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Steuereinrichtung für Kraftfahrzeugwechselgetriebe Die Erfindung betrifft
eine Steuereinrichtung für Kraftfahrzeugwechselgetriebe mit einer flüssigkeitsservobetätigten
Einrichtung zum Gangwechsel, bei der die Servokammer durch ein Wählventil mit ihrem
Auslaß oder mit einer Druckflüssigkeitsquelle verbindbar ist und ein auf den Flüssigkeitsdruck
in der Servokammer ansprechender, von diesem beaufschlagter federbelasteter Steuerschieber
die Druckmittelzufuhr zur Servokammer abhängig vom Druckaufbau in dieser drosselt
und dadurch den Druckanstieg auf den vollen Leitungsdruck regelt.
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Bei einer bekannten Einrichtung ist zwischen dem Wählventil und der
Servokammer der Steuerschieber angeordnet, der die Druckmittelzufuhr von der Druckmittelquelle
zur Servokammer freigeben, drosseln oder absperren kann. Die eine Seite des Steuerschiebers
ist hierbei durch den in der Servokammer herrschenden Druck beaufschlagt, der den
Steuerschieber in die Ab-
sperrstellung zu bringen sucht, während in der entgegengesetzten
Richtung auf ihn eine Feder einwirkt. Durch diese Anordnung beginnt der Steuerschieber
die Druckmittelzufuhr zur Servokammer stets bei dem gleichen Druck in dieser zu
drosseln bzw. völlig abzusperren, also unabhängig von der jeweiligen Belastung des
Fahrzeugmotors.
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Bekannt ist ferner, die Druckmittelzufuhr zu Schaltservomotoren durch
eine Drosselstelle zu beeinflussen, so daß ein verzögerter Druckanstieg irn Schaltservomotor
eintritt. Die Drosselstelle ist hierbei so angeordnet, daß nach dem Schließen eines
Absperrventils ein gedrosselter, dieses Ventil umgebender Druckmittelstrom fließt.
Zweckmäßig sollte aber der Druck in der Servokammer bei großer Motorbelastung höher
als bei kleiner Motorbelastung sein.
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Die Erfindung bezweckt die Anpassung des Druckanstiegs an das veränderliche,
vom Schaltelement aufzunehmende Drehmoment.
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Ues wird dadurch erreicht, daß der Steuerschieber entgegen dem Flüssigkeitsdruck
aus der Servokammer mit einem veränderlichen Steuerdruck belastet ist, dessen Größe,
in an sich bekannter Weise von einem Zumeßventil abhängig, von der Öffnung der Motordrosselldappe
bestimmt ist und mit deren zunehmender Öffnung ansteigt.
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Die Veränderung des Absperrdruckes des Steuerschiebers in Abhängigkeit
von der Drehmomentanforderung verhindert einen übermäßigen Schlupf und damit die
Gefahr von Zerstörungen in der servobetätigten Einrichtung, beispielsweise einer
Scheibenkupplung.
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Vorteilhaft ist der Flüssigkeitsdruck aus der Servokammer einer Steuerkammer
zugeleitet, die auf ihrer einen Seite durch einen größeren Steuerbund des Steuerschiebers
begrenzt ist als auf ihrer anderen Seite. Hierbei,ist zweckmäßig der abhängig von
der Öffnung der Motordrosselklappe veränderliche Steuerdruck einer Steuerkammer
zugeleitet, die an der einen, dem größeren Steuerbund benachbarten Stirnseite des
Steuerschiebers angeordnet ist und die ferner die den Steuerschieber in derselben
Richtung wie dieser veränderliche Steuerdruck belastende Feder enthält.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in der Druckzuleitung
zwischen dem Wählventil und der Servokammer in an sich bekannter Weise eine Drosselstelle
vorgesehen, und der Steuerschieber ist ein Teil eines an sich bekannten, eine Umgehungsleitung
für die Drosselstelle steuernden Umgehungsventils.
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Der Steuerschieber kann dann so eingestellt werden, daß sich in der
Servokammer ein schneller Anstieg des Druckes auf einen von der Motorbelastung abhängigen
Wert ergibt, bei dem ein weiches Einrücken der servobetätigten Einrichtung eintritt,
worauf der Steuerschieber die ungedrosselte Druckmittelzufuhr zur Servokammer absperrt
und dieser die Druckflüssigkeit nur noch über die Drosselstelle zuströmt, um ein
langsames Ansteigen des Druckes auf . den vollen Leitungsdruck zu bewirken.
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Ferner wird vorgeschlagen, daß der Flüssigkeitsdruck in der Zuleitung
vor der Drosselstelle einer Steuerkammer zugeleitet ist, die auf der einen Seite
von einem größeren Steuerbund des Steuerschiebers begrenzt ist als auf ihrer anderen
Seite.
In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
dargestellt. Es zeigt . Fig. 1 eine schematische Darstellung der Steuereinrichtung
und Fig. 2 eine schematische Darstellung eines abgewandelten Teils der Steuereinrichtung
nach Fig. 1.
Aufbau Eine vom Motor angetriebene Pumpe 10 saugt über
eine Leitung 12 aus einem Sumpf 11 Öl an und fördert es unter Druck über
eine Leitung 13 zu einem Wählventil 14 zur wahlweisen Einstellung des Antriebsbereiches
des Wechselgetriebes. Ein nicht dargestelltes Druckregelventil begrenzt den Höchstdruck
in der Leitung 13.
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Das Wählventil 14 hat ein Gehäuse 15 mit Steueröffnungen
16, 17, 18 und 22 und einen Ventilschieber 19
mit Steuerbunden 20 und
21. Die Stellung des Ventilschiebers 19 wird über ein nicht dargestelltes
Gestänge vom Fahrer bestimmt. Mit N und D sind die Stellungen für
Leerlauf und Vorwärtsantrieb bezeichnet, während P, INT, LO und R die Stellungen
für Parken, mittleren Antriebsbereich, unteren Antriebsbereich und Rückwärtsantrieb
sind. Die Leitung 13 ist an die Steueröffnung 16 des Wählventils 14
angeschlossen. Die Steueröffnung 22 ist ein Auslaß zwischen dem Ventilschieber
19 und dem Ventilgehäuse 15. Eine Leitung 23 verbindet die
Steueröffnung 17 des Wählventils 14 mit einer Öffnung 28 eines Druckzumeßventils
25, während eine Leitung 24 die Steueröffnung 18 des Wählventils 14
mit einer Öffnung 54 eines Umgehungsventils 50 verbindet.
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Das Zumeßventil 25 hat ein Gehäuse 26 mit Offnungen
27, 28, 29, 30 und 31 und einen Ventilschieber, der aus zwei durch
einen abgesetzten Schaft 34 miteinander verbundenen Steuerbunden 32 und
33 gebildet ist. Die Stellung des Ventilschiebers 32, 33, 34 im Gehäuse
26 wird durch einen Kolben 35 bestimmt, der über eine Feder
36 auf den Steuerbund 33 einwirkt, Der Kolben 35 hat eine aus
dem Gehäuse 26 herausragende Kolbenstange 37, die über ein nicht dargestelltes
Gestänge von dem nicht dargestellten Beschleunigungspedal des Fahrzeugs gesteuert
wird. Das Gestänge ist so ausgebildet, daß die Kolbenstange 37
in das Gehäuse
26 bineinbewegt und die Feder 36 zusammengedrückt wird, wenn das Beschleunigungspedal
aus der Stellung mit geschlossener Motordrossel in eine Stellung mit geöffneter
Motordrossel bewegt wird. Die Kolbenstange 37 hat einen Anschlagring
38,
der, gegen eine Büchse 39 im Gehäuse 26 anfahrend, die Auswärtsbewegung
der Kolbenstange 37 beim Loslassen des Beschleunigungspedals begrenzt. Die
Büchse 39 ist in das Gehäuse 26 zum Einstellen der Feder
36 eingeschraubt. Die vom Steuerbund 33 gesteuerte Öffnung
30 und die zur Ventilbohrung zwischen den beiden beweglichen Schiebern des
Zumeßventils 25 führende Offnung 31 sind Auslaßöffnungen. Die Öffnung
29 zwischen den Steuerbunden 32 und 33
ist eine Austrittsöffnung
für den veränderlich zugemessenen Druck, der über eine Leitung 44 abgeleitet wird.
Die mit der Leitung 23 verbundene Öffnung wird vom Steuerbund 32 gesteuert.
Die Öffnung 27
verbindet eine Kammer 42 hinter dem Steuerbund 32
über
eine eine Drosselstelle 46 enthaltende Leitung 45 mit der Leitung 44. Die Kammer
42 wird durch einen in die Stirnöffnung der Ventilbohrung eingesetzten Stopfen 43
vervollständigt. Die Leitung 44 führt zu einer Steuerkammer 51 des Umgehungsventils
50.
Das Zumeßventil 25 erhält Flüssigkeit mit Pumpendruck aus der Leitung
23 und mißt diese der Leitung 44 mit einem veränderlichen Druck zu, der sich
zwischen einem Kleinstwert bei losgelassenem Beschleunigungspedal und einem dem
Pumpendruck entsprechenden Höchstwert bei voll niedergedrücktem Beschleunigungspedal
ändert. Bei losgelassenem Beschleunigungspedal übt die Feder 36 einen verhältnismäßig
schwachen Druck auf den Steuerbund 33 aus, der den Ventilschieber
25 so einstellt, daß Flüssigkeit von der Öffnung 28 zur Öffnung
29 strömt. In dem Maße, wie sich Druck in der Leitung 44 aufbaut, gelangt
Flüssigkeit durch die Drosselstelle 46 und die Leitung 45 in die Kammer 42 neben
dem Steuerbund 32. Der auf diesen wirkende Druck bewegt den Ventilschieber
25,
um die Öffnung 28 zu schließen und dadurch in der Leitung 44 einen
Kleinstdruck aufrechtzuerhalten. Wird das Beschleunigungspedal niedergedrückt, so
wird die Feder 36 gespannt und bewegt den Ventilschieber 25 zwecks
Verbindung der Öffnungen 28 und 29, so daß der Leitung 44 und der
Kammer 42 Druckflüssigkeit zuströmt, bis der Druck in der Kammer 42 den Ventilschieber
25 zum Schließen der Öffnung 28
bewegen kann. Dieser neue Druck muß
ausreichend groß sein, um die Belastung durch die Feder 36 zu überwinden.
Die Drosselstelle 46 wirkt als Dämpfer, um zu schnelle Bewegungen des Ventilschiebers
25 zu verhindern. Die beschriebene Anordnung und Wirkungsweise des Zumeßventils
25 entsprechen den in hydraulischen, selbsttätigen Getriebeschaltvorrichtungen
vielfach üblichen Zumeßventilen und sind für sich nicht Gegenstand der Erfindung.
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Das Umgehungsventil 50 hat ein Gehäuse 52 mit Öffnungen
53, 54, 55, 56 und 57 und einen Steuerschieber
58. Dieser besteht aus zwei durch einen Schaft miteinander verbundenen Steuerbunden
59 und 60
gleichen Durchmessers und einem neben dem Steuerbund
60 liegenden Steuerbund 61 größeren Durchmessers. Die Öffnung
53 führt von einer Kammer hinter dem Steuerbund 59 zum Auslaß. Die
vom Steuerbund 59 gesteuerte Öffnung 54 dient der Zufuhr von Flüssigkeit
mit Leitungsdruck aus der Leitung 24. Die Öffnung 55 ist eine Austrittsöffnung,
die zwischen den Steuerbunden 59 und 60 mit einer Leitung
66 verbunden ist. Die Öffnung 56 ist eine Umleitöffnung, um Flüssigkeit
aus der Leitung 66 über eine gedrosselte Leitung 64 zur Ventilbohrung zwischen
den Steuerbunden 60 und 61 zu leiten. Die Leitung 24 ist mit der Leitung
66 über eine Drosselstelle 63 verbunden. Eine Feder 65 drückt
auf den Ventilschieber 58, um die Öffnung 54 zu öffnen, so daß der Flüssigkeitsstrom
von der Leitung 24 zur Leitung 66 die Drosselstelle 63
umgeht.
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Die Leitung 66 führt zu einer Kammer 68 eines Servomotors
70 über eine Öffnung 67. Der Servomotor 70 kann mittels seines
Kolbens 75 in der Kammer 68 eine Bremse anlegen, die das Drehen eines
Elements eines Planetengetriebes verhindert, wenn die Antriebsleistung für Vorwärtsfahrt
durch das Getriebe geleitet werden soll. Bei gelöster Bremse ist dieses Drehen gestattet,
wenn Leerlauf eingeschaltet werden soll. Derartige Einrichtungen, die aus einem
Servomotor, einer Bremse und einem Getriebe bestehen, sind an sich bekannt.
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Arbeitsweise Wird das Wählventil 14 aus der Stellung N für
Leerlauf in die Stellung D für Vorwärtsantrieb bewegt,
so
gelangt Druckflüssigkeit aus der Leitung 13 zur Leitung 24 und von dort über
die Leitung 66 zur Kammer 68 des Servomotors 70, so daß durch
Anlegen der Bremse der Vorwärtsantrieb geschaltet wird.
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Die Feder 65 und der vom Zumeßventil 25 zugemessene
Druck in der Kammer 51 des Umgehungsventils 50 wirken auf den Steuerschieber
58, um die Leitung 24 mit der Leitung 66 über die Öffnungen 54 und
55 zu verbinden, so daß sich ein im wesentlichen ungedrosselter Strom von
der Leitung 24 zur Leitung 66 ergibt. In dem Maße, wie sich der Druck in der Kammer68
des Servomotors70 aufbaut, wird die Druckflüssigkeit aus der Leitung66 über die
grdrosselte Leitung64 zur Öffnung56 geleitet. Der durch die Öffnung 56 zugeleitete
Druck wirkt auf die Fläche des Steuerbundes 61, die die des Steuerbundes
60
übersteigt, um den Ventilschieber 58 gegen die Kraft der Feder
65 und den Flüssigkeitsdruck aus dem Zumeßventil 25 in der Kammer
51 zu bewegen. Dadurch sperrt je nach dem sich einstellenden Gleich-&
icht am Steuerschieber 58 der Steuerbund 59 die 7nung 54 ganz oder
teilweise von der Öffnung 55
ab, so daß sich eine veränderliche Drosselstelle
im Flüssigkeitsweg durch die Öffnungen 54 und 55 ergibt.
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Die Kraft der Feder 65 und der Durchmesser des Steuerbundes
61 sind so bemessen, daß bei losgelassenem Beschleunigungspedal bei einem
bestimmten Druck, beispielsweise 0,703 kg/cm2, in der Kammer 68 und
der Kammer 56 des Umgehungsventils 50
die Bremsscheiben der vom Servomotor
70 betätigbaren Bremse in Eingriff miteinander kommen und der Steuerschieber
58 des Umgehungsventils 50 aus der offenen Lage gemäß Fig.
1 in die Absperrlage bewegt wird, in der der Steuerbund 59 die Öffnung
54 absperrt. Die Druckflüssigkeitszufuhr zur Kammer 68
erfolgt dann durch
die Drosselstelle 63. Nach Bewegen des Steuerschiebers 58 in die Absperrlage
kann der Druck in der Kammer 68 nur langsam bis auf den Leitungsdruck ansteigen,
der beispielsweise 5,63 kg/cm2 beträgt.
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Die Aufgabe des von der Stellung der Motordrossel abhängigen Druckes
in der Kammer 51 besteht darin, den Absperrdruck des Umgehungsventils
50 in Ab-
hängigkeit von der Drehmomentanforderung zu ändern, um das
anfänglich von den Bremsscheiben übertragbare Moment entsprechend der Drehmomentanforderung
zum Verhindern übermäßigen Schlupfes und von Schäden an den Bremsscheiben zu beeinflussen.
Mit dem Niederdrücken des Beschleunigungspedals und damit mit steigender Öffnung
der Motordrossel ist in der Kammer 68 und der Öffnung 56 ein höherer
Druck erforderlich, um den Steuerschieber 58
in seine Absperrlage zu bewegen.
Gleichzeitig wird das anfängliche Fassen der Bremsscheiben ohne unerwünschten Stoß
erreicht.
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Bei geschlossener Motordrossel ist der zugernessene Druck in der Kammer
51 verhältnismäßig niedrig, so daß der Ventilschieber 58 relativ schnell
entsprechend dem Druck in der Kammer 68 bewegt wird, um den gedrosselten
Zustrom der Druckflüssigkeit von der Leitung 24 zur Leitung 66 zu bewirken.
Bei geöffneter Motordrossel ist der Druck in der Kammer 51 verhältnismäßig
hoch. Der über die Öffnung 56 auf den Steuerbund 61 wirkende Druck
reicht nicht aus, um den Ventilschieber 58 zu bewegen, so daß der Flüssigkeitsstrom
durch die Öffnungen 54 und 56 nicht gedrosselt wird, bis späterhin ein höherer
Druck erreicht wird. Bei teilweise geöffneter Motordrossel liegt der Verlauf des
Anlagedruckes für die Bremse zwischen den beiden Extremverläufen.
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Der Druckanstieg in der Kammer 68 des Servomotors
70 geht somit in zwei Stufen vor sich, und der Druck, bei dem die Verzögerung
des Druckanstieges eintritt, erhöht sich entsprechend dem Fortschreiten des Öffnens
der Motordrossel. Der Flüssigkeitsstrom zum Servomotor für das anfängliche Fassen
der Bremsscheiben ist bei allen Stellungen der Motordrossel ungedrosselt. Das weitere
Anlegen der Bremse hängt von der Stellung der Motordrossel ab.
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Abgewandelte Bauform Um eine schnelle Abfuhr der Flüssigkeit aus der
Kammer 68 des Servomotors 70 zu sichern, wenn das Wählventit 14 aus
der Stellung für Vorwärtsantrieb in die Leerlaufstellung bewegt wird, kann das Umgehungsventil
abgewandelt werden, wie dies Fig. 2 mit dem Umgehungsventil 50' zeigt. Bei
dieser Ausführung wird der Steuerschieber 58' schlagartig in seine Offenstellung
bewegt, wenn das Wählventil 14 in die Leerlaufstellung N gebracht wird. Die
Feder 65' ist als verhältnismäßig starke Feder ausgebildet, in ihrer Arbeitsstellung
beispielsweise mit einer Kraft von etwa 2,3 kg an Stelle der schwachen Feder
der ersten Ausführungsform mit einer Kraft von etwa 0,9 kg.
Um jedoch die
Bewegung des Steuerschiebers 58' beim gleichen Druck in der Öffnung
56 zu sichern, wenn das Wählventil aus der Leerlaufstellung in die Stellung
für Vorwärtsantrieb bewegt wird, wird die wirksame Kraft der Feder 65' in
ihrer Arbeitsstellung durch den entgegengesetzt wirkenden Druck aus der Leitung
24 auf 0,9 kg gehalten. Zu diesem Zweck ist der Steuerbund 59' abgesetzt
ausgebildet, und die Leitung 24 ist durch eine Leitung 77 mit einer Kammer
78 neben der Abstufung des Steuerbundes 59' verbunden. Die von dem
Druck in der Kammer 78 beaufschlagte Fläche des Steuerbundes 59' ist
so gewählt, daß eine Kraft von 1,4 kg auf den Steuerschieber 58' entgegen
den 2,3 kg der Feder 65 in ihrer Arbeitsstellung ausgeübt wird. Bei
Vorwärtsantrieb ergibt die Feder 65' daher einen wirksamen Druck von
0,9 kg, der dem auf den Steuerschieber 58' wirkenden Druck in der
Öffnung 56
entgegensteht. Die Wirkung des Umgehungsventils 50'
bei Verstellen
des Wählventils 14 aus der Leerlaufstellung in die Stellung für Vorwärtsantrieb
ist demnach dieselbe wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1. Wird das Wählventil
14 jedoch in die Leerlaufstellung umgestellt, so wird die Flüssigkeit aus der Kammer
78 über die Öffnungen 18 und 22 des Wählventils 14 schnell abgeleitet.
Die Feder 65' wirkt dann mit ihrer vollen Kraft von 2,3 kg auf den
Steuerschieber 58' und veranlaßt dessen schlagartiges Umschalten in die volle
Offenlage. Dies bedingt einen schnellen Abfluß der Flüssigkeit aus der Kammer
68
des Servomotors 70 über die Öffnungen 55, 34, 18 und
22.