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Mit Druckflüssigkeit arbeitende Steueranlage für den Gangwechsel von
Stufenwechselgetrieben, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine
mit Druckflüssigkeit arbeitende Steueranlage für den Gangwechsel von Stufenwechselgetrieben,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit hydraulisch betätigbaren Gangwechseleinrichtungen,
bei der ein Druckanstieg-Steuerventil mit einem kolbenartigen, eine Auslaßöffnung
steuernden Ventilglied vorgesehen ist, welch letzteres über eine Druckfeder gegen
einen in derselben Ventilbohrung gleitenden Regelkolben abgestützt ist, bei einem
Gangwechsel durch den Druck in der Gang wechselleitung gegen eine während des Gangwechsels
anwachsende Druckbelastung bewegt wird und durch Verschluß der Auslaßöffnung den
allmählichen Anstieg des Druckes in der Gangwechselleitung bewirkt.
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Bei einer solchen Einrichtung wird der Druck in der Zuleitun
g zu einer Gangschalteinrichtung während des Einrückens einer Kupplung oder
Bremse eines automatischen Getriebes allmählich bis zum vollen Netzdruck erhöht,
wodurch ein weicher Gangwechsel erzielt wird. Bei einer bekannten Bauart (deutsche
Aasiege3clirift 1024 363) ict dzz Dr-..c'-canstieg-Steuerventil derart
in die Steueranlage eingegliedert, daß es in der mit dem Erreichen des vollen Netzdruckes
verbundenen Endlage bleibt, solange die betreffende Kupplung oder Bremse eingerückt
ist und seine sofortige automatische Rückführung in die Ausgangslage, in der es
für eine erneute Druckanstiegsteuerung bereitgestellt ist, nicht möglich ist. Dort
kann die Rückführung nur eintreten, wenn der in der gesteuerten Leitung herrschende
Druck niedrig ist, d. h., wenn die gerade wirksame Bremse oder Kupplung beim
nächsten Gangwechsel ausgerückt wird. Durch die Erfindung soll die Rückführung des
Druckanstieg-Steuerventils in die Ausgangslage unmittelbar an einen Gangwechsel
anschließend bewirkt werden, so daß es für einen neuen Schaltvorgang schnell wieder
bereit ist.
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Die Erfindung besteht darin, daß das Ventilglied des Druckanstieg-Steuerventils
eine Drosselstelle enthält, welche die die Druckfeder enthaltende Kammer zwischen
dem Ventilglied und dem Regelkolben mit der Gangwechselleitung verbindet, und daß
als den Druck in der Gangwechselleitung allmählich steigernde Feder eine weitere
Druckfeder vorgesehen ist, die zwischen dem Regelkolben und einem Anschlag in einer
auf der dem Ventilglied abgewandten Seite des Regelkolbens liegenden Kammer angeordnet
ist, die nach dem Einrücken einer Gangwechseleinrichtung mit einer Druckflüssigkeitsquello,
verbunden und während des Einrückens, einer Gangwechseleinrichtung von dieser getrennt
ist.
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Hierdurch wird erreicht, daß das Druckanstieg-Steuerventil sofort
wieder für eine Steuerung bereitgestellt ist, ohne daß der weitere Gangwechsel vorher
eingeleitet werden muß. Der Gangwechsel wird dadurch beschleunigt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird bei einer Steueranlage
dieser Art mit einem Strömungswandler, dessen Pumpen- und Turbinenrad durch eine
überbrückungskupplung kuppelbar sind, vorgeschlagen, daß die auf den Druck in der
Gangwechselleitung ansprechende Einrichtung ein überbrtikkungskupplungs-Absperrventil
enthält, das am Ende des Einrückens einer Gangwechseleinrichtung Druckflüssigkeit
einer Zuleitung zu einem Servo zum Einrücken der überbrückungskupplung zuleitet,
und daß diese Zuleitung mit der Kammer des Druckanstieg-Steuervenitls auf der dem
Ventilglied abgewandten Seite des Regelkolbens verbunden ist. Hierdurch wird der
zusätzliche Vorteil erreicht, daß die überbrückungskupplung ausgerückt ist, bis
die Gangwechselkupplung oder -bremse voll eingerückt ist. Hierbei ist es vorteilhaft,
wenn die Absenkung. des Druckes in der Gangwechselleitung das überbrükkungskupplungs-Absperrventil
veranlaßt, die Zuleitung
zur Überbrückungskupplung zu entlasten.
Ferner ist es zweckmäßig, wenn das Druckanstieg-Steuerventil eine weitere öffnung
zu der Kammer zwischen dem Regelkolben und dem Ventilglied aufweist, der Druckflüssigkeit
zum Halten des Ventilgliedes in der einen Auslaß sperrenden Lage zugeführt wird.
Hierdurch kann die Wirkung des Druckanstieg-Steuerventils ausgeschaltet werden,
wenn ein schnelles Einrücken einer Gangwechseleinrichtung erwünscht ist.
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In der Zeichnung ist ein den Gegenstand der Erfindung enthaltendes
Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Die Zeichnung ist ein Ausschnitt aus einer
Steueranlage, der das Druckanstieg-Steuerventil und das überbrückungskupplungs-Absperrventil
zeigt.
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Die Steueranlage ist für ein Stufenwechselgetriebe bestimmt, das als
hydromechanisches Verbundgetriebe ausgebildet ist. Das Getriebe besteht aus einem
Strömungswandler, dessen Pumpenrad von einem Motor angetrieben ist und dessen Turbinenrad
über hintereinandergeschaltete Planetenrädergetriebe mit einer Abtriebswelle des
Getriebes verbunden ist. Dem Strömunaswandler ist eine überbrückun- kuDDlu.iie
C es - -
zugeordnet, durch die der Strömungswandler umgangen werden kann,
so daß dann der Motor die Planetenrädergetriebe unmittelbar antreibt. Den Planetenrädergetrieben
sind durch Flüssigkeitsservomotoren betätigte Gangschalteinrichtungen. in Form von
Kupplungen oder Bremsen zugeordnet.
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Die mit Druckflüssigkeit arbeitende Steueranlage enthält unter anderem
Druckflüssigkeitspur.ipen und ein Druckregelventil zur Einregelung eines Netzdruckes,
ein willkürlich einstellbares Wählventil zum Einstellen verschiedener Antriebsbereiche,
Umschaltventile, die in entgegengesetzter Richtung von motordrosselabhängigen bzw.
fahrgeschwindigkeitsabhängigen Drücken beaufschlagt sind und die Betätigung der
Gangschalteinrichtungen bewirken, ferner Steuerventile für den Strömungswandler,
ein überbrükkungskupplungsventil, ein überbrückungsluappluings-Absperrventil 465
und ein Druckanstieg-Steuerventil 640.
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. Das überbrückungskupplungs-Absperrventil 465, das die überbrückungskupplung
während jedes Gangwechsels ausrückt, hat einen Ventilschieber 466 mit zwei Steuerbunden
a und b gleichen Durchmessers, die in einer Ventilbohrung 467 gleiten. In
der dargestellten, normaler-weise eingenommenen Offenlage sind Leitungen
395 und 90 für die Betätigung der überbrückungskupplung zwischen den
beiden Steuerbunden a und b miteinander verbunden. Die Leitun-
395 ist an die nicht dargestellte Druckquelle anschließbar. Eine Auslaßöffnung
468 für die Leitun- 90 ist durch den Steuerbund 466 a abgesDcrrt. Eine am
einen Ende der Ventilbohrung 467 angeordnete Feder 471 drückt den Ventilschieber
466 in die Offenlage. Ein Stift 472 am Ventilgehäuse begrenzt das Zusammendrücken
der Feder 4 71. Eine Netzdruck führende Leitung 340 ist an das andere Ende der Ventilbohrung
467 angeschlossen, und neben dem Steuerbund 466 b mündet eine ZweifT-leitung
476 von einer zu den Gangschalteinrichtungen führenden Leitung 425 in die Ventilbohrung
467. Innerhalb des Ventilkörpers sind die Leitungen 340 und 476 ferner durch eine
Öffnung 424 verbunden. Die Druckflüssigkeit aus der Netzleitung 340 tritt unter
dem Ventilschieber 466 ein und wirkt auf die Unterseite des Steuerbundes 466
b. Der Steuerschieber 466 wird durch einen Zapfen 478 in
Ab-
stand vom Boden der Ventilbohrung 467 gehalten. In der Schließlage des
Ventils strömt die Flüssigkeit durch die öffnung 424 und in der Offenlage üb-.r
die Ventilbohrung 467 durch die Zweigleitung 476 zur Gangwechselleitung 425. Die
Gangwechselleitung 425 ist mit dem die Feder 471 enthaltendeu Bereich der Ventilbohrung
467 des überbrükkungskupplungs-Absperrventils 465 über eine Drosselstelle 481- verbunden,
um dieses zu steuern.
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Das überbrückungskupplungs-Absperrventil 465
ist normalerweise
in der Offenlage und gestattet darm einen Flüssigkeitsstrom von überbrückungskupplungsventil
und der gesteuerten Leitung 395 zur Leitung 90 und zur überbrückungskupphing
infolge der Wirkung der Feder 471 und der sich ausgleichenden, gegeneinandergerichteten
Drücke aus der Netzleitung 340 und der Gangwechselleitung 425 an den Stirnseiten
des Ventilschiebers 466. Jedesm. al wenn Flüssigkeit durch die Gangwechselleitung
425 bei einem Gangwechsel fließt, um einen der Servomotoren der Gangschalteinrichtungen
zu füllen, entsteht eine Druckdifferenz zwischen der durch die Öffnung 424 fließenden
Flüssigkeit aus der Netzleitung 340, die auf die Stirnseite des Steuerbutides 466
b wirkt, und der auf die Stirnseite des Steuerbundes 466 a wirkenden Flüssigkeit
aus der Gangwechselleitung 425. Der höhere Druck aus der Netzleitung 340 hebt den
Ventilschieber 466 gegen die Feder 471 an, und. die Leitung 90 wird mit der
Auslaßöffnung 468 verbunden, während die Leitung 395
abgesperrt wird. Bei
einer übermäßigen Druckdifferenz zwischen dem Netzdruck und dem Druck in der Gangwechselleitung
425 wird der Ventilschieber 466 weiter nach oben bewegt, um diese beiden Leitungen
über die Zweigleitung 476 kurzzeitig zu verbinden, um die Druckdifferenz zu verringern.
Der den Servomotoren zugeführte normale Netzdruck wird also während des Umschaltvorganges
abgesenkt, bis der Servomotor im wesentlichen gefüllt ist und der schnelle Flüssigkeitsstrom
aufhört. Der Zeitpunkt des Wirksamwerdens des Servomotors, bei dem der Druck ansteigt
und die überbrückungskupplung eingerückt wird, wird von der Kraft der Feder 471
gesteuert. Nimmt der Flüssigkeitsstrom ab, so fällt die Druckdifferenz, und bei
Erreichen eines bestimmten niedrigen Wertes öffnet die Feder 471 das überbrückungskupplungs-Absperrventil
A65. Der Zustrom von der Gangwechselleitung 425 zur Federkaminer ist
durch die Drosselstelle 451 gedrosselt, wodurch die Ventilschieberbewegung gedämpft
wird. Wenn das überbrückungsventil öffnet, wird das überbrückungskupplungs -Absperrventil
465 normalerweise in der gezeichneten Offenlage sein, um die überbrückungskupplung
einzurücken. Es wird jedoch bei jedem Gangwechsel geschlossen, um die überbrückungskupplung
auszurücken. Die überbrükkungskupplung kann willkürlich vorn Fahrer ausgerückt werden,
indem ein beispielsweise magnetisch betätigtes Ventil 483 geöffnet wird, um die
Federkammer am Ende der Ventilbohrung 467 mit einer Auslaßöffnung 484 zu verbinden.
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Das Druckanstieg-Steuerventil 640 regelt den Druck in der Gangwechselleitung
425 von einem anfänglich niedrigen Wert auf einen Endwert, der dem Netzdruck gleich
ist, und zwar allmählich ansteigend während jeder Betätigung einer der einen Gangwechsel
bewirkenden Einrichtungen. Es beeinflußt
aber nicht den Druck, der
über die Leitung 90 der überbrückungskupplung zugeführt wird. In einer e
"eschlossenen Ventilbohrung 642 sind ein verschiebbares Ventilglied 641 und ein
Regelkolben 644 angeordnet. Eine am einen Ende der Ventilbohrung 642 angeordnete
Druckfeder 643 (dieses Ende bildet eine Kammer642a) belastet den Regelkolben644
und das Ventilglied 641 in Richtung auf das andere Ende der Ventilbohrung 642. Ein
Anschlag 645 begrenzt die Bewegung des Regelkolbens 644 nach links und verhindert
ein übermäßiges Zusammendrücken der Druckfeder 643. Das Ventilglied 641 hat eine
eine Kammer 646 bildende zentrale Ausnehmung zur Aufnahme einer Druckfeder 647,
durch die eine kleine, den Regelkolben 644 und das Ventilglied 641 auseinanderdrückende
Kraft ausgeübt wird.
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In der gezeichneten Normallage des Druckanstieg-Steuerventils 640
wird, wenn der Druck in der Gangwechselleitung 425 durch das Füllen eines Servomotors,
und den Abstrom durch die öffnung 424 am überbrückungskupplungsabsperrventil 465
abgesenkt ist, letzteres betätigt, um die Zufuhr von Druckflüssigkeit vom überbrückungskupplungsventil
über die Leitung 395 zur Leitung 90 abzusperren.
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Wird die Leitung 90 entlastet, um die überbrükkungskupplung
auszurücken, so wird die die Druckfeder 643 enthaltende Kammer 642 a entlastet,
um das Druckanstieg-Steuerventil 640 vorzubereiten. Der ver--ingerte Druck aus der
Gangwechselleitung 425 wird dem anderen Ende der Ventilbohrung 642 zugeleitet und
bewegt das Ventilglied 641 und den Regelkolben t' C, aemeinsam gegen die Druckfeder
643 gerade so weit, daß Flüssigkeit durch eine Auslaßöffnung 648 entweichen
kann, so daß ein anfangs kleiner Druck ein-eregelt wird. Gleichzeitig tritt Flüssigkeit
durch eine Drosselstelle 649 im Boden des Ventilgliedes 641. in die im wesentlichen
gefüllte Kammer 646 zwischen dem Ventilglied 641 und dem Regelkolben 644-, so daß
dort der Druck etwa auf den in der Gangwechselleitung 425 herrschenden Druck erhöht
,#vird, worauf die Druckfeder 647 beginnt, den Regelkolben 644 und das Ventilglied
641 voneinander fortzubewegen. Hierdurch wird die Vorspannung der Druckfeder 641
erhöht, da die Gesamtlänge der Ventilschieber-Regelkolbeneinheit vergrößert wird.
Die Drackieder 643 wird somit fortschreitend mehr zusammengedrückt und die von ihr
ausgeübte Kraft erhöht. Die Größe der Drosselstelle 649 bestimmt die Geschwindigkeit,
mit der sich das Ventilglied 641 b bl und der Regelkolben 644 voneinander
fortbewegen und damit die Geschwindigkeit des Druckanstiegs in der von der Gangwechselleitung
425 versorgten Einrichtung. Bei steigendem Druck in der Gangwechselleitung 425 infolge
der Trennung des Ventilgliedes 641 vom Regelkolben 644 fährt schließlich der Regelkolben
644 gegen den Anschlag 645 an, wobei dann etwa der maximal vom Druckanstieg-Steuerventil
640 eingeregelte Druck erreicht wird. Dann bewegt die Kraft der Druckfeder 647 das
Ventilglied 641, um die Auslaßöffnung zu schließen. Die Druckfeder 647 übt eine
kleine Kraft aus, so daß das Ventilglied 641 schließt, wenn der Regelkolben 644
ge-en den Anschlao, anfährt, und der Druck in der k C C
ammer 646 erreicht
einen etwas unter dem niedrigsten in der Gangwecbselleitung 425 eingeregelten Druck
liegenden Wert. Dieser Wert wird niedriger als der kleinste Netzdruck gewählt, aber
ausreichend hoch, um die betätigten Einrichtungen während des ansteigenden Teils
der Druckkurve voll einrücken zu können. Danach steigt der Druck in der Gangwechselleitung
425 schnell auf den Netzdruck an.
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Solange der Druck in der Gangwechselleitung 425 geregelt wird und
damit an der Auslaßöffnung 648 Flüssigkeit abströmt, wird an der öff-nung 424 des
überbrückungskupplungs-Absperrventils 465 ein Druckabfall herrschen, der
dieses Ventil in der Schließlage hält. Sobald das Ventilglied641 schließt und der
Servomotor während des Druckanstiegs gefüllt und betätigt ist, gleicht sich der
Druck in den Leitungen340 und 425 aus, wodurch das öffnen des überbrückungskupplungs-Absperrventils465
gestattet und das Einrücken der Überbrückungskupplung ermöglicht wird.
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Schließt das Ventilglied641 und ist der Servomotor gefüllt, so hört
der Flüssigkeitsstrom in der Gangwechselleitung 425 auf, und das überbrückungskupplungs-Absperrventil
465 öffnet, um von der Leitung 395 Flüssigkeit zur Leitung 90 und
damit zur überbrückungskupplung zu leiten. Dann gleicht der Druck in der Leitung
90, die an die Kammer 642 a
des Druckanstieg-Steuerventils 640 am linken
Ende angeschlossen ist, den Druck aus der Gangwechselleitung 425 am anderen Ende
der Ventilbohrung 642 aus, und die Druckfeder 643 bewegt den Regelkolben 644 gegen
das Ventilglied 641, wobei die zwischeu ihnen befindliche Flüssigkeit durch die
Drosselstelle 649 abströmt. Es kann bei einigen Gangwechseln, die ein schnelles
Einrücken erfordern, zweckmäßig sein, das Druckanstieg-Steuerventil 640 unwirksam
zu machen. Hierzu ist eine Leitung 170,
die von dem betreffenden Umschaltventil
kommt, über ein Rückschlagventil 639 an die Ventilbohrung 642 im Bereich
der Kammer 646 zwischen dem Ventilglied 641 und dem Regelkolben 644 angeschlossen.
Das Rückschlagventil 639 verhindert bei normalem Betrieb, das Druckanstieg-Steuerventil
640 bei anderen Gangwechseln den Abstrom von Flüssigkeit aus der Kammer 646. Schlitze
638 im Ventilglied 641 sichern die Verbindung der Leitung 170 mit
der Kammer 646, wenn das Ventilglied 641 in der Schließlage ist.