen Druck in eine Steuerleitung 26, die mit den vier Ventilen 16, 18, 20 und 22 verbunden ist,,

Der Auslassdruck des Magnetventils 24 wird in Abhängigkeit von elektrischen Signalen geändert, die der Spule des Magnetventils zugeleitet werden,, Beispielsweise kann das Magnetventil entsprechend der US-PS 3 225 619 ausgebildet werden«,

Das Magnetventil 24 liegt in einem Kreis, der einen Pulsweitenmodulator (PWM) 28, einen Mehrfach!?oppler (MUX) 30 und ein elektronisches Umschaltsteuermodul/enthält. Letzteres kann entsprechend der US-PS 3 448 640 ausgebildet sein₉ das bestimmte Signale liefert. Im Ausführungsbeispiel sind drei solcher Signale erfoÄerlich, die über Leiter 34, 36 und 38 dem Mehrfachkopjler 30 zugeleitet werden» Dieser ist eine übliche elektronische Einrichtung, der vier bestimmte Pegel als Einlass über Leiter 40, 42, 44 und 46 erhält und abhängig von den eingehenden elektrischen Signa-

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len ein einziges Ahegangsignal über einen leiter 48 zum Pulsweitenmodulator 28 abgibt, der als üblicher elektronischer Spannungssteueroszillator ausgibildet als Auslass einen Arbeitszyklus geregelt in Funktion des G-leichstrom-

50/ einlasses liefert« Dieser geht über einen Leiter/in das Magnetventil 24 ein_o

Die Einlasse 40, 42, 44 und 46 werden in Abhängig« keit Ton der elektrischen Signalen der Umschaltsteuerung 3! dem Pulsweitenmodulator 28 zueleitet, der einen entsprechen den Auslass bildete Liegt kein elektrisches Signal von der Umsehaltsteuerung 32 vor, so ist der Auslass des Pulsweit enmodula tor ein 25$-Arbeitszyklus. Führt der ^eiter 34 ein Signal, so liefert der Mehrfachkoppler 30 ein höheres G-leichstromsignal zum Pulsweitenmodulator 28, der am Auslass einen 50$-Arbeitszyklus erhält. Führen die Leiter 34 und 36 Signale, so ergibt sich am Auslass des Pulsweitenmodulators ein 75$~Arbeitszyklus. Führen alle drei -^eiter 34, 36 und 38 Signale, so ergibt aich am Auslass ein 100$— arbeitszyklus. Bei jedem Arbeitszyklus ergibt sich ein entsprechender Druck am Auslass 26 des Magnetventils 24 (Fig_c 2), Bei einem 25%-Artoeitszyklus wird der Steuerdruck in der Steuerleitung 26 25$ des Speisedrucks_o

Das 1-2-Yentil 22 enthält einen Ventilschieber 52, der in einer abgesetzten Yentilbohrung 54 verschieblich ist und zwei gleichgrosse Steuerbunde 56 und 58 und einen Steuerbund 60 kleineren Durchmessers aufweist« Zwischen

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den Steuerbunden 58 und 60 ist eine Steuerkammer 61 geM L-deto Zwischen dem Steuerbund 56 und einer Stirnwand 62 der Ventilbohrung 54 ist eine Ums ehaltsteuerkammer 64 gebildet, an die die Steuerleitung 26 angeschlossen ist«,

In der gezeichneten Stellung steht der Raum zwisc? m den Steuerbunden 56 und 58 mit einem Auslass und einer Cffnung 66 in Verbindung. An die Ventilbohrung 54 ist die Speijseleitung 14 über zwei in Abstand voneinander liegende Öffnungen 68 und 70 angeschlossen. Am rechten Ende ist die Ventilbohrung 54 mit einem Auslass versehene Die Steuerkammer 61 ist mit der Speiseleitung 14 verbunden, so dass in ihr im wesentlichen ein konstanter Druck herrscht«, Dia Steuerkammer 61 hat eine beauflagte Fläche, die 37% der beaufschlagten !lache der Umschaltsteuerkammer 64 beträft. Solange der Steuerdruck in der leitung 26 also gleich oder kleiner als 31% des Speisedrucks in der leitung 14 ist, bleibt der Ventilschieber 52 in der gezeichneten Stellun5. Erst bei höherem Steuerdruck erfolgt die Bewegung des Veatilsehiebers 52 nach rechts in die Aufwärtsschaltstellurig, in der der Steuerbund 56 den Auslass schliesst und die Öffnungen 68 und 66 miteinander verbindet»

Das 2-1-Ventil 20 hat einen ^ventilsehieber 72, der in einer abgesetzten ^entilbohrung 74 verschieblich ist, in der ferner ein Regelkolben 76 in einem Bohrungsteil 73 vorgesehen ist» Der Regelkolben 76 begrenzt mit der Stirnwand 62 eine Umschaltsteuerkammer 80, an die die Steuer-"I. ei frimg ?6 gfng^B^hl ορβθτι 1st _tt Tier ^entilschieber 72 hat

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einen Steuerbund grossen Durchmessers 82 und zwei gleiehgrosse aber kleineren Durchmesser aufweisende Steuerbunde 84 und 86. Das linke Ende des ^ventilschiebers 72 liegt gegen den Regelkolben 76 an_e Durch den Steuerbund 86 wird eine Kammer 88 begrenzt, die über eine leitung 90 mit der Öffnung 66 des 1-2~Umschaltventils 22 verbunden ist« In der gezeichneten Stellung ist der Raum zwischen den Steuer—

letz
bunden 84 und 86 mit der X|SUXXleitung 12 und mit einer Öffnung 92 verbunden, von der eine Leitung 94 zu einer Reibungsschalteinrichtung 96 für das Einschalten des zweiten Gangs des Mehrganggetriebes führt» Zwischen den Steuerbunden 82 und 84 ist die Speiseleitung 14 angeschlossen, so dass eine den ^ventilschieber 72 nach links drückende Kraft entsteht, die den: durch den Steuerdruck in der Um— schaltsteuerkammer 80 auf den Regelkolben 76 ausgeübten Kraft entgegensteht«, Die zwischen den Steusrbunden 82 und 8' gebildete Steuerkammer 98 hat eine beaufscalagte fläche, die etwa 12$ der beaufschlagten Fläche der zugeordneten Umschaltsteuerkammer 80 entspricht.» Ist der Steuerdruck in der Steuerleitung 26 gleich oder kleiner als 12$ des Speisedrucks aus der Leitung 14, so bleibt das 1-2-Tentil 20 in der gezeichneten Stellung,, Bei höherem Steuerdruck

Rechts-

dagegen erfolgt eine ÜKfeibewegung des ^Yentilschiebers 72, wodurch die Öffnung 92 von der Netzleitung 12 getrennt wird und zu einem Auslass entlastet wird, um die B-eibungsschalteinrichtung 96 auszurücken«, Ist indessen das 1-2-Umschalt-

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durch den Steuerdruck in der Aufwärtsschaltsteilung, so ist die Leitung 90 mit der Kammer 88 verbunden ist und die Kraft infolge der Drücke in den Kammern 88 und 98 überwindet den Steuerdruck in der Umsciialtsteuerkammer 80, ao dass der entilschieber 72 in der gezeichneten Stellung Druckflüssigkeit zur Leitung 94 steuerte

Das 2~3-^ventil 18 enthält einen V_entilschieber 99 in einer abgesetzten entilbohrung 100 und weist einen Steuerbund 102 grösseren Durchmessers und zwei Steuerbunde 104 und 106 gleichen, aber kleineren Durchmessers auf«, Der Steuerbund 102 begrenzt mit der Stirnwand 62 eine Umschalt«- steuerkammer 108, während der Steuerbund 106 eine Steuerkammer 110 begrenzte An die Umschaltsteuerkammer 108 ist di Steuerleitung 26 angeschlossen, während die Steuerkammer 110 Verbindung mit der Speiseleitung 14 hat₀ Die Durchmesse^ der Steuerbunde 102 und 106 sind so gewählt, dass die Fläche der Steuerkammer 110 62% der Fläche der Umsehältsteuerkammer 108 beträgt, so dass der Steuerdruck aus der Steuerleitung 26 grosser als 62% des SpeisedruciKs aus der leitung 14 sein muss_? um das 2~3-Ventil aufwärts zu schalten. In de}: gezeichneten Abwärtsschaltstellung ist eine Öffnung 112 in Verbindung mit einem Auslass und einer Leitung 114, die zu einer ^eibungsschalteinrichtung 115 zum Einrücken des dritten Gangs des Mehrganggetriebes verbunden ist. Wird der Steuerdruck in der Umschaltsteuerkammer 108 grosser als 62% des Speisedrucks in der Kammer 110, so schaltet das

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2-3-Ventil 18 aufwärts, so dass die leitungen 12 und 114 zwischen den Steuerbunden 104 und 106 verbunden werden und die Reibungsschalteinrichtung 115 den dritten Gang einrückt

Das 3-4-Ventil 16 enthält einen "Ventilschieber ¹¹⁶ in einer abgesetzten ^entilbohrung 118„ Der Ventilschieber 116 hat einen Steuerbund 120 grösseren Durchmessers und zwei Steuerbunde 122 und 124 gleich grossen ,aber kleineren Durchmessersο Der Steuerbund 120 begrenzt mit der Stirnwand 62 eine Umsehaltsteuerkammer 126, an die die Lteuerleitung 26 angeschlossen iet_e Der Steuerbund 124 begrenzt eine Steu|- erkammer 128, die mit der Speiseleitung 14 verbunden ist und eine beaufschlagte Fläche hat, die 87^ der beaufschalgten Fläche der Ums ehalt steuerkammer 126 beträgt,, Über eine Öffnung 130 ist die Ventilbohrung 118 mit einer ^eitung 132 zu einer ^eibungsschalteinrichtung 133 für den vierten Gang des Mehrganggetriebes verbunden. In der gezeichneten Abwärtssehältstellung ist die leitung 132 zwischen den Steuerbunden 122 und 124 zu einem Auslass entlastet» Ist der Steuerdruck in der Umsehaltsteuerkammer 126 grosser als 87$ des Speisedrucks aus der leitung 14, so schaltet das 3~4-Ventil 16 um, so dass die Leitungen 12 und 132 verbünde:! werden und der vierte Gang eingerückt wird,,

Das mit der Steueranlage ausgerüstete Vierganggetriebe ist als Planetenrädergetriebe ausgebildet und enthält in Reihe zu den ^Λβibungsschalteinrichtungen liegende Freilaufkupplungen üblicher Art. Im ersten, _plso niedrigsten

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Gang ist eine Freilaufkupplung das einzige Reaktionsglied, so dass keine der ^eibungsschalteinrichtungen zu betätigen isto Im zweiten Gang liegt die Freilaufkupplung in ^eihe zur ^eibungsschalteinrichtung, wie dies auch im dritten Gang der Fall ist«, Der vierte Gang, der in der -Kegel der direkte Gang ist, erfordert in bekannter Weise das Betätigen zweier ^eibungsschalteinrichtungen,, Dies vereinfacht die Zeitfolge während des Umschaltens, da bei allen Gangwechseln eine Freilaufkupplung wirksam ist» Die Vorteile dieses Aufbaus ist allgemein bekannte

Die beschriebene Steueranlage ist so ausgebildet, dass für den Fall, dass das Magnetventil 24 kein elektrisches Signal erhält, der gelieferte Steuerdruck in der Steuerleitung 26 im wesentlichen Null ist, aber zumindest weniger als 12$ des Speisedrucks aus der leitung 14 beträgt Dann befinden sich die Ventile 16, 18, 20 und 22 in der gezeichneten Stellung, in der das Mehrganggetriebe für den zweiten Gang konditioniert ist«, Es ergibt sich dann ein annehmberer Betrieb, wenn die elektrische Steueranlage ausfallen sollte. Die Druckflüssigkeitsquelle 10 kann ein übliches willkürlich betätigbares Ventil enthalten, das das Schalten des Mehrganggetriebes, auf Rückwärtsantrieb, Leerlauf oder Vorwärtsantrieb gestattet»

Bei der Annahme, dass die elektrische Steuersignale von der elektrischen Steueranlage geliefert werden und ■Vorwärtsantrieb ausgewählt ist, sowie das Signal ein Aufwärts-

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schalten 1-2 fordert, liffert das Magnetventil 24 einen Steu·}· erdruck von 25% des Speisedrucks aus der -Leitung 14. Der Ventilschieber 72 des·2-1-Ventils 20 befindet sich in der rechten Stellung und das Mehrganggetriebe ist für den erste^ Gang konditioniertβ

Zeigt die elektronische Steueranlage 32 an, dass das Aufwärtssehalten nötig ist, so liefert das Magnetventil 24 unter Beeinflussung des MehrfachHpplers 30 und des Pulsweitenmodulators 30 einen Steuerdruck in die Steuerleitung 26, der 50$ des Speisedrucks beträgt^ also wesentlich oberhalb der 37$ liegt, die zum Aufwärtsschalten des 1-2«.Umsehaltventils 22 erforderlich ist„ Nach Aufwärtsschalten des Ventils 22 ist das Mehrganggetriebe für den zweiten Gang konditioniert _β

Fordert dann die elektronische Steuerung 32 einen ffangwechsel 2-3 an, so wird der Arbeitszyklus des Magnetventils 24 erneut geändert und es liefert einen Steuerdruck der 75$ des Speisedrucks beträgt,, Damit wird das 2-3-Ventil 18 aufwärts geschaltet und der dritte Gang konditioniert_β

Sehliesslich fordert die elektronische Steueranlage 32 das Umschalten 3—4, worauf das Magnetventil einen dem Speisedruck gleichen Steuerdruck in die leitung 26 fördert» Hierduroh wird dann der vierte Gang im ^lviehr ganggetriebe eingeschaltet«

Bei Betriebsbedingungen, die ein Abwärtsschalten erfordern, beispielsweise bei ^ergauffahrt oder Beschleuni-

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gen des Fahrzeugs, liiert die elektronische Steueranlag?
entsprechende Signale, durch die der Steuerdruck in der
Steuerleitung 26 geändert wird, um die erforderlichen
Schaltvorgänge zu bewirken_e Wie bereits erwähnt, wird d is Mehrganggetriebe bei einem Ausfall der elektrischen Ste α-erung auf den zweiten Gang geschaltet, in dem ein weiterer Betrieb des Fahrzeugs möglich ist₀

Im Ausführungsbeispiel ist angenommen, dass den R ii— bungs s ehalt einrichtungen Freilaufkupplungen zugeordnet ün Die Erfindung ist aber auch bei Getrieben anwendbar, de 'en Reibungsschalteinrichtungen durch Flüssigkeitsdruck ei i« und ausrückbar sind«, Zu beachten ist, dass keine Einric i~ tungen zum 'erlagern der Umschaltpunkte vorgesehen sind
da diese auch nicht erforderlich sind₀ Durch die Auswah.
der Fläohenverhältnisse und der Druckpegel am ^iViagnetven ;il sind nämlich Betriebsverhältnisse geschaffen, die ein P-ndein der Umschaltventile beim Gangwechsel unmöglich macuen So erfolgt das Umschalten 1-2, wenn der Steuerdruck 3T/o des Speisedrucks beträgt. Dagegen ist der Druckpegel des Marnei ventils entweder auf 25$ oder 50$ eingestellt, so dass
der Umschaltpunkt genau in der Mitte zwischen beiden liegt Der Umschaltdruck kann am Magnetventil daher nur kurzze ti£ vorliegen,,

Es könnten natürlich an den Umschaltventilen in der üblichen Weise unterschiedliche Flächen zur Verlagerung
der Umschaltpunkte vorgesehen werden, wenn die Umschalt-

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drücke den Pegeldrücken des Magnetventils 24 nahe liegen. Bei einem Tierganggetriebe sind derartige bedingungen aber nicht zu erwarten, so dass bei solchen besondere Massnahmen tür die Verlagerung der Umschaltpunkte nicht notwendig erscheinen.

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Claims

10.JuIi 1980 W-w-3442

General Motors Corporation, Detroit, Michigan, V.St₀A,

Hydraulische Steueranlage für ein Mehrganggetriebe

Patentansprüche :

/TyHydraulische Steueranlage für Mehrganggetriebe mit flüssigkeitsbetätigten Reibungsschalteinrichtungen, bei der Gangwechsel durch Zuteilen von Druckflüssigkeit zu den Schalteinrichtungen in Abhängigkeit von einem veränderliehen elektrischen Arbeitszyklus erfolgen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Es sind mehrere Umschaltventile (16,18,26,22) vorgesehen, die wahlweise die Zuteilung von Druckflüssigkeit zu einer der -H-eibungsschalteinrichtungen (96,115,133) "bewirken oder sperren;

b) jedes Umschaltventil enthält eine Steuerkammer (128, 110, 98, 61), die mit einer geregelten Druckflüssigkeit quelle (10) verbunden sind und einen Bezugsdruck erhalten;

c) jedes Umschaltventil enthält eine Umsehaltsteuerkammer (126, 108, 80, 64), deren beaufschlagte Fläche um einen vorgegebenen Betrag von der der zugeordneten Steuerkammer verschieden ist;

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d) das Verhältnis der beaufschlagten Flächen der Steuerkammern und der zugeordneten Umsehaltsteuerkammern ist bei den verschiedenen Umschaltventilen verschieden gross j

e) Der Auslass (26) eines Magentventils (24) ist mit den Umschaltsteuerkammern der Umschaltventile verbunden;

f) elektrische Steuerelemente (28 bis 46) erregen das Magnetventil (24) in Pulsen, die unterschiedliche Arbeitszyklen haben und am Auslass des Magnetventils mehrere bestimmte Hruekpegel erzeugen, die bestimmten Gängen des Mehrganggetriebes zugeordnet sind und im Zusammenspiel mit dem Druck in der Steuerkammer die G-angwechsel bewirkenβ

2β Steueranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-' net, dass der den Steuerkammern (128,110,98-61) zugeleitete Bezugsdruck konstant ist und die ihn liefernde Druckflüssigkeitsquelle (10) mit dem -Einlass des Magnetventils (24) verbunden ist₀

3. Steueranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Schaltfolge, die fortschreitend höhere D_ruckpegel am Auslass (26) des Magnetventils (24) erfordert, der D_ruckpegel im wesentlichen in der Mitte zwischen den llächenverhältöissen zwischen Umschaltsteuerkammer und Steuerka_mmer der benachbarten Umschaltventile (16 bis 22) liegt.

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4o Steueranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die "bestimmten Druckpegel in der Schaltfolge
25% bzw„ 50% bzw_o 75% bzw. 100% "betragen, bezogen auf dei
Bezugsdruck, und dass die Umschaltventile entsprechend der Schaltfolge ein Plächenverhältnis der Kammern von 12% b^w_o 37% bzw, 62% bzwo 87% aufweisen,,

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