DE3906477C2 - - Google Patents
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- DE3906477C2 DE3906477C2 DE3906477A DE3906477A DE3906477C2 DE 3906477 C2 DE3906477 C2 DE 3906477C2 DE 3906477 A DE3906477 A DE 3906477A DE 3906477 A DE3906477 A DE 3906477A DE 3906477 C2 DE3906477 C2 DE 3906477C2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
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Description
Die Erfindung betrifft ein automatisches Getriebe für Kraft
fahrzeuge mit einer durch eine Hydraulikpumpeinrichtung mit
Fluid gespeister Ventilsteuereinrichtung, die Drücke auf
mehreren Betriebsdruckniveaus in Kreislaufteilen des Kraft
fahrzeuggetriebes verteilt, wobei ein Hochdruckkreislaufteil
für ein hohes Druckniveau und mindestens ein weiteres
Kreislaufteil für einen gegenüber dem Hochdruckkreislaufteil
niedrigeres Druckniveau bestimmt ist.
Konventionelle automatische Getriebe für Automobile verwenden
normalerweise eine einzige Druckquelle in Form einer
motorgetriebenen Pumpe. Die Pumpe entwickelt einen Kreis
laufdruck, der durch das Steuerventilsystem des Automatik
getriebes zur Aufrechterhaltung des Steuerventilkreislauf
druckes eingesetzt wird. Ein derartiges Automatik-Steuerven
tilsystem mit einer motorangetriebenen Pumpe ist aus den
US-PSen 33 09 939 und 34 46 098, die auf die Anmelderin
dieser Erfindung übertragen wurden, bekannt geworden.
Ein weiteres Beispiel eines stufenlos variablen Getriebes mit
einer Pumpe, die den Druck an die Kupplungsverstärker, den
Verhältnissteuerungsverstärker an verschiedene Elemente des
Steuerventilsystems abgibt, ist aus der US-PS 31 15 049 zu
ersehen. Auch dieses Patent wurde auf die Anmelderin der Er
findung übertragen.
Aus "Automatische Automobilgetriebe" von Prof. Dr. Josef Stü
per, Springer-Verlag 1965, Wien, New York, sind bereits Auto
matikgetriebe für Automobile bekannt geworden, die mehrere
Ölpumpen, nämlich eine vordere Ölpumpe und eine hintere
Ölpumpe besitzen, die auf unterschiedlichen Druckniveaus
arbeiten. Durch das Vorsehen von zwei Ölpumpen, wobei die
vordere Ölpumpe proportional der Motordrehzahl läuft und die
hintere Ölpumpe proportional der Wagengeschwindigkeit läuft,
werden dabei unterschiedliche Druckniveaus durch zwei Pumpen
aufrechterhalten.
Es hat sich aber gezeigt, daß das Vorsehen von zwei Pumpen
noch keine optimale Energieverteilung liefert.
Das Zusammenschalten von zwei Pumpen zur Erzielung unter
schiedlicher Druckniveaus ist in der DE-PS 27 33 054 sowie
der DE-PS 31 37 001 und der DE-OS 36 39 122 beschrieben.
Alle diese Systeme sind jedoch insofern nicht zufrieden
stellend, als sie eine optimale Energieversorgung bzw. einen
niedrigen Energieverbrauch im Hydraulikgetriebe aufgrund ei
ner nicht ausreichend abgestuften Druckzufuhr und durch Pum
pen, die nicht in ihrem optimalen Drehzahlbereich arbeiten,
nicht zufriedenstellend erzielen.
Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, ein automatisches
Getriebe für Kraftfahrzeuge mit einer Hydraulikpumpeinrich
tung zu schaffen, das die Nachteile derartiger Hydraulikpum
pen nach dem Stand der Technik vermeidet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein automatisches Ge
triebe mit einer durch eine Hydraulikpumpeinrichtung mit
Fluid gespeister Ventilsteuereinrichtung, die Drücke auf
mehrere Betriebsdruckniveaus in Kreislaufteilen des Kraft
fahrzeuggetriebes verteilt, wobei ein Hochdruckkreislaufteil
für ein hohes Druckniveau und mindestens ein weiteres Kreis
laufteil für ein gegenüber dem Hochdruckkreislaufteil nied
rigeres Druckniveau bestimmt ist, gelöst, wobei diese drei
Pumpen, die in die Ventilsteuerungseinrichtung einspeisen,
die Rückschlagventile und Steuerungsventile beinhaltet, wobei
alle Pumpen dazu eingerichtet sind, mit dem ersten Hochdruck
kreislaufteil verbunden zu werden; wobei die Ventilsteuerein
richtung dazu ausgelegt ist, die von der zweiten und dritten
Pumpe gelieferten Fluidströme von der Leitung hohen Drucks zu
der Leitung niedrigeren Drucks umzuleiten, wenn sich die
Anforderung des Hochdruckkreislaufteils verringert und bei
einem Absinken der Anforderung der Kreislaufteile niedrigeren
Drucks unter die Förderleistung der zweiten und dritten
Pumpe, nacheinander die Ansaugseiten der dritten und der
zweiten Pumpe mit ihren Druckseiten zu verbinden, so daß
diese Pumpen bei niedrigerem Druck oder drucklos laufen.
Dadurch, daß Pumpen mit unterschiedlicher Leistungsfähigkeit
vorgesehen werden, die gemäß Druckbedarf des Systems
eingeschaltet bzw. belastet werden, kann ein optimaler
Einsatz der Pumpen in deren günstigsten Leistungsbereich er
zielt werden und dadurch Energie gespart werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung dieses Getriebes weist auf,
daß die erste, zweite und dritte Pumpe Zahnradpumpen mit
einem gemeinsamen Antriebszahnrad sind, wobei jede Pumpe ein
angetriebenes Zahnrad hat, das mit dem gemeinsamen Zahnrad in
Eingriff steht und die Zahnräder der Pumpen einen kompakten
Pumpenaufbau definieren.
Ferner ist es bevorzugt, daß die Ventilsteuerung eine erste
Ventilsteuereinrichtung, die selektiv die Verbindung zwischen
der zweiten und dritten Pumpe und den Niederdruckteilen dann
herstellt, wenn sich das Druckerfordernis des Hochdruckteils
verringert, und eine zweite Ventilsteuereinrichtung zwischen
der Hoch- und Niederdruckseite der Pumpen, die die zweite und
dritte Pumpe mit ihren Ansaugseiten verbindet, wenn die
Flußerfordernisse der Hoch- und Niederdruckteile absinken,
aufweist, wobei die zweite Ventilsteuereinrichtung zwischen
den Pumpen und dem ersten Steuerventil angeordnet ist,
wodurch eine kompakte Pumpen- und Ventilanordnung erreicht
ist.
Das heißt, die zum Antrieb der Pumpe notwendige Energie
wird minimiert, indem das Steuersystem in mehrere unabhängig
betreibbare Pumpen aufgeteilt wird. Jede Pumpe kann daher
einen Druckunterschied entwickeln, der sich von dem der Be
gleitpumpe benötigten Druckunterschied unterscheidet. Die
Pumpen können getrennte Pumpen mit fester oder variabler Ver
drängung sein und im Verbund oder voneinander unabhängig be
trieben werden. Einige externe Zahnradpumpen können um ein
handelsübliches gemeinsames Antriebszahnrad, das vom Motor
angetrieben wird, gruppiert sein. Alternativ dazu kann eine
einzelne Pumpe, wie eine Flügel- (Gerotor-) oder Kolbenpumpe
(slipper pump), mit mehreren Einlaß- und mehreren Auslaßöff
nungen eingesetzt werden, wobei die Auslaßöffnungen gleich
zeitig unter verschiedene Drücke gesetzt werden.
Die Erfindung umfaßt mehrere Pumpen (bspw. drei unabhängig
voneinander betreibbare Pumpen), die vom Fahrzeugmotor be
trieben werden. Wenn drei Pumpen eingesetzt werden, werden
zwei getrennt voneinander betreibbare Regelventile ent
sprechend einem Drehmomentsignal in Kombination mit einem
Steuerventil, das für Arbeiten bei konstantem geregelten
Druck oder bei einem drehmomentabhängigen Druck ausgelegt
ist, eingesetzt. Drei Druckleitungen mit jeweils einem
unabhängigen Höchstdruck werden durch die Ventilanordnung
versorgt. Dann, wenn zusätzlicher Druck benötigt wird, trägt
jede Pumpe zum Druckaufbau im Hochdruckkreislauf bei. Wenn der
Druck im Hochdruckkreislauf abfällt, wird der zusätzliche
Druck dem Mitteldruckkreislauf verfügbar gemacht. Wenn der
Druck unter den vom Hochdruckkreislauf und dem Zwischen
druckkreislauf benötigten Wert absinkt, verteilen die Ventile
entsprechend Druck auf den Kreislaufteil mit dem niedrigsten
Druck. Wenn der für den Kreislauf erforderliche Druck auf
unter den Wert, der vom Hochdruck- und vom Mitteldruck
kreislauf benötigt wird, fällt, verteilen die Ventile
entsprechend Druck an den Niederdruckkreislaufteil. Falls der
im Kreislauf benötigte Druck unter die Höchstkapazität der
drei Pumpen fällt, wird eine Pumpe entweder ganz oder
teilweise entlastet. Sie kann entweder bei niedrigerem Druck
oder drucklos betrieben werden. Dieser niedrigere Druck mit
der Pumpendurchflußrate multipliziert ist ein Maß für die
niedrigeren Leistungsansprüche an die Pumpen. Wenn auch die
zweite Pumpe mehr Durchfluß liefert, als für den Kreislauf
mit dem höchsten Druck erforderlich, nivellieren die Ventile
den Druckunterschied der zweiten Pumpe und veranlassen sie
entweder bei niedrigem Druck oder drucklos zu laufen. Daher
ist die Motorleistung, gemessen durch das Fördervolumen der
zweiten Pumpe wird mal Druck geringer als dann, wenn die
zweite Pumpe ohne Berücksichtigung der Flußerfordernisse
einen hohen Druck aufrechterhalten müßte.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der begleitenden
Zeichnungen und bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Ventilkreislaufs
für ein automatisches Getriebe mit drei voneinander
unabhängigen Pumpen;
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die mit
zwei Druckniveaus statt dreien arbeitet, wobei die
verschieden Pumpen und das vom Drehmoment abhängige
Regelventil gegenüber dem federbelasteten Regelven
til umgruppiert sind; und
Fig. 2A bis 2L schematisch die verschiedenen Betriebsbedin
gungen für die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform.
Dabei nimmt jedes Ventil in den Figuren eine Stellung
ein, die einem einzelnen Betriebszustand des Getriebes
entspricht.
In der nachfolgenden Beschreibung wird bezug auf die oben
bereits angegebenen US-PSen 33 09 939 und 34 46 098, genom
men, die ein gattungsgemäßes automatisches Steuerventilsystem
mit einer einzigen motorgetriebenen Pumpe zur Versorgung
eines automatischen Steuerventilkreislaufs beinhalten. Es
kann auch auf das US-Patent 33 15 049 für eine Vorrichtung
mit einem stufenlos variablen Getriebe mit einer Über
setzungssteuerscheibe und einer Riemenantriebsscheibe, die
jeweils durch eine Druckhilfseinrichtung betrieben werden,
bezug genommen werden. Bei jedem dieser Patente nach dem
Stand der Technik wird ein Teil des Steuersystems benötigt,
um hohen Druck aufrechtzuerhalten, während andere Teile, wie
bspw. der Schmiermittelkreislauf und der Drehmomentwandler,
niedrigere Drücke benötigen.
Im Gegensatz zum Stand der Technik enthält die in Fig. 1 ge
zeigte erfindungsgemäße Ausführungsform drei einzelne
Pumpen statt einer einzelnen Pumpe. Diese Pumpen sind sche
matisch in Fig. 1 bei 10, 12 und 14 dargestellt. Eine Hoch
druckleitung 16 wird mit den Hochdruckteilen des Steu
ersystems, eine Mitteldruckleitung 18 wird mit Teilen des
Steuersystems mit niedrigerem Druck und eine Nieder
druckleitung 20 mit Teilen des Steuersystems mit dem nied
rigsten Druck verbunden. Die Leitung 20 ist bspw. mit dem
Schmierkreislauf eines Getriebes der in den US-Patenten 33 09 939
und 34 46 098 dargestellten Art verbunden und die Hoch
druckleitung 16 ist mit einer Bremshilfseinrichtung für ge
ringe Geschwindigkeitsunterschiede verbunden, die einen ver
hältnismäßig hohen Kreislaufdruck während des Bremsens bei
niedrigem Geschwindigkeitsunterschied erfordert. Der Ventil
kreislauf aus Fig. 1 schließt drei Ventilkolben ein, die mit
den Bezugszeichen 22, 24 und 26 bezeichnet sind. Der Ventil
kolben 22 ist gleitend in der Ventilbuchse 28 angeordnet. Er
weist die Erhebungen 30, 32, 34, 36 und 38 auf. Diese Erhe
bungen passen auf innere Erhebungen, die in der Ventilbuchse
28 gebildet sind.
Das obere Ende des Ventilkolbens 22 begrenzt mit der Ven
tilbuchse einen Druckhohlraum 40, der mit einer Drosselven
tildruckleitung 42 verbunden ist. Die Leitung ist mit einem
Drosselventil der in den US-Patenten 33 09 939 und 34 46 098
beschriebenen Art verbunden, das ein Maß für das Motor
drehmoment ist.
Ahnlich arbeitet der Ventilkolben 24 mit seiner Ventilbuchse
44 zusammen, um eine Drosselventildruckkammer 46, die den
gleichen Drosselventildruck durch die Leitung 48 erhält, zu
definieren. Der Ventilkolben 24 besitzt Ventilerhebungen 50,
52, 54, 56 und 58. Diese Erhebungen passen auf innere Erhe
bungen, die in der Ventilbuchse 44 gebildet sind.
Der Ventilkolben 26 ist verschiebbar in der Ventilbuchse
60 angebracht. Er besitzt mit Abstand voneinander angeordnete
Erhebungen 62, 64, 66 und 68. Diese Erhebungen passen auf in
nere Erhebungen, die in der Ventilbuchse 60 gebildet sind.
Der Ventilkolben 26 wird durch eine Feder 70 nach unten
gedrückt, um einen niedrigen, festgelegten Druck zu liefern,
wie er für den Fluß des Schmiermittels benötigt wird.
Die Pumpe 10 ist ständig mit dem Hochdruckkreislauf 16 ver
bunden. Die Auslaßleitung der Pumpe 10 ist bei 72 gezeigt.
Die Auslaßleitung für die Pumpe 12, gezeigt bei 74, ist mit
der Hochdruckleitung 16 über ein Rückschlagventil 76 ver
bunden. Die dritte Pumpe, die bei 14 gezeigt wird, ist über
die Auslaßleitung 78 und das Rückschlagventil 80 mit der
Hochdruckleitung 16 verbunden.
Die Auslaßseite des Ventilkolbens 22 ist mit der Mittel
druckleitung 18 über das Rückschlagventil 82 verbunden. Die
Druckseite der Pumpe 12 ist mit der Mitteldruckleitung 18
durch das Ventil 82 verbunden, wenn die Flußerfordernisse des
mit der Leitung 16 verbundenen Kreislaufs nicht den gesamten
Ausstoß der Pumpen 12 oder 14 verlangen. Unter diesen Umstän
den bewegt sich der Ventilkolben 22 nach oben, bis die Erhe
bung 34 die innere Erhebung freigibt, die mit der Leitung 84
verbunden ist. In ähnlicher Weise, wenn die Flußerfordernisse
des mit der Hochdruckleitung 16 verbundenen Kreislaufs für
irgendeinen vorgegebenen Drosselventildruck nicht den vollen
Ausstoß der Pumpe 14 erfordern, bewegt sich die Erhebung 36
nach oben und gibt dabei die Leitung 86 frei. Diese Leitung
ist mit der Mitteldruckleitung 18 durch ein Rückschlagventil
88 verbunden. Bei ständig sinkendem Förderleistungsbedarf
wird die Pumpe 14 erst entlastet, wenn der Ventilkolben 22
sich nach oben bewegt. Weiterer Abfall der Flußerfordernisse
ergibt eine Entlastung der Pumpe 12, wenn der Ventilkolben
22 sich weiter nach oben bewegt.
In ähnlicher Weise ist die Auslaßseite des Ventilkolbens 24
mit der Niederdruckleitung 20 durch ein Rückschlagventil 90
verbunden, wodurch die Leitung 84 mit der Leitung 91 ver
bunden ist, wenn die Flußerfordernisse der Leitungen 16, 18,
und 20 die volle Förderleistung der beiden Pumpen 10 und 12
erfordern. Die Ausstoßseite des Ventilkolbens 24 ist auch mit
der Niederdruckleitung 20 über ein Rückschlagventil 92 ver
bunden, wodurch die Leitung 94 mit der Leitung 86 verbunden
ist, wenn die volle Förderleistung der Pumpe 14 zusammen mit
den Pumpen 10 und 12 benötigt wird, um die Flußanforderungen
der Leitungen 16, 18 und 20 aufrechtzuerhalten.
Der Ventilkolben 26 ist ein Regelventil, das eingesetzt wird,
die Pumpen 10, 12 und 14 zu entlasten. Er steuert den Fluß
von der Ausstoßseite der Pumpe zu den Eingangsseiten. In der
gezeigten Ausführungsform hält der Ventilkolben 26 ein kon
stantes Druckniveau mittels der Feder 70 aufrecht. Der Ven
tilkolben 26 leitet nicht, wie die Ventilkolben 20 und 24,
den Pumpenfluß von einem regulierten Druckkreislaufniveau zu
einem anderen. Stattdessen leitet er den Fluß von einer Seite
der Pumpe zur anderen. Dies wird durch den auf den Flächenun
terschied der Erhebungen 62 und 64 wirkenden Druck gesteuert.
Dieser Flächenunterschied entspricht dem Flächenunterschied
der Erhebungen 52 und 54 des Ventilkolbens 24 und dem Flä
chenunterschied der Erhebungen 32 und 34 des Ventilkolbens
22.
Wie in Fig. 1 gezeigt, sperrt, wenn die Ventile so angeordnet
sind, wie gezeigt, der Ventilkolben 22 den Fluß von jeder der
Pumpen und der Gesamtfluß der Pumpen 10, 12 und 14 wird auf
den Hochdruckkreislauf 16 geleitet. Wenn der durch die Lei
tung 60 versorgte Hochdruckkreislauf nicht
den gesamten Fluß aller drei Pumpen erfordert, veranlaßt der
überschüssige Durchfluß ein Anheben des Ventilkolbens 22, wo
durch der Fluß von der Pumpe 14 zur Leitung 86 geleitet wird,
die durch das Rückschlagventil 88 mit der Mitteldruckleitung
18 verbunden ist. Daher muß die Pumpe 14 nicht mit Höchst
druck arbeiten. Wenn nur ein Teil des Ausstoßes der Pumpe 14
vom Hochdruckkreislauf benötigt wird, nimmt der Ventilkolben
22 eine Steuerposition ein, die nur einen Teil des Pumpenaus
stoßes von der Pumpe 14 zur Leitung 86 gelangen läßt. Wenn
von dem Fluß der Pumpe 14 nichts vom Hochdruckkreislauf, der
mit der Leitung 16 verbunden ist, benötigt wird, steigt der
Ventilkolben 22 hoch genug, um den gesamten Ausstoß der Pumpe
14 zur Leitung 86 zu fördern. Das Rückschlagventil 80
schließt sich, weil die Pumpe 3 gegen einen geringeren Druck
unterschied wirkt. Dann wird zu ihrem Betrieb weniger Lei
stung benötigt.
Wenn die Fördermenge der Pumpe 12 auch über vom mit der Lei
tung 16 verbundenen Hochdruckkreislauf geförderten
liegt, steigt der Ventilkolben 22 weiter, wobei er die Pumpe
in der gleichen Art entlastet. In diesem Fall wird die Lei
tung 74 mit der Leitung 84 verbunden und die Pumpe 12 ist mit
dem mittleren Kreislauf in Verbindung, der durch das Rück
schlagventil 82 mit der Mitteldruckleitung 18 verbunden ist.
Das Ventil 24 arbeitet in ähnlicher Weise wie das Ventil 22.
Es entlastet die Pumpe 14 genauso wie die Pumpe 12 davon, ge
gen den Druck in der Mitteldruckleitung 18 zu pumpen, wenn
der Fluß in dem mit der Mitteldruckleitung 18 verbundene
Kreislauf nicht den gesamten Ausstoß der Pumpe 12 benötigt.
Wenn die Ventile 22 und 24 gegen denselben TV-Druck wirken,
kann das Ventil 24 mit einem größeren Flächenunterschied zwi
schen den Erhebungen 52 und 54 als dem Flächenunterschied
zwischen den Erhebungen 32 und 34, ausgerüstet werden.
In der Ausführungsform nach Fig 1 benötigt der Hochdruck
kreislauf einen Druck von 13,79 bis 27,58 bar. Der Mittel
druckkreislauf hat einen Druck von 6,895 bis 13,79 bar und
der Niederdruckkreislauf einen Druck von 3,4475 bar.
In Fig. 2 wurde eine kostengünstigere Ausführungsform der Er
findung gezeigt. Sie ist in der Lage, zwei Druckniveaus in
getrennten Teilen eines Steuerkreislaufs aufrechtzuerhalten.
In dieser Ausführungsform ist ein federbelasteter Ventilkol
ben 100, der dem Ventilkolben 26 der in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsform entspricht, zwischen der Verdrängerpumpe und
dem entsprechenden Ventilkolben 102 angeordnet.
In der Ausführungsform nach Fig. 2 werden zwei Druckniveaus
eingestellt, wie für die beiden Druckleitungen 104 und 106
angegeben. Die Leitung 104, die Hochdruckleitung, ist mit den
Hochdruckkreislaufteilen verbunden, die einen Druck von unge
fähr 10,3425 bis 20,685 bar haben. Die Niederdruckleitung
106, die mit Bereichen niedrigeren Drucks verbunden ist, kann
einen Druck von ungefähr 3,4475 bar ertragen.
In der Ausführungsform der Fig. 2 sind mehrere Pumpen mit ei
nem gemeinsamen Antriebszahnrad in einem gemeinsamen Pum
pengehäuse 108 angeordnet. Das gemeinsame Antriebszahnrad 110
kommt mit der Kurbelwelle des Motors in Eingriff oder wird
durch eine Riemenscheibe in üblicher Weise angetrieben. Das
Zahnrad 110 steht mit dem Außenzahnrad 112 einer ersten Pumpe
in Eingriff. Es arbeitet mit dem Zahnrad 110 zusammen, um
eine Verdrängerpumpenanordnung zu liefern, bei der die Zahn
räder 110 und 112 in Richtung der Richtungspfeile, wie in
Fig. 2 gezeigt, angetrieben sind. Eine Hochdruckpumpenkammer
136 wird mit unter Druck stehender Flüssigkeit durch die sich
drehenden Zahnräder beliefert, und Flüssigkeitseinlaßkammern
116 und 128 sind mit der entgegengesetzten Seite der Kraft
stoffpumpe 110/118 verbunden. Das Zahnrad 110 steht auch mit
dem äußeren Zahnrad 118 einer zweiten Verdrängerpumpe in Ein
griff. Eine Hochdruckkammer 120 ist an der Hochdruckseite der
Pumpe, die durch die Zahnräder 110 und 118 definiert ist, ge
bildet und Niederdruckeinlaßkammern 122 und 116 befinden sich
an der entgegengesetzten Seite der zweiten Pumpe 110/118.
Das Zahnrad 110 steht auch mit dem äußeren Zahnrad 124 in
Eingriff, um eine Hochdruckkammer 126 abzugrenzen, die an ei
ner Seite der dritten Pumpe gebildet ist und Niederdruck
kammern 128 und 122 werden auf der entgegengesetzten Seite
gebildet. Die Kammern 128 und 122 sind mit einem Ölsumpf und
einem Ölfilter durch die Einlaßleitung 130 verbunden. Eine
entsprechende Einlaßleitung 132 beliefert die Nieder
druckkammer 116 der ersten Pumpe 110/112. In ähnlicher Weise
beliefert die Niederdruckleitung 134 die Niederdruckkammer
122 der zweiten Pumpe 110/118.
Die erste Pumpe 110/112 schließt eine Hochdruckkammer 136
ein, die mit der Hochdruckleitung 138 verbunden ist. Die ent
sprechenden Hochdruckleitungen für die Kammern 120 und 126
sind bei 140 und 142 gezeigt.
Der Ventilkolben 100 schließt die mit Abstand angeordneten
Ventilerhebungen 144, 146,148 und 150 ein. Die Erhebungen 148
und 150 bestimmen einen Flächenunterschied, der dem Druck in
der Leitung 152 unterworfen ist und bis zur Ventilkammer 154
für den Ventilkolben 102 reicht.
Der Ventilkolben 100 ist verschiebbar in der Ventilbuchse 156
angeordnet, die mit inneren Ventilerhebungen gebildet ist,
die auf die Erhebungen 144 und 146, und entsprechen auf die
Erhebungen 148 und 150 passen. Die Erhebungen 148 steuert die
Verbindung zwischen der Hochdruckleitung 140 der zweiten
Pumpe und der Rückflußleitung 160. In ähnlicher Weise steuert
die Erhebung 146 die Verbindung zwischen der Hochdruckleitung
142 und der Rückflußleitung 160.
Die Ausstoßleitung 138 der ersten Pumpe 110/112 steht direkt
mit der Hochdruckleitung 104 in Verbindung. Die Hoch
druckleitung 140 für die zweite Pumpe 110/118 ist mit der
Hochdruckleitung 104 durch die Ventilkammer 156 und ein Rück
schlagventil 162 verbunden. Der Hochdruckflüssigkeitsausstoß
der zweiten Pumpe ergänzt also die Flüssigkeitslieferung der
ersten Pumpe, wenn die Flußerfordernisse des Hochdruckteils
des Kreislaufs die Pumpkapazität der ersten Pumpe überstei
gen. Ähnlich ist die Hochdruckleitung 142 für die dritte
Pumpe 110/124 mit der Hochdruckleitung 104 durch die Ventil
kammer 156 und über ein zweites Rückschlagventil 164 verbun
den, wenn die Flußerfordernisse des Hochdruckteils des Kreis
laufs die Pumpkapazitäten der ersten Pumpe 110/112 und der
zweiten Pumpe übersteigen.
Der Ventilkolben 102 hat mehrere Erhebungen 166, 168, 170,
172 und 174. Die Erhebungen 170 und 172 grenzen einen Flä
chenunterschied ein, der dem Druck in der Leitung 104 aus
gesetzt ist.
Der Ventilkolben 102 ist verschiebbar in der Ventilkammer 176
angeordnet, die innere Erhebung hat, die auf die äußere Er
hebung des Ventilkolben 102 passen. Das obere Ende der Ven
tilkammer 176 schließt eine Drosselventildruckkammer 178 ein.
Ein Drehmomentsignal in der Form des Drosselventildrucks er
zeugt eine Kraft, die der Kraft des Druckes am Flächenunter
schied Erhebungen 170 und 172 entgegenwirkt.
Die Leitung 180 verbindet die Ventilkammer 176 mit der Ven
tilkammer 156, neben der Erhebung 168 und die Leitung 182
verbindet die Ventilkammer 156 mit der Ventilkammer 176 neben
der Erhebung 170. Die Erhebung 168 steuert die Verbindung
zwischen der Leitung 180 und der Leitung 184, während die Er
hebung 170 die Verbindung zwischen der Leitung 182 und der
Leitung 186 steuert. Rückschlagventile 188 und 190 bauen die
Verbindung zwischen der Leitung 184 und entsprechend der Lei
tung 186 und der Leitung 106 auf.
Wenn die Flußerfordernisse des Hochdruckkreislaufs geringer
als die Kapazität der drei Pumpen sind, wird der Ventilkolben
102 nach oben verschoben, wodurch die dritte Pumpe 110/124
durch die Leitungen 180 und 184 und das Rückschlagventil 188
mit dem Niederdruckkreislauf verbunden wird. Wenn die Flußer
fordernisse des Niederdruckkreislaufs und des Hochdruckkreis
laufs so sind, daß sie nur von der ersten und der zweiten
Pumpe befriedigt werden können, wird der Ventilkolben 100
nach oben verschoben, wodurch sie die Leitung 160 zur Leitung
142 öffnet. Also wirkt die dritte Pumpe 110/124 gegen einen
Nulldruckkopf. Der Ventilkolben 102 bewegt sich nach oben um
die Verbindung zwischen der zweiten Pumpe und der Nieder
druckkreislauf durch die Leitung 182, 186 und das Rückschlag
ventil 190 herzustellen.
Die beiden Druckniveausysteme der Fig. 2 können an ein stu
fenlos variables Getriebe mit einstellbaren Scheiben und ei
nem Antriebsriemen angepaßt werden. Die Erfordernisse des Sy
stems und die Kapazität der Pumpen können an die Erfor
dernisse angepaßt werden, indem die Verdrängung der Pumpen
eingestellt wird. Das kann durch entsprechende Veränderung
der Außendurchmesser der Antriebszahnräder der ersten und
zweiten Pumpe und proportionale Verkleinerung oder Ver
größerung der Innendurchmesser der Pumpenkammern, wie es im
Einzelfall nötig ist, erzielt werden. Die Pumpenzahnräder
können auch radial gegeneinander versetzt sein, um eine Be
triebsbedingung ohne Eingriff zur Verfügung zu stellen, wo
durch eine kleinere Verdrängung pro Umdrehung für jede Pumpe,
wie es sachdienlich ist, geschaffen wird.
Um die Betriebsweise der Ausführungsform aus Fig. 2 zu ver
deutlichen, wird auf die schematischen Diagramme der Fig. 2A
bis 2L bezug genommen. Wie in Fig. 2A gezeigt, treibt der Mo
tor jede der drei Pumpen an, und jede der drei Pumpen ist dem
maximalen Leitungsdruck unterworfen, wenn der gesamte Ausstoß
der drei Pumpen dem Hochdruckkreislauf zuführt wird. In die
sem Moment ist der Ventilkolben 102 in einer unteren Posi
tion. Beide Rückschlagventile 162 und 164 sind offen. Der
Ventilkolben 102 unterbricht die Verbindung zwischen den Pum
pen und der Niederdruckkreislauf. Also hat der Hochdruck
kreislauf Vorrang.
In Fig. 2A bis 2L werden gemeinsame Bezugszeichen benutzt.
Jeder unter Druck stehende Kreislaufteil wird in passender
gesonderter Punktierung dargestellt, während die ausgepumpten
Kreislaufteile ohne Punktierung dargestellt sind. Die Punk
tierung für niedrigen Druck ist weniger dicht als die Punk
tierung für hohen Druck.
In der Ausführungsform von Fig. 2B erfordert der Hoch
druckkreislauf nicht den gesamten Ausstoß der drei Pumpen.
In diesem Moment wird der Ventilkolben 102 nach oben bewegt
und beginnt mit der Steuerung. Das Rückschlagventil 188 in
Fig. 2B ist offen, wodurch ein Teil der Flüssigkeit, die von
den drei Pumpen gepumpt wird, in den Niederdruckteil des
Steuersystems läuft. Das rechte Ventil reguliert, wodurch es
einen Druck, der größer als Null aber kleiner als das größt
mögliche Druckniveau für diesen Bereich ist, im Niederdruck
teil des Steuersystems aufrechthält. Der Ausgleich des Flus
ses der dritten Pumpe sowie der gesamte Fluß der ersten und
zweiten Pumpe wird durch die Rückschlagventile 162 und 164
auf die Hochdruckleitung 104 verteilt.
Wie in Fig. 2C zu sehen, werden die Flußerfordernisse des
Hochdruckteils des Steuersystems weiter verringert, wodurch
der Gesamtfluß der dritten Pumpe, durch das rechte Regula
tionsventil zum Niederdruckteil des Steuersystems fließen
kann. Wieder ist das Rückschlagventil 188 unter diesen Be
dingungen offen. Wie bei Fig. 2B, erlaubt das Steuer
ventilsystem unter den in Fig. 2C gezeigten Bedingungen,
größtmöglichen Kreislaufdruck auf den Hochdruckteil des Steu
ersystems durch die Rückschlagventile 162 und 164 zu vertei
len.
In Fig. 2D sind die Ventile in der Position, die einer wei
teren Reduktion der Flußerfordernisse des Hochdrucksteuer
systemteils entspricht. Das rechte Steuerventil bewegt sich
aufwärts, wodurch es eine vollständige Verbindung zwischen
der dritten Pumpe und dem Niederdruckteil des Steuersystems
durch das Rückschlagventil 188 erlaubt. Das Rückschlagventil
164 wird geschlossen, wodurch es den Niederdruckkreislauf vom
Hochdruckkreislauf trennt. Die dritte Pumpe, da sie gegen
einen niedrigeren Druckkopf arbeitet, erfordert weniger Ener
gie als bei den Bedingungen, die in Fig. 2A, Fig. 2B oder
Fig. 2C dargestellt sind.
Unter der in Fig. 2E gezeigten Bedingung werden die Flußer
fordernisse des Niederdruckteils der Anlage teilweise von der
zweiten Pumpe erfüllt, wenn das rechte Steuerventil wieder
eine regulierende Position einnimmt. Das erfordert, daß beide
Rückschlagventile 190 und 188 geöffnet sein müssen. Der Fluß
der dritten Pumpe wird nicht benötigt, die Erfordernisse des
Niederdruckteils des Steuersystems zu befriedigen und wird
über den Erhebung 146 des linken Steuerventils zur Saugseite
der Pumpen umgangen.
In der Ausführungsform von Fig. 2F sind die Flußerfordernisse
des Niederdruckteils des Kreislauf so, daß der gesamte Fluß
der dritten Pumpe umgeleitet wird, weil die Kapazität der er
sten und zweiten Pumpe ausreichend sind, den Flußer
fordernissen sowohl des Hochdruckkreislaufs, als auch des
Niederdruckkreislaufs des Steuersystems zu genügen. Also ist
der Druckabfall der dritten Pumpe Null, wodurch die Leistung,
die zum Betreiben der Pumpen benötigt wird, weiter verringert
wird. Das Rückschlagventil 188 ist geschlossen, während das
Rückschlagventil 190 offen bleibt.
In Fig. 2G werden die Flußerfordernisse noch weiter ver
ringert, bis zu einem Punkt, an dem das linke Regulatorventil
mit der Regulation beginnt, also einen Teil-Rückfluß zur An
saugseite der Pumpen entlang dem Erhebung 148
bewirkt. In Fig. 2H sind die Ventile in der Position, die
einer Bedingung entspricht, in der nur ein Teil des Ausstoßes
der zweiten Pumpe benötigt wird, um den höchstmöglichen
Kreislaufdruck im Steuersystem und den oberen Grenzdruck des
Niederdruckteils des Steuersystems aufrechtzuerhalten. In
diesem Augenblick sind beide Rückschlagventile 162 und 164
geschlossen. Ein Teil des Ausstoßes der zweiten Pumpe wird
zum Niederdruckteil des Steuersystems durch das Rück
schlagventil 190 geleitet. Der Druckabfall der zweiten Pumpe
ist jetzt niedrig, wodurch die Leistung der Pumpe weiter re
duziert wird.
In Fig. 2J sind die beiden Kreislaufdruckniveaus wie im Fall
der Fig. 2H, wodurch ein Teil des Flusses zum Niederdruckteil
des Steuersystems von der Leitung 152 über die Erhebung 172
geliefert wird.
In Fig. 2K sind die Ventile so angeordnet, daß das linke
Steuerventil den Fluß über die zweite Pumpe und genauso über
die dritte Pumpe kurzschließt, wodurch ein Null-Druckabfall
entlang dieser zwei Pumpen gebildet wird, während der gesamte
Kreislaufdruck für beide Niveaus des Steuersystems von der
ersten Pumpe aufrechterhalten wird.
Alle Rückschlagventile sind geschlossen, wenn eine direkte
Verbindung zwischen der Druckseite der ersten Pumpe und der
Hochdruckleitung 104 aufgebaut ist. Das rechte Ventil regelt
den Druck, der ihm durch die Leitung 152 geliefert wird, um
den verringerten Druck in der Leitung 106 aufrechtzuerhalten.
Wenn die Flußerfordernisse des Steuersystems noch weiter ver
ringert werden, wird das linke Regelventil in seine oberste
Position bewegt, wodurch überschüssige Flüssigkeit durch die
Ablaßöffnung in der Federkammer für das linke Regelventil ab
gelassen wird. Diese Bedingung ist in Fig. 2L dargestellt.
Claims (3)
1. Automatisches Getriebe für Kraftfahrzeuge mit einer
durch eine Hydraulikpumpeinrichtung mit Fluid gespeisten
Ventilsteuereinrichtung, die Drücke auf mehreren
Betriebsdruckniveaus in Kreislaufteilen des Kraftfahr
zeuggetriebes verteilt, wobei ein Hochdruckkreislaufteil
für ein hohes Druckniveau und mindestens ein weiteres
Kreislaufteil für ein in bezug auf das Hochdruckkreis
laufteil niedrigeres Druckniveau bestimmt ist,
gekennzeichnet durch:
drei Pumpen (10, 12, 14, 112, 118, 124), die in die Ven tilsteuerungseinrichtung einspeisen, die Rückschlagventile (76, 80, 82, 88, 90, 92, 162, 164, 188, 190) und Steue rungsventile (22, 24, 26, 100, 102) beinhaltet, wobei alle Pumpen (10, 12, 14, 112, 118, 124) dazu eingerichtet sind, mit dem ersten Hochdruckkreislaufteil verbunden zu werden;
wobei die Ventilsteuereinrichtung dazu ausgelegt ist, die von der zweiten und dritten Pumpe (12, 14) gelieferten Fluidströme von der Leitung (16, 104) hohen Drucks zu der Leitung (18, 20, 106) niedrigeren Drucks umzuleiten, wenn sich die Anforderung des Hochdruckkreislaufteils verringert und bei einem Absinken der Anforderung der Kreislaufteile niedrigeren Drucks unter die Förderleistung der zweiten und dritten Pumpe, nacheinander die Ansaugseiten der dritten (14) und der zweiten Pumpe (12) mit ihren Druckseiten zu verbinden, so daß diese Pumpen (12, 14) bei niedrigerem Druck oder drucklos laufen.
drei Pumpen (10, 12, 14, 112, 118, 124), die in die Ven tilsteuerungseinrichtung einspeisen, die Rückschlagventile (76, 80, 82, 88, 90, 92, 162, 164, 188, 190) und Steue rungsventile (22, 24, 26, 100, 102) beinhaltet, wobei alle Pumpen (10, 12, 14, 112, 118, 124) dazu eingerichtet sind, mit dem ersten Hochdruckkreislaufteil verbunden zu werden;
wobei die Ventilsteuereinrichtung dazu ausgelegt ist, die von der zweiten und dritten Pumpe (12, 14) gelieferten Fluidströme von der Leitung (16, 104) hohen Drucks zu der Leitung (18, 20, 106) niedrigeren Drucks umzuleiten, wenn sich die Anforderung des Hochdruckkreislaufteils verringert und bei einem Absinken der Anforderung der Kreislaufteile niedrigeren Drucks unter die Förderleistung der zweiten und dritten Pumpe, nacheinander die Ansaugseiten der dritten (14) und der zweiten Pumpe (12) mit ihren Druckseiten zu verbinden, so daß diese Pumpen (12, 14) bei niedrigerem Druck oder drucklos laufen.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste, zweite und dritte Pumpe Zahnradpumpen mit einem
gemeinsamen Antriebszahnrad sind, wobei jede Pumpe ein
angetriebenes Zahnrad hat, das mit dem gemeinsamen Zahnrad
in Eingriff steht, wobei die Zahnräder der Pumpen einen
kompakten Pumpenaufbau definieren.
3. Getriebe nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsteuerung:
eine erste Ventilsteuereinrichtung, die selektiv die Ver bindung zwischen der zweiten und dritten Pumpe und den Niederdruckteilen dann herstellt, wenn sich das Drucker fordernis des Hochdruckteils verringert, und
eine zweite Ventilsteuereinrichtung zwischen der Hoch- und Niederdruckseite der Pumpen, die die zweite und dritte Pumpe mit ihren Ansaugseiten verbindet, wenn die Flußer fordernisse der Hoch- und Niederdruckteile absinken, aufweist,
wobei die zweite Ventilsteuereinrichtung zwischen den Pum pen und dem ersten Steuerventil angeordnet ist, wodurch eine kompakte Pumpen- und Ventilanordnung erreicht ist.
eine erste Ventilsteuereinrichtung, die selektiv die Ver bindung zwischen der zweiten und dritten Pumpe und den Niederdruckteilen dann herstellt, wenn sich das Drucker fordernis des Hochdruckteils verringert, und
eine zweite Ventilsteuereinrichtung zwischen der Hoch- und Niederdruckseite der Pumpen, die die zweite und dritte Pumpe mit ihren Ansaugseiten verbindet, wenn die Flußer fordernisse der Hoch- und Niederdruckteile absinken, aufweist,
wobei die zweite Ventilsteuereinrichtung zwischen den Pum pen und dem ersten Steuerventil angeordnet ist, wodurch eine kompakte Pumpen- und Ventilanordnung erreicht ist.
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