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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein automatisches Getriebe
mit druckbetätigten
Kupplungen und Bremsenservos zur Herstellung und Auflösung von
Drehmomentflußwegen
für die
Abgabe von Vowärts-Antriebsdrehmoment
und Abgabe von Rückwärts-Antriebsdrehmoment.
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Das
Steuersystem für
die Einlege-Steuerung gemäß der vorliegenden
Erfindung hat Merkmale, die es mit dem Einlege-Steuersystem des
in der US-Patentschrift Nr. 5,612,874 offenbarten automatischen
Getriebes gemein hat, welche der Anmelderin der vorliegenden Erfindung
erteilt wurde. Das Getriebe aus dem '874er Patent offenbart ein Planetengetriebe
mit einem sogenannten 3-Gang-Simpson-Getriebezug und einem einfachen
Planetengetriebezug, die in Reihe hintereinander geschaltet sind.
Die beiden Getriebezüge
stellen gemeinsam vier Vorwärtsgänge und
einen einzelnen Rückwärtsgang
her. Druckbetätigte
Kupplungen und Bremsen stellen jeden der Vorwärtsgänge und den Rückwärtsgang
her, je nachdem, wie sie unter der Kontrolle eines elektronischen
Prozessors und eines hydraulischen Schaltventilkreises angelegt
und gelöst
werden.
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Ein
hydrokinetischer Drehmomentwandler ist zwischen der Kurbelwelle
einer Brennkraftmaschine und den Drehmomenteingangselementen des
Getriebes angeordnet. Ein Neutral-Zustand wird erzielt, indem eine Vorwärts-Kupplung
gelöst
wird, so daß der
Drehmomentflußweg
zwischen dem Planetengetriebe und der Turbine des Drehmomentwandlers
unterbrochen wird.
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Wenn
die Drehzahl der Abtriebswelle null ist, und der Motor im Leerlauf
läuft,
ist die Vorwärts-Kupplung vollständig eingelegt.
Der Drehmomentwandler nimmt dann einen Festbremszustand an und entwickelt
Drehmoment an der Turbine, während
das Pumpenrad vom Motor weiter mit Leerlaufdrehzahl angetrieben
wird. Dadurch wird der Motor belastet, was in der Praxis einen unerwünschten
Leistungsverlust ergibt, weil der Motor unter solchen Festbremsmomentbedingungen
keine nutzbare Antriebsleistung an der Abtriebswelle erzeugt.
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Das
in dem '874er Patent
offenbarte Einlege-Steuersystem benutzt einen Verstell-Elektromagneten und
einen Zweipunkt-Elektromagneten zur Steuerung sowohl der Vorwärts- als
auch der Rückwärtsgänge. Der Verstell-Elektromagnet
steht mit einem Modulatorventil für das Einlegen der Vorwärtsgänge in Verbindung,
und mit einem separaten Modulatorventil für das Einlegen des Rückwärtsganges.
Beide Modulatorventile modulieren den von einem Hauptregelventil
erzeugten Leitungsdruck im Steuerventilkreis derart, daß sie einen
Kupplungsdruck erzeugen, der bei einem Null-Druck anfängt, und
bis zu einem Maximaldruck geht, so daß ein gedämpftes Einlegen der Vorwärts- und
Rückwärtsgänge ermöglicht wird.
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Für das Einlegen
eines Vorwärtsganges
wird in der Konstruktion des '874er
Patents die Vorwärts-Kupplung
gesteuert, die eine Verbindung zwischen der Turbine und dem Eingangselement
des Getriebes herstellt. Für
das Einlegen eines Rückwärtsganges
wird eine separate Kupplung für
die oberen Gänge
geschaltet, zusammen mit dem Anlegen einer separaten Rückwärts-Bremse.
Jeweils getrennte Einlege-Steuerventile werden verwendet, um Leitungsdruck
oder Kupplungsdruck zur Kupplung für die oberen Gänge oder zur
Vorwärts-Kupplung zu leiten.
Dies ist deshalb nötig,
um eine ausreichende Drehmomentkapazität für das Festbremsdrehmoment zu
liefern, die bei Beschleunigungen des Fahrzeuges aus dem Stand in
Vorwärts-
oder Rückwärtsrichtung
erforderlich ist.
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Das
Rückwärts-Einlege-Steuerventil
der Konstruktion aus dein '874er
Patent leitet beim Einlegen des Rückwärtsganges Rückwärts-Leitungsdruck oder Rückwärts-Modulationsdruck
in die Kupplung für
die oberen Gänge,
je nach dem Ausgangsdruck des Zweipunkt-Elektromagneten und des Verstell-Elektromagneten.
Es besteht daher ein Druckschwellenwert für die Umschaltung zwischen
dem Rückwärts-Modulationsdruck
und dem Leitungsdruck im Rückwärtsgang.
In ähnlicher
Weise verteilt das Vorwärts-Einlege-Steuerventil
Vorwärts-Kupplungsdruck oder
vollen Leitungsdruck, je nach der Betriebsart des Verstell-Elektromagneten zur Steuerung
des Vorwärts-Kupplungsdruckes.
Ein Einlege-Steuerventil schaltet vom Vorwärts-Kupplungsdruck auf vollen
Leitungsdruck um, wenn der Vorwärts-Einlegevorgang abgeschlossen
ist. Dies ist erforderlich, weil das Vorwärts-Modulationsventil nach
dem Einlegen des Vorwärtsganges
dazu verwendet werden muß,
die Hochschaltungen und Rückschaltungen
zwischen den einzelnen Gängen
zu steuern. Ein erneutes Anlegen von Vorwärts-Modulationsdruck kann nur
dadurch erzielt werden, daß das
Handschaltventil vom Bediener betätigt in die Neutral-Stellung
geführt
wird, und daß dann
die Vorwärts-Kupplung
wieder eingelegt wird.
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Außerdem erlaubt
das '874er Patent
nur eine Druckschwelle für
den Übergang
vom Vorwärts-Modulationsdruck
zum Leitungsdruck. Eine Neutral-Leerlauf-Funktion kann daher nicht
erzielt werden, da die Vorwärts-Kupplung
nicht elektronisch ausgekuppelt werden kann.
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Da
nur eine feste Druckschwelle zur Verfügung steht, ist keine sanfte
Steuerung für
das Anlegen der Kupplung für
die oberen Gänge
und die Rückwärts-Kupplung
möglich.
Außerdem
ist, da nur ein Verstell-Elektromagnet zur Steuerung der Schließung sowohl
der Vorwärts-
als auch de Rückwärts-Kupplung
verwendet wird, keine Flexibilität
seitens des Getriebekonstrukteurs möglich, um die Schaltqualität beim statischen
Einlegen der Kupplungen zu verbessern. Die Regelung der Leitungsdruckverstärkung und
des Einlegeverhaltens der Kupplungen gehorcht unterschiedlichen
Konstruktionskriterien, wird aber mit nur einem Verstell-Elektromagnet
realisiert.
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Die
europäische
Patentschrift Nr. 0770801 (Honda), welche die Merkmale des Oberbegriffes
von Patentanspruch 1 zeigt, und die US-Patentschrift Nr. 5085103
(Ando u. a.) beschreiben beide Steuerventilsysteme für automatische
Fahrzeuggetriebe, in welchen Mittel vorgesehen sind, die sicherstellen,
daß ein Übergang von
einem Getriebegang in den anderen sanft ausgeführt wird, und zwar durch entsprechende
Modulation des von einem Gangwechsel-Steuerventil gelieferten Druckes.
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Die
vorliegende Erfindung liefert ein Steuerventilsystem für ein automatisches
Getriebe für
ein Kraftfahrzeug mit Getriebeelementen, welche Drehmomentabgabewege
mit verschiedenen Übersetzungsverhältnissen
zwischen einem Motor und einem getriebenen Glied unter der Kontrolle
einer auf Betriebsvariablen vom Motor und vom Getriebe ansprechenden
elektronischen Steuerung bilden; mit flüssigkeitsdruckbetätigten Kupplungen
und Bremsen zur Herstellung und Lösung besagter Drehmomentabgabewege;
mit einer Flüssigkeitsdruckquelle;
mit einem Flüssigkeitsdruckverteilerkreis,
welcher besagte Druckquelle mit besagten Kupplungen und Bremsen
verbindet, Druckregelventilmittel zur Einhaltung eines Kreislaufdruckes
beinhaltend, mit dem die Drehmomentübertragungskapazität der besagten
Kupplungen und Bremsen hergestellt wird; wobei eine der besagten
Kupplungen im Vorwärtsgang
auf der Drehmomenteingangsseite eines der besagten Getriebeelemente
liegt, und eine zweite der besagten Kupplungen im Rückwärtsgang
auf der Drehmomenteingangsseite eines anderen der besagten Getriebeelemente
liegt; mit vom Fahrer betätigbaren
Handschaltventilmitteln in besagtem Kreislauf zur Abgabe des besagten
Kreislaufdruckes an besagtes Steuersystem und an besagte eine Kupplung
zwecks Einlegen der Kupplung zum Anfahren; erste und zweite elektromagnetisch
betätigte
Ventilmittel in besagtem Kreislauf, welche jeweils mit besagter
einer Kupplung und besagter zweiter Kupplung kommunizieren, so daß ein verstellbarer
Kupplungsanlegedruck hergestellt wird, wobei besagte erste elektromagnetisch
betätigte
Ventilmittel auch mit besagten Druckregelventilmitteln kommunizieren,
um einen verstellbaren Kreislaufdruck zu erzeugen; gekennzeichnet
durch: erste und zweite Modulationsventilmittel in besagtem Kreislauf
zwischenbesagten elektromagnetisch betätigten Ventilmitteln und besagter
einer und besagter zweiter Kupplung zwecks Modulation des besagten
Kreislaufdruckes derart, daß ein
kontrollierter Anstieg der Drehmomentübertragungskapazität der besagten
ersten und zweiten Kupplung beim Einlegen der besagten ersten und
zweiten Kupplung beim Anfahren bewirkt wird; Vorwärtsgang-Einlege-Steuerventilmittel in
besagtem Kreislauf zwischen besagten Modulationsventilmitteln und
besagter einer Kupplung zwecks selektiver Verteilung von geregeltem
Kreislaufdruck und moduliertem Kreislaufdruck von besagten Druckregelventilmitteln
an besagte eine Kupplung; Rückwärtsgang-Einlege-Steuerventilmittel
in besagtem Kreislauf zwischen besagten Modulationsventilmitteln
und besagten zweiten Kupplungsmitteln zur selektiven Verteilung von
geregeltem Kreislaufdruck und moduliertem Kreislaufdruck von besagten
zweiten elektromagnetisch betätigten
Ventilmitteln an besagte zweite Kupplungsmittel beim Einlegen der
besagten zweiten Kupplung beim Anfahren; und dritte elektromagnetisch
betätigte
Ventilmittel in besagtem Kreislauf, welche mit besagten Vorwärts- und
Rückwärtsgang-Einlege-Steuerventilmitteln
kommunizieren, zwecks Erzeugung eines verstellbaren Druckes zur
Betätigung
der besagten Vorwärts-
und Rückwärtsgang-Einlegeventile
während
Einlegeintervallen für
besagte erste und zweite Kupplungen, derart, daß der Bereich von an besagter
erster und zweiter Kupplung angelegten Anlegedrücken geregelt wird.
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Das
verbesserte Einlege-Steuersystem der vorliegenden Erfindung enthält drei
Verstell-Elektromagnete
statt nur einem. Zwei dieser Magnete dienen dem Zwecke der Leitungsdruckverstärkung. Ein
Verstell-Elektromagnet ist der Regelung der Rückwärtsgang-Einlegevorgänge zugeordnet,
und ein separater Verstell-Elektromagnet ist für die Regelung der Vorwärtsgang-Einlegevorgänge bestimmt.
Die Verstell-Elektromagnete stehen mit Druckmodulationsventilen
in Verbindung, die eine Multiplexfunktion haben, um variable Schwellenwerte
für die
Einlege-Steuerung
für den
Rückwärtsgang
und die Einlege-Steuerung für
den Vorwärtsgang
zu erstellen, indem eine maximale Festbrems-Drehmomentkapazität festgelegt
wird und modifizierte Einlege- Steuerdrücke erzeugt
werden.
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Für die Zwecke
der vorliegenden Offenbarung wird der Begriff "Multiplex" so verwendet, daß er die Erstellung zweier
funktional unabhängiger
Steuerdrücke
für die
Kupplungen und Bremsen beschreibt, die von einem einzigen Drucksteuerventil
ausgeteilt werden; in diesem Falle sind diese Drücke die Ausgänge der
Druckmodulationsventile an die Kupplungen und Bremsen für das Einlegen
des Rückwärtsganges
und des Vorwärtsganges
sind.
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Alternative
Ausgestaltungen für
eine Rückwärts-Einlege-Steuerung
und eine Vorwärts-Einlege-Steuerung
können
gestellt werden, je nachdem, ob das Getriebe durch eine Freilaufkupplung
zur Herstellung eines Drehmomentabstützpunktes für das Simpson-Getriebe gekennzeichnet
ist, oder ob der Abstützpunkt
für das Simpson-Getriebe
durch eine druckbetätigte
Reibungsbremse gebildet wird.
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Das
Merkmal der elektronischen Kupplungs-Einlege-Steuerung in der vorliegenden
Erfindung ist im Gegensatz zu dem Einlege-Steuersystem nach dem '874er Patent in der
Lage, sanfte statische Einlegevorgänge bei hohen Motordrehmomenten
und hohen Motordrehzahlen zu erzielen, obwohl der Leitungsdruck dann
hoch liegt. Eine unangenehme und harte Kupplungsschaltung wird durch
den Einsatz von drei Verstell-Elektromagneten verhindert, anstatt
von nur einem Verstell-Elektromagneten und einem Zweipunkt-Elektromagneten
für die
Steuerung aller Einlegevorgänge
im Rückwärts- wie
im Vorwärtsgang.
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Das
Merkmal des Neutral-Leerlaufbetriebes gemäß der Erfindung senkt die Belastung
des Motors bei bestimmten Betriebsbedingungen, unabhängig davon,
ob das Fahrzeug stillsteht oder sich bewegt. Die Motordrosselklappe
ist in diesem Falle geschlossen, und der Motor läuft mit Leerlaufdrehzahl.
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Die
verringerte Motorlast im Neutral-Leerlaufzustand erfordert das teilweise
Schließen
der Vorwärts-Kupplung.
Ein minimaler Schlupf an der Vorwärts-Kupplung wird anhand der
Fahrzeugbetriebsbedingungen geregelt. Das Leerlauf-Steuersystem
für den
Motor kann dann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einen magereren Wert
einstellen, woraus sich wiederum verbesserte Kraftstoffersparnis
ergibt.
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Im
Idealfalle sollte das Neutral-Leerlauf-Merkmal in jedem Gang verfügbar sein,
weshalb die Neutral-Leerlauf-Strategie von den Zuständen der
einzelnen Elektromagnetstufen im Steuerventilsystem unabhängig sein
muß.
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Das
erfindungsgemäße Steuersystem
ist in der Lage, kleine, inkrementale Kupplungsdruckanpassungen
vorzunehmen, um die Neutral-Leerlauffunktion zu realisieren, ist
aber ebenso fähig,
auf plötzliche Änderungen
der Drosselklappenstellung zu reagieren.
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Die
Erfindung soll nun beispielartig näher erläutert werden, mit Bezug auf
die beiliegenden Zeichnungen. Dabei zeigt:
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1: eine schematische Darstellung
eines nichtsynchronen Getriebes mit einem Simpson-Getriebezug und
einem einfachen Planetengetriebezug, die in Reihe hintereinander
geschaltet sind. Die Drehmomentflußwege für jeden der fünf Vorwärtsgänge sind
durch dick ausgezogene Linien dargestellt, während die dünneren Linien Getriebeelemente
zeigen, die in den jeweils dargestellten der fünf Vorwärtsgang-Betriebsarten keinem
Drehmoment unterliegen.
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2 ist eine schematische
Darstellung eines Fünfganggetriebes,
das dem Getriebe aus 1 entspricht,
wo das Abstützelement
des Simpson-Getriebes eine Freilaufkupplung ist, die einen Abstützpunkt
für das
Simpson-Getriebe beim Betrieb im dritten Gang stellt und im vierten
und fünften
Gang freiläuft.
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3a und 3b zeigen zusammengenommen ein Rückwärts- und
Vorwärts-Einlege-Steuerventilsystem,
das die Merkmale der vorliegenden Erfindung verkörpert;
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4 ist eine Detailansicht
eines Einlege-Steuerventils für
den Vorwärtsgang;
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4a ist ein Graph, der die
Relation zwischen dein Ausgangsdruck des Verstell-Elektromagneten und
dem modulierten Verstell-Elektromagnetdruck für das Einlegen des Vorwärtsganges
zeigt;
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5 ist eine Detailansicht
des Einlege-Steuerventilsystems für das Einlegen des Rückwärtsganges, das
in dem Steuersystemdiagramm in 3a mit
einbezogen ist;
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5a ist eine Kurve des Verstell-Elektromagnetdruckes
für das
Einlegen des Rückwärtsganges über dem
Rückwärts-Modulationsdruck
und dem Rückwärts-Leitungsdruck,
die jeweils für
das Einlegen des Rückwärtsganges
zur Verfügung
gestellt werden;
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6a und 6b zeigen zusammengenommen das Rückwärts- und
Vorwärts-Einlege-Steuerventilsystem
für eine
geänderte
Form des schematisch in 1 dargestellten
Getriebes;
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7 ist eine Detailansicht
des Einlege-Steuerventils für
das modifizierte Steuersystem aus 6b;
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7a ist eine Kurve der Verstell-Elektromagnetdrücke für das Einlegen
des Rückwärtsganges über dein
Rückwärts-Modulationsdruck;
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8 ist eine Detailansicht
des Einlege-Steuerventils für
den Vorwärtsgang
für das
modifizierte Steuersystem der 6a und 6b;
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8a ist eine Kurve des Verstell-Elektromagnet-Ausgangsdruckes
für das
Einlegen des Vorwärtsganges;
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9 ist eine Kurve der Druckanstiegsmerkmale
für die
Getriebe der 1 und 2;
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10 ist eine Kurve der Elektromagnet-Ausgangsdrücke für die Verstell-Elektromagnete zur
Steuerung der Schaltung der Vorwärtsgänge und
zur Steuerung des Modulationsdruckes gegenüber dem Verstell-Elektromagnet-Ausgangsdruck
für das
Einlegen der Vorwärtsgänge;
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10a ist eine Detailansicht
eines Modulationsventilschiebers, wie er in dem Modulationsventil
für das
Einlegen des Vorwärtsganges
verwendet wird;
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11 ist eine Detailansicht
des Druckmodulationsventils für
den Rückwärtsgang;
und
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12 zeigt eine optionale
Konstruktion des in 11 dargestellten
Druckmodulationsventils für
den Rückwärtsgang.
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In 1 sind mehrere Betriebsarten
für eine
erste Ausführungsform
der Getriebeanordnung schematisch dargestellt. Das Getriebe beinhaltet
einen allgemein bei 10 dargestellten sogenannten Simpson-Getriebezug
und einen allgemein bei 12 dargestellten einfachen Planetengetriebezug.
Ein Drehmomenteingangszahnkranz 14 für das Simpson-Getriebe erhält Drehmoment
von einer Vorwärts-Kupplung
C3, die bei allen der fünf
Vorwärtsgänge eingelegt
ist. Eine Überhol-
oder Freilaufkupplung 16 zwischen dem Planetenträger und dem
Zahnkranz des Getriebezuges 12 ist beim Betrieb im ersten,
dritten und vierten Gang angelegt, wenn die Bremse B1 für das Sonnenrad
gelöst
ist. Das Sonnenrad 18 des Simpson-Getriebes ist ausgelegt,
beim Betrieb im dritten Gang durch das Bremsband B2 festgebremst
zu werden.
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Die
Kupplung C3 gibt Drehmoment an den Zahnkranz 14 durch die
Freilaufkupplung 16 ab, wenn das Getriebe im ersten, dritten
und vierten Vorwärtsgang
betrieben wird. Ein Planetenträger
des ersten Getriebezuges des Simpson-Getriebes gibt Drehmoment an
die Drehmomentabtriebswelle 20 ab. Das Drehmoment am Sonnenrad 18 wird
durch den zweiten Planetengetriebezug des Simpson-Getriebes verstärkt, wenn
ein zweiter Drehmomentflußweg
zur Drehmomentabtriebswelle 20 hergestellt wird.
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Die
Turbinenwelle 22 wirkt als Drehmomenteingangswelle für das Getriebe 10.
Die Motorkurbelwelle 24 ist treibend mit dem Pumpenrad 26 des
hydrokinetischen Drehmomentwandlers verbunden. Die Turbine 28 des
hydrokinetischen Drehmomentwandlers ist mit der Turbinenwelle 22 verbunden.
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Beim
Betrieb im zweiten Gang verankert das Bremsband B1 das Sonnenrad
des einfachen Planetengetriebezuges 12. Drehmoment von
der Turbine in der Welle 22 treibt dann den Zahnkranz des
einfachen Planetengetriebezuges 12 mit einer Übersetzung
ins Schnellere, im sogenannten Overdrive, wobei das Sonnenrad des
einfachen Planetengetriebes als Abstützpunkt wirkt. Das Ausgangsdrehmoment
des einfachen Planetengetriebezuges wird über die eingelegte Kupplung
C3 an das Simpson-Planetengetriebe abgegeben.
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Der
dritte Gang wird dadurch hergestellt, daß die Bremse B2 geschlossen
wird, die das Sonnenrad des Simpson-Planetengetriebes verankert.
Die Freilaufkupplung des einfachen Planetengetriebes treibt dann den
Eingangszahnkranz 14 des Simpson-Getriebes mit der Drehzahl
der Turbinenwelle an. Die zweite Getriebeeinheit des Simpson-Planetengetriebezuges
gibt kein Drehmoment ab, wie sie es im ersten und zweiten Gang tut,
wo die Freilaufkupplung OWC2 den Planetenträger des zweiten Getriebezuges
im Simpson-Planetengetriebe abstützt.
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Der
vierte Gang ist ein Direktgang. Er wird dadurch hergestellt, daß die Kupplung
C2 und die Kupplung C3 gleichzeitig geschlossen werden. Alle Bremsbänder sind
dabei gelöst.
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Der
Betrieb im fünften
Vorwärtsgang
wird dadurch erzielt, daß die
Bremse B1 geschlossen wird, die das Sonnenrad des einfachen Planetengetriebezuges
festhält.
Die Freilaufkupplung 16 läuft dabei frei.
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Der
Gangwechsel vom dritten in den vierten Gang, vom vierten in den
dritten Gang, und vom fünften Gang
in den dritten Gang beinhaltet eine Synchronschaltung, die dadurch
bewerkstelligt wird, daß die
Kupplung C2 eingelegt und die Bremse B2 gelöst wird, oder durch Lösen der
Bremse B1 und der Kupplung C3 bei gleichzeitigem Anlegen der Bremse
B2 im Falle des Betriebes im fünften
Gang.
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Der
Rückwärtsgang
wird dadurch hergestellt, daß die
Kupplung C2 angelegt wird, und der Planetenträger der zweiten Getriebeeinheit
des Simpson-Getriebezuges durch Anlegen der Bremse 3 festgesetzt
wird. Die Kupplung C2 wird angelegt, so daß Drehmoment von der Turbinenwelle über den
Getriebezug 12 an das Sonnenrad 18 geleitet wird.
Wenn der Rückwärtsgang-Planetenradträger verankert
ist, werden die Abtriebswelle 20 und der Zahnkranz für die zweite
Getriebeeinheit des Simpson-Getriebezuges in umgekehrter Richtung
angetrieben.
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2 zeigt schematisch ein
Getriebe, das dem in 1 dargestellten
Getriebe ähnlich
ist, mit der Ausnahme, daß die
4-3/3-4-Schaltungen und die 5-3-Schaltungen nicht synchron sind.
Das heißt,
das Sonnenrad des Simpson-Planetengetriebezuges wird von der bei
C4 angedeuteten Freilaufkupplung festgehalten. Der äußere Ring
der Freilaufkupplung wird von einer druckbetätigten Reibungskupplung C4
gegen das Getriebegehäuse
abgebremst. Die Elemente des in 2 gezeigten
Getriebes, die dem Getriebe aus 1 gegenüber entsprechende
Elemente aufweisen, sind mit ähnlichen
Bezugszahlen bezeichnet, bei den Elementen in 2 jedoch durch Primstriche ergänzt.
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Das
Einlege-Steuerventilsystem ist allgemein in den 3a und 3b dargestellt.
Das Steuersystem beinhaltet drei Verstell-Elektromagnete, die jeweils
bei 30, 32 und 34 in 3a dargestellt sind. Die sogenannten Multiplex-Funktionen
dieser Verstell-Elektromagnete für
das statische Einlegen des Rückwärtsganges
und das statische Einlegen des Vorwärtsganges sollen im folgenden
beschrieben werden.
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Eine
Leitungsdruckpumpe 36 liefert Flüssigkeitsdruck an das Hauptregelventil 38 über einen
Leitungsdruckkanal 40. Das Hauptregelventil ist in 3b dargestellt, und die
Pumpe ist in 3a, erkennbar.
Der Betrieb im Rückwärtsgang
wird bei dem Getriebe in 1 sowie
bei dem in 2 gezeigten
Getriebe dadurch erzielt, daß die
Bremse B3 angelegt wird, welche den Planetenträger der zweiten Getriebeeinheit
aus dem Simpson-Getriebezug festsetzt. Die Kupplung C3 wird gelöst, und
die Kupplung C2 angelegt, wie weiter oben schon bemerkt wurde. Auf
diese Weise wird Turbinendrehmoment über die Kupplung C2 direkt
an das Sonnenrad 18 des Simpson-Getriebezuges abgegeben.
Da der Planetenträger
durch das Bremsband B3 festgelegt ist, werden der Zahnkranz des
zweiten Getriebezuges des Simpson-Getriebes und die Abtriebswelle 20 in Rückwärtsrichtung
angetrieben.
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Beim
Einlegen des Rückwärtsganges
wird die Kupplung C2 anstelle der Bremse B3 gesteuert, weil die Bremse
B3 im Vergleich mit dem Kapazitätszuwachs
der Kupplung C2 einen höheren
Kapazitätszuwachs
hat. Beim Einlegen der Vorwärtsgänge dagegen
wird die Vorwärts-Kupplung C3 gesteuert.
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Beim
Einlegen des Rückwärtsganges
wird zunächst
das Bremsband B3 mit Leitungsdruck angelegt. Auf diese Anlegung
folgt das Anlegen der Kupplung C2 für die oberen Gänge. Die
Kapazität
der Kupplung für die
oberen Gänge
wird dann nach dem Anlegen des Rückwärts-Bremsbandes
unabhängig
geregelt.
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3a zeigt einen einzelnen
Zweipunkt-Elektromagneten 41, der Teil des Schaltmagnetventilsystems ist.
Ein Steuerventil 42 für
die Kupplung der oberen Gänge
steht mit einer Anlegekammer der Kupplung C2 für die oberen Gänge in Verbindung,
wie bei 44 in 3B dargestellt
ist.
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Das
Einlege-Steuerventil für
den Rückwärtsgang
ist bei 46 in 3a dargestellt.
Es stellt einen Einlaßdruck
für das
Steuerventil 42 für
die Kupplung der oberen Gänge
her. Ein Einlege-Steuerventil für
den Vorwärtsgang
ist bei 48 dargestellt. Es liefert einen Versorgungsdruck
im Kanal 50 für
die Vorwärts-Kupplung
C3, wie bei 52 dargestellt ist. Der Eingangsdruck für das Einlege-Steuerventil
für Vorwärts wird
wie bei 48 zu erkennen von einem Verstell-Elektromagnet-Modulationssteuerventil 54 und
einem Verstell-Elektromagnet-Modulationsventil 56 geliefert.
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Der
in den 3a und 3b dargestellte Schaltkreis
beinhaltet auch ein Verstell-Elektromagnet-Wechselventil
CR/R 58, das entweder Verstell-Elektromagnetdruck vom Elektromagnetventil 34 in
den Anlege-Kreis der Kupplung für
die oberen Gänge
leitet, oder modulierten CR-Druck vom Rückwärts-Druckmodulationsventil 60 (oder
Rückwärts-Leitungsdruck) in
den Anlege-Kreis der Kupplung für
die oberen Gänge
führt.
Die Verstell-Elektromagnetventile und die Zweipunkt-Magnetventile
des Schaltventilsystems werden von einem Mikroprozessor mit Sensoreingangsabschnitten
gesteuert, wo Motor- und Getriebebetriebsvariablen aufgenommen werden,
und mit einem Speicherabschnitt, in dein eine Steuerstrategie und
Steueralgorithmen abgelegt sind.
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Die
drei Verstell-Elektromagnete 30, 32 und 34 sind
Proportionalsteuervorrichtungen, die Strom mit einer Durchschnittsstärke von
0 bis 1 A in einen Druck von 8 bis 0 bar wandeln. Die Transferfunktion
für diese Umwandlung,
die im ROM-Speicher des elektronischen Rechners gespeichert ist,
ist in 9 dargestellt,
wo der Leitungsdruck und der Modulationsdruck über dem Ausgang der Verstell-Elektromagnete
VFS1, VFS2 und VFS3 aufgetragen sind. Der Höchstdruckausgang dieser Ventile
beträgt
8 bar, wie in 9 dargestellt
ist, wenn die Stromstärke
der Elektromagnete entsprechend eingestellt ist. Der Ausgangsdruck
für den
Verstell-Elektromagnet 34 und der Ausgangsdruck des Verstell-Elektromagneten 32 (VFS2/MOD),
der noch mit Bezug auf die 10 beschrieben
werden soll, ist ebenfalls in 9 als
eine Variable dargestellt, die über
dem Ausgangsdruck der Verstell-Elektromagnete eingezeichnet ist.
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Die
in 9 veranschaulichte
Transferfunktion ist eine elektrohydraulische Transferfunktion,
die dazu verwendet wird, die Kapazität der am Einlegen des Vorwärts- oder
des Rückwärtsganges
beteiligten Kupplungen einzustellen.
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Die
Elektromagnete 30 und 32 kommunizieren mit einer
Hauptregelventileinheit 38. Der Hauptregelventil-Ausgangsdruck
wird verstärkt,
wenn die Verstell-Elektromagnetdrücke an dem Druckhochstellventilteil der
Hauptregelventileinheit 38 angelegt werden. Der Versorgungsdruck
für jedes
der Verstell-Elektromagnetventile 30 und 32 ist
der Leitungsdruck.
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Der
Verstell-Elektromagnet 30 steht mit dem Verstell-Elektromagnet-Modulationssteuerventil 56 und dem
Verstell-Elektromagnet-Modulationsventil 54 in Verbindung.
Der von dem Verstell-Elektromagnet 30 entwickelte Druck
ist ein in 3b mit VFS1/MOD
bezeichneter Druck, der bei der Ausführung einer sanften Schaltung
der Vorwärts-Kupplung 52 nützlich ist.
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Der
Verstell-Elektromagnet 34 steht mit dem Rückwärts-Druckmodulationsventil 60 in
Verbindung. Dies ist deshalb notwendig, um eine angemessene Steuerung
der Kupplung für
die oberen Gänge
beim Einlegen des Rückwärtsganges
zu erreichen. In diesem Falle bewirkt das. Verhalten des Kupplungsdruckmodulationsventils
für den
Rückwärtsgang
ein sanftes Einlegen des Rückwärtsganges,
genauso wie das Ventil 56 ein sanftes Einlegen der Vorwärts-Kupplung
liefert.
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Der
Verstell-Elektromagnetdruck VFS3 wird zusammen mit dein Druck VFS2
auch zur Steuerung der Druckschwellen eingesetzt, wo der CR-Druck
die Kapazitätsanforderungen
für sanftes
Einlegen gewährleistet, und
der R-Druck die Kapazität
im Festbremspunkt erfüllt.
Der Druck VFS2 dient dazu, den Einlege-Regelbereich für das Einlegen
des Rückwärts- und
des Vorwärtsganges
zu variieren, je nach dem Betriebsbereich des Fahrzeuges. Dies wird
als die Druckschwelle bezeichnet, wo der Einlegedruck mit dem Festbremsdruck
für das Einlegen
der Vorwärts-
oder Rückwärts-Kupplung
multiplexiert wird. Diese Funktionen jedes der Verstell-Elektromagnete sind
in der folgenden Tabelle dargestellt: Einlege-Steuersystem
gemäß Figur
1 und Figur 2
- dunkel unterlegte Felder
- Steueraktion
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Die 6a und 6b zeigen ein abgewandeltes Steuerventilsystem
für das
Einlegen der Vorwärts-
und Rückwärts-Kupplungen.
Es ist nur auf das schematisch in der 1 dargestellte
Getriebe anwendbar. Das Steuerventilsystem der 6a und 6b weist
Elemente auf, die mit denjenigen des Steuerventilsystems der 3a und 3b gemein sind. Entsprechende Bezugszahlen
werden zur Bezeichnung der verschiedenen Elemente des Steuerventilsystems
der 6a und 6b benutzt, wenngleich durch
Primstriche ergänzt.
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Im
Gegensatz zu dem Steuerventilsystem der 3a und 3b gibt
es in dem Steuersystem der 6a und 6b kein VFS1/MOD-Steuerventil.
Auch ein VFS-CR/R-Wechselventil
ist nicht vorgesehen, wie es bei dem Steuerventilsystem gemäß den 3a und 3b eingesetzt ist.
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Die
Multiplexfunktionen der in 6a bei 30' und 34' dargestellten
Verstell-Elektromagnete
VFS1 und VFS3 für
das Einlegen des Vorwärtsganges
und des Rückwärtsganges
sind dieselben wie die entsprechenden Ventile im Steuerventilsystem
der 3a und 3b, mit der Ausnahme dessen,
daß das
Vorwärts-Einlege-Steuersystem
der Schaltung nach 6a und 6b die zusätzliche
Möglichkeit
einer "Neutral-Leerlauf'-Funktion enthält. Dies
wird dadurch bewerkstelligt, daß der
bei 64 in 4 dargestellte
Querkanal weggelöscht
wird, der sich zwischen der von der Ventilfeder belegten unteren
Seite des Ventilschiebers und dem Versorgungskanal der Vorwärts-Kupplung
erstreckt, und dadurch, daß VFS3-Druck
vom Verstell-Elektromagnetventil 34' am unteren Ende des Einlege-Steuerventils
für den
Vorwärtsgang
angelegt wird, wie bei 48' in 6a dargestellt ist. Dieses
Merkmal ist weiter im einzelnen in der vergrößerten Ansicht des Einlege-Steuerventils
für den
Vorwärtsgang dargestellt,
die in 8 zu sehen ist.
Dadurch kann der VFSl/MOD-Druck und der Leitungsdruck für die Vorwärts-Kupplung
unter allen Betriebsbedingungen multiplexiert werden, je nach der
durch VFS2 und VFS3 angelegten Druckhöhe.
-
Eine
Zusammenfassung der Multiplexfunktionen jedes Verstell-Elektromagnetventils
für das
Einlegen des Vorwärts-
und Rückwärtsganges
ist in der folgenden Tabelle dargestellt:
-
Ersatz-Einlege-Steuersystem
für das
Getriebe
der Figur 2 und Figuren 6a/6b
-
Wie
weiter oben bereits erwähnt
wurde, ist ein Vorwärts-Einlege-Steuersystem
in den 3a und 3b dargestellt. Das Vorwärts-Einlege-Steuersystem
besteht aus dem bei 56 in 3b dargestellten VFS1/MOD-Magnetventil
und dem bei 48 in 3a dargestellten
Vorwärts-Einlege-Steuerventil.
Das Vorwärts-Einlege-Steuerventil
ist in vergrößerter Form
in 4 dargestellt.
-
Wenn
der Fahrer den Handschalthebel verschiebt und so das Handschaltventil 66 von
der Neutralstellung oder der Rückwärts-Position
in die Fahrbetriebsstellung "Drive" oder auf eine der
M3-, M2- oder M1-Positionen verstellt, wird das Einlegen des Vorwärtsganges
eingeleitet. Zu diesem Zeitpunkt wird Leitungsdruck vom Handschaltventil 66 durch
den Kanal 68 geleitet. Dies wirkt als Eingangsdruck für das VFS1/MOD-Ventil 56.
Die Kennlinie des VFSI/MOD-Ventils
ist in 10 dargestellt.
Das VFS1/MOD-Ventil 56 wird über das VFS1-Drucksignal gesteuert,
das von dem Verstell-Elektromagneten 30 erzeugt wird. Das
VFS1-Drucksignal steht im Gleichgewicht mit dem VFS1/MOD-Druck und
der Federkraft, die durch den Leitungsdruckeingang in der Leitung 68 geliefert
wird.
-
Die
Kennlinie des VFS1/MOD-Ventils erlaubt eine Druckkapazitätsregelung
der Vorwärts-Kupplung 52 von
Null-Druck bis zu einer beliebigen gewünschten Druckkapazität. Jeder
Druckverlauf während
des Schaltintervalls ist möglich,
im Einklang mit der Steuerstrategie, die im Speicherteil eines elektronischen
Mikroprozessors gespeichert ist, der die Verstell-Elektromagnete
und die Zweipunkt-Schaltmagnete steuert. Dies ermöglicht ein
sanftes Anlegen der Vorwärts-Kupplung,
woraus sich sanfte Vorwärts-Schaltvorgänge ergeben. Der VFS1/MOD-Druck
wird dann über
das VFS1-Modulationssteuerventil 56 an das Vorwärts-Einlege-Steuerventil 48 weitergeleitet.
Die Eingangsdrücke
für das
Vorwärts-Einlege-Steuerventil sind
der Leitungsdruck (D/3/2/1) und der VFS1/MOD-Druck.
-
Das
Einlege-Steuerventil 48 hat zwei Öffnungen, die einen der beiden
angelegten Drücke
der Rückseite
des Ventils zuführen,
die von der Ventilfeder belegt ist. Die in 4 erkennbare Oberseite des Ventils unterliegt
VFS2-Druck. Wenn der Fahrer den Handschalthebel von der Neutral-Stellung
oder einer Rückwärts-Position
in eine der Fahrbetriebsstellungen verschiebt, wird der VFS2-Druck
hochgestellt. Dadurch wird das Einlege-Steuerventil in eine Hochschaltestellung
gebracht. Damit wird dann der VFS1/MOD-Druck an der Vorwärts-Kupplung angelegt,
so daß das
Einlegen des Vorwärtsganges
erfolgt. Ist das Einlegen des Vorwärtsganges abgeschlossen, wird
der Vorwärts-Druck
durch Erhöhen
des VFS1/MOD-Druckes
allmählich
auf Leitungsdruck (D/3/2/1) gebracht, der zusammen mit einer Federspannung
auf die Rückseite
des Einlege-Steuerventils wird, entgegen der Kraft des VFS2-Druckes. Dieser sogenannte
Clip-Punkt oder Kapp-Punkt wird durch folgende Formel bestimmt:
-
-
Übersteigt
der VFS1/MOD-Druck den VFS2-Schwellendruck, bewegt sich das Vorwärts-Einlege-Steuerventil
in die Rückschaltestellung,
weil im Umschaltpunkt des Ventils der höhere Leitungsdruck (D/3/2/1-Druck)
auf der Rückseite
des Einlege-Steuerventils angelegt wird. Da VFS1 und VFS2 Eingangsdrücke des
Hauptregelventils sind, verstärken
beide Verstell-Elektromagnete
dann den Leitungsdruck, in diesem Fall den D/3/2/1-Druck. Das bedeutet,
daß, wenn
das Vorwärts-Einlege-Steuerventil
einmal auf den D/3/2/1-Druck gekappt worden ist, die Vorwärts-Kupplung
auf Leitungsdruck (D/3/2/1-Druck) bleibt, solange der Fahrer nicht
den Handschalthebel in die Neutral-Stellung verschiebt und so den
D/3/2/1-Kreis entleert.
-
Wenn
der VFS2-Druck am Kopf des Einlege-Steuerventils 48 angelegt
wird, erreicht man einen verstellbaren Kapp- oder Umschaltpunkt.
Damit ist ein verstellbarer Einlege-Steuerbereich realisierbar, wie in 4a erkennbar ist, wo die
Vorwärts-Kupplung
noch von dem VFS1/MOD-Druck geregelt wird, statt mit Leitungsdruck
(D/3/2/1-Druck). Dieser verstellbare Einlege-Steuerbereich ermöglicht eine
optimierte Anpassung zwischen dem Eingangsdrehmoment und den Eingangsdrehzahlen
und der Kupplungskapazität
bzw. dem VFS1/MOD-Druck, so daß sanfte
Schaltungen beim Einlegen des Vorwärtsganges erreicht werden.
Der verstellbare Einlege-Steuerbereich läßt sich wie folgt berechnen: verstellbarer Steuerbereich = VFS2 Steuerbereich – FS/A-Ventilworin
FS die Federkraft und A-Ventil die Fläche des Ventilsteges ist.
-
Das
Einlege-Steuerventilsystem für
Vorwärts
und Rückwärts ist
in den 6a und 6b dargestellt und soll
nachstehend zusammen mit der Neutral-Leerlauf-Funktion näher erläutert werden.
Das Vorwärts-Einlege-Steuerventilsystem
besteht aus dem VFS1/MOD-Ventil 56' und dem Vorwärts-Einlege-Steuerventi148'. Das Vorwärts-Einlege-Steuerventil 48' ist im einzelnen
in 8 dargestellt.
-
Wenn
der Fahrer den Handschalthebel bewegt, so daß das Handschaltventil 66' in die Fahrstellung "Drive" oder in eine der
M3-, M2- oder M1-Stellungen verstellt wird, wird das Einlegen des
Vorwärtsganges
eingeleitet. Zu diesem Zeitpunkt wird der Leitungsdruck über das
Handschaltventil 66' verteilt.
Dies ist ein Eingangsdruck für
das VFS1/MOD-Ventil 56'.
Die Kennlinie für
dieses Modulationsventil ist in 10 dargestellt.
-
Das
VFS1/MOD-Ventil 56' wird über das
VFS1-Drucksignal gesteuert, das von dem Verstell-Elektromagnet 30' erzeugt wird.
Das VFS1-Drucksignal steht im Gleichgewicht mit der Federkraft und
dem VFS1/MOD-Druck, der durch den Leitungsdruckeingang (D/3/2/1-Druck)
gebildet wird. Die Kennlinie des VFS1/MOD-Ventils ermöglicht eine
Kupplungskapazitätssteuerung
für die
Vorwärts-Kupplung,
die von einer 0-Druck-Kapazität
bis zu einem gewünschten
Grad von Druckkapazität
reicht. In diesem Schaltintervall ist jede beliebige Kennlinie denkbar,
je nach der Steuerstrategie, die im Speicherteil des Mikroprozessors
abgelegt ist. Dadurch ist ein sanftes Anlegen der Vorwärts-Kupplung
möglich,
so daß ein
sanftes Einlegen des Vorwärtsganges
erzielt wird. Der VFS1/MOD-Druck und der Leitungsdruck D/3/2/1 stehen
mit dem Vorwärts-Einlege-Steuerventi148' in Verbindung.
-
Das
Vorwärts-Einlege-Steuerventil
ist weiter im einzelnen in
8 dargestellt.
Die Eingangsdrücke
am Vorwärts-Einlege-Steuerventi148' sind der Leitungsdruck
(D/3/2/1-Druck) und der VFS1/MOD-Druck. Der Kopf des Ventils steht
in Verbindung mit dem VFS2-Druck, und die Rückseite des Ventils steht mit
dem VFS3-Druck in Verbindung. Wenn der Fahrer den Handschalthebel
von der Neutral- oder der Rückwärts-Stellung
in eine der Fahrbetriebsstellungen bewegt, wird der VFS2-Druck auf
einen hohen Wert eingestellt, so daß das Einlege-Steuerventil in die
Hochschaltestellung bewegt wird. Dadurch wird der VFS1/MOD-Druck
an der Vorwärts-Kupplung
angelegt, so daß das
Einlegen des Vorwärtsganges
ausgeführt
wird. Wenn das Einlegen des Vorwärtsganges
abgeschlossen ist, wird die Vorwärts-Kupplung
mit dem Leitungsdruck verbunden (D/3/2/1-Druck), indem der VFS3-Druck
erhöht
wird, der vom Elektromagnetventil
34' erzeugt wird, und welcher zusammen
mit der Federspannung entgegen der Kraft des VFS2-Druckes auf die
Rückseite
des Einlege-Steuerventils wirkt. Der Umschaltpunkt vom VFSl/MOD-Druck
auf Leitungsdruck (D/3/2/1-Druck) wird gemäß folgender Gleichung eingestellt:
worin FS die Federkraft und
A-Ventil die Fläche
des Ventilsteges ist.
-
Wenn
der VFS3-Druck in Verbindung mit der Federkraft die VFS3-Druckschwelle übersteigt,
verschiebt sich das Vorwärts-Einlege-Steuerventil
in die Rückschaltestellung.
Da der VFS1-Druck und der VFS2-Druck Eingangsdrücke für das Hauptregelventil 38' sind, verstärken die
beiden Verstell-Elektromagnetventile 30' und 32' den Leitungsdruck. Dadurch entsteht
ein ausreichender Eingangsdruck für den Verstell-Elektromagneten 34' und das Druckmodulationsventil
für den
Vorwärtsgang,
wie es bei 56' dargestellt
ist. Wenn der VFS2-Druck
am Kopf des Einlege-Steuerventils für den Vorwärtsgang wie bei 48' dargestellt
angelegt wird, und wenn der VFS3-Druck auf der Rückseite des Vorwärts-Einlege-Steuerventils 48' angelegt wird, erzielt
man so einen verstellbaren Schwellenpunkt. Dadurch kann ein verstellbarer
Einlege-Steuerbereich erzielt werden, wo die Vorwärts-Kupplung
durch den VFS1/MOD-Drück
gesteuert wird, statt über
den Leitungsdruck. Dies ist in 8a dargestellt.
Dieser verstellbare Einlege-Steuerbereich ermöglicht eine optimierte Anpassung
zwischen dem Eingangsdrehmoment und der Eingangsdrehzahl und der
Kupplungskapazität
bzw. dem VFS1/MOD-Druck, so daß ein
sanftes Einlegen des Vorwärtsganges
erreicht wird. Der verstellbare Einlege-Steuerbereich läßt sich
wie folgt berechnen: verstellbarer Steuerbereich
= VFS2 Steuerbereich – FS/A-Ventil
-
Eine
Neutral-Leerlauf-Funktion wird dadurch ermöglicht, daß der D/3/2/1-Druck oder der VFS1/MOD-Druck
multiplexiert wird, was wiederum durch die Verstell-Elektromagnete 32' und 34' gesteuert wird,
wie weiter oben schon erwähnt
wurde. Der Verstell-Elektromagnet 30' erzeugt in Verbindung mit dem VFS1/MOD-Druckmodulationsventil 56' einen VFS1/MOD-Druck genannten Druck.
Der Verstell-Elektromagnet 30' bestimmt den Druckpegel, den das
VFS1/MOD-Druckprogramm bei der Regelung der Kapazität der Vorwärts-Kupplung
verwendet. Die Verstell-Elektromagnete 30' und 32' sind automatisch in der Lage,
Druck zu liefern, um genug Eingangsdruck für den Verstell-Elektromagneten 34' zu schaffen.
Der Verstell-Elektromagnet 34' kann nun beim Anlegen des VFS1/MOD-Druckes
an der Vorwärts-Kupplung auf einen
niedrigen Druckwert eingestellt werden. Dies ermöglicht das Einlegen der Vorwärts-Kupplung
in jeder beliebigen gewünschten
Betriebsart des Fahrzeuges mit Drehmomentübertragungskapazitäten im Randbereich,
wo die Vorwärts-Kupplung
nur mit leichtem Reibkontakt zwischen den Reibflächen der Kupplung eingelegt
wird. Dies wird dadurch erreicht, daß VFS1/MOD-Druck angelegt wird,
so daß der
Vorwärts-Kupplungsdruck
je nach der Druck-Kennlinie allmählich
abgebaut werden kann, wie sie in 10 dargestellt
ist. Dadurch wird die Kraftstoffersparnis des Fahrzeugtriebstranges
erhöht,
weil dann der Motor lastfrei läuft,
wenn das Fahrzeug steht und der erste Gang eingelegt ist. Dieselbe
Neutral-Leerlauf-Funktion kann jedoch auch in jeder "Schiebelauf"-Situation bzw. jedem
Betrieb mit geschlossener Drosselklappe bei fahrendem Fahrzeug eingesetzt
werden.
-
Es
sei nun noch einmal Bezug genommen auf die 3a und 3B,
um die Rückwärts-Einlege-Steuerung
statt der Vorwärts-Einlege-Steuerung
zu erläutern.
Das Rückwärts-Einlege-Steuersystem besteht
aus dem Rückwärts-Einlege-Modulationsventil 60,
dem Rückwärts-Einlege-Steuerventil 46 und
dem VFS3-CR/R-Wechselventil 58, wie es in 3a dargestellt ist. Ventil 60 ist
in 3b dargestellt. Eine
vergrößerte Detailansicht
des Einlege-Steuerventils für
den Rückwärtsgang
ist in 5 zu sehen, ebenso
das Wechselventil 58.
-
Das
Einlegen des Rückwärtsganges
wird eingeleitet, wenn der Fahrer das Handschaltventil 66 in
die Rückwärts-Stellung
bewegt. Dann wird Leitungsdruck vom Handschaltventil 66 aus über den
Kanal 70 geleitet. Dies ist in den 3a und 3b als
Rückwärts-Leitungsdruck
R dargestellt. Es ist dies ein Eingangsdruck für das Rückwärts-Druckmodulationsventil 60.
-
Das
Ventil 60 wird von einem VFS3-Drucksignal vom Verstell-Elektromagnet 34 gesteuert.
Dieses Drucksignal steht, wie aus 3a und 3b ersichtlich ist, im Gleichgewicht
mit einer Federspannung und einem CR genannten Druck, der vom R-Eingangsdruck
abgeleitet wird.
-
Der
Druckverlauf bzw. die Kennlinie des Rückwärts-Druckmodulationsventils
bestimmt die Kapazitätsregelung
der Kupplung 44 für
die oberen Gänge,
die von einer Null-Druck-Kapazität bis zu
einem beliebigen gewünschten
Druckkapazitätsgrad
reicht. In diesem Schaltintervall ist jede beliebige Druckkennlinie
möglich, je
nach der Steuerstrategie, die im Speicherteil des Mikroprozessors
gespeichert ist. Auf diese Weise ist ein sanftes Anlegen der Kupplung
C2 für
die oberen Gänge
möglich,
woraus sich ein sanftes Einlegen des Rückwärtsganges ergibt.
-
Beim
Einlegen des Rückwärtsganges
müssen
das in 1 und 2 gezeigte Rückwärts-Bremsband B3 und
die Kupplung C2 44 für
die oberen Gänge
angelegt werden, wie weiter oben schon erwähnt wurde. Um eine sanfte und
sichere Rückwärtsschaltung
zu gewährleisten,
müssen
beide Elemente der Reihenfolge nach eingelegt werden. Die beste
Anordnung würde
erfordern, daß das
Rückwärts-Bremsband
B3 zuerst angelegt wird. Danach würde die Einlege-Steuerung der
Kapazität
der Kupplung 44 (C2) für
die oberen Gänge einsetzen.
Diese sequentielle Schaltung der Kupplung CL2 und der Bremse B3
soll nachstehend beschrieben werden.
-
Der
Gesamtwiderstand des Rückwärts-Servos
oder -Stellzylinders während
der Kolbenhubphase, der die Federkraft und den Reibwiderstand umfaßt, muß kleiner
sein als der Gesamtwiderstand der Kupplung für die oberen Gänge in ihrem
gelösten
Zustand, wobei dieser Widerstand auch die Federkraft und den Reibungswiderstand
der Kupplung für
die oberen Gänge
beinhaltet.
-
Des
weiteren ist der Rückwärts-Leitungsdruck
R, welcher der am Rückwärts-Servo
oder -Stellzylinder angelegte Druck ist, auch der Eingangsdruck
für das
Druckmodulationsventil, das bei 60 dargestellt ist. Modulierter
CR-Druck kann nicht höher
sein als der Verschiebedruck der Kupplung für die oberen Gänge, da
der Gesamtwiderstand der Kupplung für die oberen Gänge größer als
der Gesamtwiderstand des. Rückwärts-Servos
ist, wie weiter oben schon erwähnt
wurde.
-
CR-Druck
wird dem Rückwärts-Einlege-Steuerventil 46 zugeführt. Die
Eingangsdrücke
am Rückwärts-Einlege-Steuerventil
sind der Leitungsdruck für
den Rückwärtsgang
und der CR-Druck.
Der Kopf des Ventils kommuniziert mit VFS2-Druck über den
in 3a dargestellten
Kanal 74, und die Rückseite
des Ventils unterliegt VFS3-Druck vom Elektromagnetventil 34.
Wenn der Fahrer den Handschalthebel von der Neutral-Stellung, der
Fahrstellung "Drive", M1, M2 oder M3
in die Rückwärts-Stellung
bewegt, wird der VFS2-Druck im Kanal 74 auf einen hohen
Wert eingestellt, der das Einlege-Steuerventil 46 in die
Hochschaltestellung bewegt. Da der VFS1-Druck und der VFS2-Druck
Steuerdrücke
für das
Hauptregelventilsystem sind, die den vom Hauptregelventil 38 gehaltenen
Leitungsdruck anheben, wie weiter oben schon erläutert wurde, wird so ein ausreichend
hoher Eingangsdruck für
das Rückwärts-Druckmodulationsventil 60 und
für den
Verstell-Elektromagneten 34 geliefert.
-
Wenn
das Rückwärts-Einlege-Steuerventil 46 hochgeschaltet
wird, legt es CR-Druck am CR/R-VFS3-Wechselventil 58 an.
Das Wechselventil 58 wird durch den R-Druck gesteuert und
multiplexiert den CR/R-Druck mit dem VFS3-Druck, je nach der Stellung
des Handschalthebels. Das Wechselventil befindet sich in der Hochschaltestellung,
weil ja R-Druck am Kopf des Ventils ansteht und die am Boden des
Ventils wirkende Federkraft überwindet.
CR-Druck vom Rückwärts-Druckmodulationsventil
wird nun an der Kupplung für
die oberen Gänge
angelegt, so daß der
Rückwärtsgang
eingelegt wird. Wenn das Einlegen des Rückwärtsganges abgeschlossen ist,
wird die Kupplung für
die oberen Gänge
mit R-Druck durch Erhöhen
des VFS3-Druckes geschlossen, der zusammen minder Federspannung
entgegen der Kraft des VFS2-Druckes auf die Rückseite des Rückwärts-Einlege-Steuerventils 46 wirkt.
Der Umschaltepunkt zwischen CR-Druck
und R-Druck stellt sich nach folgender Gleichung ein:
-
-
Wenn
die VFS2-Druckschwelle von der VFS3-Druckeinstellung überschritten
wird, bewegt sich das Rückwärts-Einlege-Steuerventil
in die Rückschaltestellung.
Wenn der VFS2-Druck
am Kopf des Rückwärts-Einlege-Steuerventils 46 anliegt,
wird ein zwischen dem CR-Druck
und R-Druck verstellbarer Schwellenwert an der Kupplung 44 (C2)
für die
oberen Gänge
angelegt. Dadurch ist ein verstellbarer Einlege-Steuerbereich möglich, wo
die Kupplung für
die oberen Gänge über den
CR-Druck statt über
den R-Druck gesteuert wird. Dies ist in 5a dargestellt. Dieser verstellbare Einlege-Steuerbereich
ermöglicht
eine optimierte Anpassung zwischen den Eingangsdrehmomenten und
-Drehzahlen und der Kupplungskapazität, wodurch sanfte Schaltungen
beim Einlegen des Rückwärtsganges
erzielt werden. Ein verstellbarer Einlege-Steuerbereich berechnet
sich wie folgt: Verstellbarer Steuerbereich =
VFS2-Steuerbereich – FS/A-Ventil
-
Die
Rückwärts-Einlegefunktion
für die
in den 6a und 6b dargestellte Ausführungsform
des Steuersystems soll nun im folgenden beschrieben werden. Die
Vorwärts-Einlegefunktion für dieses
Steuersystem ist dieselbe wie sie vorstehend beschrieben wurde.
-
Das
Rückwärts-Einlege-Steuersystem
der 6a und 6b umfaßt das Druckmodulationsventil
für Rückwärts, das
bei 60' dargestellt
ist, und das bei 46' gezeigte
Rückwärts-Einlege-Steuerventil.
Im einzelnen ist das Rückwärts-Einlege-Steuerventil
in 7 dargestellt.
-
Wenn
der Fahrer den Handschalthebel von der Neutral-Stellung oder der
Fahrposition "Drive", M3, M2 oder M1
in die Rückwärts-Stellung
verschiebt, wird das Einlegen des Rückwärtsganges eingeleitet. An diesem Punkt
steht Leitungsdruck als Eingangsdruck am Rückwärts-Druckmodulationsventil 60' an. Dieses
Ventil ist weiter im einzelnen in 12 dargestellt.
Das Rückwärts-Druckmodulationsventil
wird vom VFS3-MOD-Druck gesteuert. Dieses Drucksignal steht im Gleichgewicht
mit dem Leitungsdruck und der Federspannung, wobei der Leitungsdruck
ein Eingangsdruck ist, wie in 12 bei 76 dargestellt
ist. Die Kennlinie des Rückwärts-Druckmodulationsventils 60' ermöglicht eine
Regelung der Druckkapazität
der Kupplung für
die oberen Gänge,
die von einer Null-Druck-Kapazität
bis zu einem beliebigen Grad von Druckkapazität mit dem VFS3-Druckpegel als
Maximum reicht. Jeder beliebige Druckverlauf bzw. Kennlinie ist
in dem Schaltintervall möglich,
je nach der in dem Speicher des Mikroprozessors gespeicherten Steuerstrategie.
Dadurch ist ein sanftes Anlegen der Kupplung C2 für die oberen
Gänge möglich, woraus
sich eine sanfte Schaltung beim Einlegen des Rückwärtsganges ergibt.
-
Beim
Einlegen des Rückwärtsganges
müssen
das Rückwärts-Bremsband
B3 und die Kupplung C2 für die
oberen Gänge
eingelegt werden, wie weiter oben bereits mit Bezug auf 11 erläutert wurde. Diese Einlegevorgänge müssen jedoch
einer Reihenfolge gemäß erfolgen.
Das heißt,
das Rückwärts-Bremsband
B3 muß zuerst
angelegt werden. Danach erfolgt das Einlegen der Kupplung C2. Wie
ebenfalls weiter oben schon erläutert,
muß der
Gesamtwiderstand des Rückwärts-Servos,
der die Federkraft und den Reibwiderstand des Rückwärts-Servos in der Kolbenhubphase
beinhaltet, kleiner sein als der Gesamtwiderstand der Kupplung für die oberen
Gänge im
gelösten
Zustand, wobei auch dieser Widerstand eine Federkraft und den Reibwiderstand
mit einschließt.
-
Der
VFS3-MOD-Druck wird, wie in 7 zu
erkennen ist, dem Rückwärts-Einlege-Steuerventil 46' zugeführt. Die
Eingangsdrücke
für das
Rückwärts-Einlege-Steuerventil
sind der R-Druck und der VFS3-MOD-Druck. Der Kopf des Ventils steht
mit dem VFS2-Druck in Verbindung, während die Rückseite des Ventils am VFS3/D/3/2/1-Druck
angeschlossen ist. Eine bei 78 in 7 dargestellte Kugelrückschlagventilanordnung bewerkstelligt
diese doppelte Druckverteilung am unteren Ende des Ventils 46'.
-
Leitungsdruck
oder D/3/2/1-Druck ist im Betrieb in allen Vorwärtsgängen verfügbar. Er hält das Rückwärts-Einlege-Steuersystem in
einem Rückschaltezustand,
ganz egal in welchem Zustand sich der Verstell-Elektromagnet 32' befindet. Dies
ist deshalb erforderlich, um sicherzustellen, daß der Rückwärts-Leitungsdruck R wie in 7 dargestellt bei Hoch-
und bei Rückschaltungen
als ein Auslaßfließweg für die Direktgangkupplung
wirkt.
-
Wenn
der Fahrer den Handschalthebel in die Rückwärts-Stellung verstellt hat,
wird der VFS2-Druck auf einen hohen Wert eingestellt, wodurch das
Einlege-Steuerventil in die Hochschaltestellung bewegt wird. Da
die Drücke
VFS1 und VFS2 Steuerdrücke
für das
Hauptregelventilsystem sind, wird der vom Regelventil 38' gelieferte
Leitungsdruck verstärkt.
Ein ausreichend hoher Eingangsdruck wird dann dem Rückwärs-Druckmodulationsventil 60' und dem Verstell-Elektromagneten 34' zugeführt. Der
VFS3-MOD-Druck wird jetzt an der Kupplung C2 für die oberen Gänge angelegt,
während
das Einlegen des Rückwärtsganges
ausgeführt
wird.
-
Beim
Abschluß des
Einlegevorganges des Rückwärtsganges
wird die Kupplung C2 mit vollem R-Druck geschlossen, indem der Ausgang
des Verstell-Elektromagneten 34' angehoben wird. Dieser verstärkte VFS3-Druck
wirkt zusammen mit der Federspannung auf die Rückseite des Rückwärts-Einlege-Steuerventils,
entgegen dem VFS2-Druck. Der Umschaltpunkt zwischen dem VFS3/MOD-Druck
und R-Druck stellt sich nach folgender Formel ein:
-
-
Überschreitet
die VFS3-Druckeinstellung die VFS2-Druckschwelle, bewegt sich das
Rückwärts-Einlege-Steuerventil
in die Rückschaltestellung.
Wenn der VFS2-Druck am Kopf des Rückwärts-Einlege-Steuerventils angelegt
wird, wird ein verstellbarer Schwellenwert für den VFS3/MOD-Druck und den
an der Kupplung C2 für
die oberen Gänge
angelegten R-Druck hergestellt. Damit wird ein verstellbarer Einlege-Steuerbereich
definiert, in dein die Kupplung C2 für die oberen Gänge mit
VFS3-MOD-Druck statt mit R-Druck gesteuert wird. Dies ist in dem
Graphen in 7a dargestellt.
Dieser Verstell-Steuerbereich erlaubt eine optimierte Anpassung
zwischen dem Eingangsdrehmoment und der Eingangsdrehzahl und der
Kapazität der
Kupplung für
die oberen Gänge
oder dem VFS3-MOD-Druck zur Durchführung sanfter Schaltungen beim
Einlegen des Rückwärtsganges.
Der verstellbare Einlege-Steuerbereich läßt sich wie folgt berechnen: verstellbarer Steuerbereich = VFS2-Steuerbereich – FS/A-Ventil
-
Es
soll nun eine Zusammenfassung der Rückwärts- und der Vorwärts-Einlegevorgänge gegeben
werden. Die Einlegevorgänge
für Rückwärts und
Vorwärts
werden vollständig
von drei Verstell-Elektromagneten gesteuert, die als VFS1-Elektromagnet,
VFS2-Elektromagnet und als VFS3-Elektromagnet bezeichnet sind. Der
VFS1-Elektromagnet steuert zusammen mit dem Druckmodulationsventil
für den
Vorwärtsgang
und dem Vorwärts-Einlege-Steuerventil
die Kapazität
der Vorwärts-Kupplung
beim Einlegen des Vorwärtsganges.
Der VFS3-Druck regelt in Verbindung mit einem Druckmodulationsventil
für den
Rückwärtsgang.
und einem Rückwärts-Einlege-Steuerventil
die Kapazität
der Kupplung für
die oberen Gänge
während
der Rückwärts-Einlege-Vorgänge. Der
VFS2-Druck bestimmt den Einlege-Steuerbereich für die Rückwärts- und Vorwärts-Schaltungen. VFS1 und VFS2
verstärken
den Leitungsdruck, so daß ein
ausreichend hoher Eingangsdruck für die Modulationsventile für Vorwärts und
für Rückwärts sowie
für den
VFS3-Elektromagneten geliefert wird.
-
Durch
die Multiplexierung der Einlege-Steuerfunktionen für die Verstell-Elektromagnete
wird eine optimierte Rückwärts- und
Vorwärts-Einlege-Steuerung
erzielt. Das Steuersystem ermöglicht
eine kurze Ansprechzeit, die durch die einzelnen Verstell-Elektromagnet-Druckeinstellungen
für die
Kupplung für
die oberen Gänge
und für
die Vorwärts-Kupplung
beim Einlegen der Vorwärts-
und Rückwärtsgänge erreicht
wird. Schaltungen mit hoher Schaltqualität bei Vorwärts- oder Rückwärts-Einlegevorgängen mit
hoher Drehzahl und hohem Drehmoment lassen sich durch verstellbare
Druckschwellenfunktionen für
den jeweiligen Kupplungsdruck und den Leitungsdruck erzielen. Dies
wird mit dem VFS2-Elektromagneten bewerkstelligt.
-
Eine
Neutral-Leerlauf-Funktion wird dadurch erreicht, daß die Vorwärts-Kupplung
mit minimaler Kapazität
angelegt wird, um so die Last am Motor zu reduzieren. Dadurch läßt sich
mehr Kraftstoff einsparen. Die Neutral-Leerlauf-Funktion wird auch
durch die VFS1/MOD-Kapazitätsregelung
für die
Vorwärts-Kupplung
bewerkstelligt, und durch die Ausgabe von VFS1/MOD-Druck an die
Vorwärts-Kupplung
durch die entsprechende Steuerung der Druckeinstellungen jeweils
des Verstell-Elektromagneten VFS2 und des Verstell-Elektromagneten
VFS3.
