DE1275881B - Steuervorrichtung zum selbsttaetigen Umschalten von Wechselgetrieben, insbesondere in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B60k

Deutsche Kl.: 63 c - 20/30

Nummer: 1275 881

Aktenzeichen: P 12 75 881.5-21 (B 68853)

Anmeldetag: 15. September 1962

Auslegetag: 22. August 1968

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum selbsttätigen Umschalten von Wechselgetrieben, insbesondere in Kraftfahrzeugen, die einer mittels einer Drosselklappe steuerbaren Antriebsmaschine nachgeschaltet sind.

Die Erfindung geht aus von einem bekannten Wechselgetriebe mit Steuervorrichtung (USA.-Patentschrift 2 971 405), das im wesentlichen zusammengesetzt ist aus einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle, einem die Antriebs- und Abtriebswelle verbin- denden Planetenrädergetriebe, aus Schaltkupplungen, Schaltbremsen und wenigstens einer Freilaufbremse, die einem Glied des Planetenrädergetriebes nur Drehung in einer Richtung gestattet für die Umschaltung des Planetenrädergetriebes auf verschiedene Gangstufen, wobei die Vorwärtsgänge untereinander so mittels einer Schaltkupplung, einer Schaltbremse und der Freilaufbremse umgeschaltet werden können, daß bei eingerückter Schaltkupplung und gelöster Schaltbremse ein schneller oder großer Vorwärtsgang, bei gelöster Schaltkupplung und angezogener Schaltbremse ein mittlerer Vorwärtsgang und bei gelöster Schaltkupplung und gelöster Schaltbremse ein langsamer oder kleiner Vorwärtsgang mittels der Freilaufbremse bei einem Kraftfluß nur in Richtung von der Antriebsmaschine zur Abtriebswelle wirksam ist, ferner aus strömungsmittelbetätigten Servomotoren für die Schaltkupplungen und Schaltbremsen, wobei die Servomotoren über zwei durch Drucksignale gesteuerte, mit KoI-ben und Gegenfeder versehene Schaltventile mit Strömungsmittel versorgt werden, von denen das erste Schaltventil von der Fahrgeschwindigkeit her so gesteuert wird, daß es bei höherer Fahrgeschwindigkeit das Anziehen sowie bei niedrigerer Fahrgeschwindigkeit das Lösen der einen Schaltbremse bewirkt, und das zweite Schaltventil von der Fahrgeschwindigkeit und dem Drosselklappenöffnungsquerschnitt her so gesteuert wird, daß es bei überwiegendem Einfluß der Drosselklappenöffnung die eine Schaltkupplung löst und bei überwiegendem Einfluß der Fahrgeschwindigkeit die eine Schaltbremse ohne Rücksicht auf den Zustand des ersten Schaltventils zusammen mit dem Einrücken der einen Schaltkupplung löst.

Bei einem derartigen Wechselgetriebe, das drei Vorwärtsgänge aufweist, können sich bei im wesentlichen geschlossener Drossel Schaltstöße beim Herunterschalten ergeben. Wenn beispielsweise ein mit einem solchen Wechselgetriebe ausgestattetes Kraftfahrzeug mit geschlossener Drossel aus hoher Geschwindigkeit ausrollt, schaltet das Wechsel-Steuervorrichtung zum selbsttätigen Umschalten
von Wechselgetrieben, insbesondere in
Kraftfahrzeugen

Anmelder:

Borg-Warner Corporation, Chicago, JIl.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,

2000 Hamburg, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:

John S. Ivey, Muncie, Ind. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. September 1961
(138 858)

getriebe bei Unterschreiten einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit vom großen (dritten) in den mittleren (zweiten) Vorwärtsgang. Dabei muß, da die Drossel geschlossen ist, die Antriebsmaschine durch die kinetische Energie des Fahrzeuges auf eine höhere Drehzahl beschleunigt werden, und dieser Vorgang macht sich als Schaltstoß, d. h. als stoßartige Bremsung bemerkbar. Beim weiteren Ausrollen des Fahrzeuges verläßt das Wechselgetriebe infolge Lösens auch der erwähnten Schaltbremse den mittleren (zweiten) Vorwärtsgang und geht in den Zustand über, in dem bei Kraftfluß von der Antriebsmaschine zur Abtriebswelle der kleine (erste) Vorwärtsgang wirksam wird. Da jedoch beim erwähnten Ausrollen der Kraftfluß durch das Wechselgetriebe umgekehrt gerichtet ist, tritt bei diesem Übergang jedoch kein Schaltstoß auf, weil dabei die Freilaufbremse für das eine Glied des Planetenrädergetriebes überholt wird und das Fahrzeug im Freilauf rollt, bis wieder Gas gegeben wird, und erst dadurch der kleine (erste) Vorwärtsgang wirksam wird.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Steuervorrichtung der beschriebenen Art derart zu verbessern, daß die erwähnten Schaltstöße vermieden werden, ohne die Arbeitsweise zu beeinträchtigen.

Durch die britische Patentschrift 796 777 ist eine Steuervorrichtung für selbsttätiges Umschalten eines Wechselgetriebes bekannt, bei der zur Vermeidung

809 597/258

Es besteht im wesentlichen aus einer Antriebswelle 11, einer Abtriebswelle 12, einer ersten Zwischenwelle 13 und einer zweiten Zwischenwelle 14, die alle koaxial zueinander ausgerichtet sind. Außerdem 5 weist das Wechselgetriebe 10 eine hydrodynamischen Drehmomentwandler 15, ein Planetenrädergetriebe 16, eine vordere Schaltkupplung 17, eine hintere Schaltkupplung 18, eine vordere Schaltbremse 19, eine hintere Schaltbremse 20 und eine Freilauf-

schenwellel3 verbunden ist, und der Umlenkkranz 24 ist über eine Freilaufbremse 25 mit dem Gehäuse 26 verbunden.

Das Planetenrädergetriebe 16 besteht aus einem ersten Sonnenrad 30, einem zweiten Sonnenrad 31 und mehreren breiten Planetenrädern 32, mehreren schmalen Planetenrädern 33, einem Planetenradträger 34 und einem äußeren, innenverzahnten Zahn

starker Schaltstöße dafür gesorgt ist, daß beim
Schalten in keinem Fall eine Gangstufe übersprungen
werden kann. Bei dieser bekannten Ausbildung kann
z. B. unter bestimmten Bedingungen ein Schaltsignal
zum unmittelbaren Umschalten vom vierten in den
zweiten Gang gegeben werden. Um die Drehzahl der
Antriebsmaschine und der umlaufenden Getriebeteile an den großen Übersetzungssprung anzupassen,
wird kurzzeitig in diesem Gangwechsel der dazwischenliegende dritte Gang eingeschaltet. Dies war io bremse 21 auf.

bislang der für richtig gehaltene Weg, um Schalt- Der Drehmomentwandler 15 besteht aus einem

stoße beim Herabschalten zu vermeiden. Pumpenrad 22, einem angetriebenen Laufrad 23

Im Gegensatz dazu wird nach der Erfindung die (Turbinenrad) und einem Umlenkkranz 24 (Leitrad), gestellte Aufgabe durch die Schaffung einer an eine Das Pumpenrad 22 ist so angeschlossen, daß es von bestimmte Wechselgetriebebauart angepaßten Steuer- 15 der Antriebswelle 11 angetrieben wird; das Laufrad vorrichtung gelöst, durch die beim Ausrollen mit im 23 ist so angeschlossen, daß es mit der ersten Zwiwesentlichen geschlossener Drosselklappe direkt vom
großen in den Schaltmittelzustand für kleinen Gang,
bei teilweise oder ganz geöffneter Drosselklappe dagegen vom großen Gang in den mittleren Gang her- 20
untergeschaltet wird.

Diese Arbeitsweise wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die wirksamen Kolbenflächen und die Federkonstanten der Gegenfedern der beiden

Schaltventile so aufeinander abgestimmt sind, daß 25 kranz 35. Die schmalen Planetenräder 33 kämmen bei im wesentlichen geschlossener Drosselklappen- mit dem Sonnenrad 30 und den breiten Planetenöffnung und abnehmender Fahrgeschwindigkeit zu- rädern 32, während die breiten Planetenräder 32 mit erst das erste Schaltventil und danach das zweite dem zweiten Sonnenrad 31 und dem Zahnkranz 35 Schaltventil in die der kleineren Fahrgeschwindig- kämmen. Das erste Sonnenrad 30 ist mit der zweiten keit zugeordnete Schaltstellung umgeschaltet wird, 30 Zwischenwelle 14 und der Zahnkranz 35 mit der wobei sich ein Übergang vom direkten Gang zum Abtriebswelle 12 verbunden.

kleinen Vorwärtsgang ohne dazwischen erfolgende Die vordere Kupplung 17 besteht aus einem strö-

Einschaltung anderer Gangstufen ergibt. mungsmitteldruckbetätigten Servomotor 40, der unter

Nach einem zweckmäßigen, die Erfindung weiter- Druck einkuppelt, einem äußeren Mantel 41, einer bildenden Merkmal und ferner ausgehend von der 35 inneren Nabe 42 und mehreren schichtartig angeordeingangs erwähnten, bekannten Steuervorrichtung, neten Reibscheiben 43. Der äußere Mantel 41 ist mit die einen wahlweisen Betrieb in einem bestimmten der ersten Zwischenwelle 13, die innere Nabe 42 mit Gang oder in einem selbsttätig schaltenden, mehrere der zweiten Zwischenwelle 14 verbunden, oder alle Vorwärtsgänge umfassenden Bereich er- Die hintere Kupplung 18 besteht aus einem strö-

möglicht, werden, um ein zu häufiges Schalten des 40 mungsmitteldruckbetätigten Servomotor44, der unter zweiten Schaltventils zu verhindern, die Schaltpunkte Druck einkuppelt, einem äußeren Mantel 45, einer des zweiten Schaltventils beim Herauf- und Her- inneren Nabe 46 und mehreren schichtartig angeordunterschalten dadurch auseinandergelegt, daß zwi- neten Reibscheiben 47. Die innere Nabe 46 ist mit sehen der Wand der Ventilbohrung und einem von dem äußeren Mantel 41 der vorderen Kupplung 17 Stegen verschiedener Wirkflächen begrenzten Ab- 45 und der äußere Mantel 45 mit dem zweiten Sonnenschnitt des Kolbens ein Arbeitsraum gebildet ist, an rad 31 des Planetenrädergetriebes 16 verbunden, den zwei Strömungsmittelleitungen angeschlossen Die vordere Bremse 19 besitzt ein Bremsband 50,

sind, von denen bei Betrieb in einem selbsttätig welches mit dem äußeren Mantel 45 der hinteren schaltenden Bereich die eine Leitung einen im we- Kupplung 18 zwecks Anhalten des zweiten Sonnensentlichen konstanten Hauptdruck und die andere 50 rades 31 zusammenwirken kann, sowie einen strö-Leitung einen kleineren Drosseldruck aufweist, der mungsmitteldruckbetätigten Servomotor 51 (F i g. 1) von der Stellung der Drosselklappe abhängig ist, wo- zur Betätigung der Bremse 19. Der Servomotor 51 bei die Anschlußstellen so in der Wand der Ventil- ist in zwei Hohlräume unterteilt, und zwar einen bohrung angeordnet sind, daß der Arbeitsraum in Hohlraum 51α für das Anziehen und einen Hohlder einen Schaltstellung des zweiten Schaltventils mit 55 raum 51 b für das Lösen der Bremse 19, wobei diese der einen Leitung und in der anderen Schaltstellung beiden Hohlräume durch einen auf das Bremsband mit der anderen Leitung verbunden ist. 50 einwirkenden beweglichen Kolben 52 voneinander

In den Zeichnungen ist ein nachfolgend beschrie- getrennt sind.

benes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die hintere Bremse 20 enthält ein Bremsband 55,

Fig. 1 ist eine schematische Gesamtdarstellung 60 das mit einer Bremstrommel 56 zusammenwirkt, und

der hydraulischen Steuervorrichtung, und einen strömungsmitteldruckbetätigten Servomotor 57

F i g. 2 ist ein schematischer Anlageplan der Fig. 2A, 2B, 2C und 2D, welche die Steuervorrichtung vergrößert mit ihren Einzelheiten zeigen.

Das Wechselgetriebe, mit dem zusammen die 65 triebsverhältnissen mit Hilfe der Bremse 20 anzu-Steuervorrichtung verwendet werden kann, ist mit halten,
seinen Druckmittelanschlüssen schematisch in
Fig.2A gezeigt und allgemein mit 10 bezeichnet.

(F i g. 1) für das Anziehen der Bremse. Die Trommel 56 ist mit dem Planetenradträger 34 verbunden und hat die Aufgabe, den Träger 34 bei bestimmten An-

Die Freilaufbremse 21 ist zwischen dem Planetenradträger 34 und dem Getriebegehäuse 26 wirksam

und hält den Träger 34 beim normalen Anfahren mit langsamer Geschwindigkeit an.

Die Getriebeeinrichtung 10 besitzt drei Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang sowie eine neutrale Stellung, in der alle Bremsen und Kupplungen gelöst sind.

Der erste oder kleine Vorwärtsgang wird durch Zusammenwirken der vorderen Kupplung 17 mit der Freilaufbremse 21 eingestellt. In diesem Zustand wird das Antriebsdrehmoment von der Antriebsmaschine (nicht gezeigt) auf die Antriebswelle 11 und über den Drehmomentenwandler 15, die erste Zwischenwelle 13, die eingekuppelte Kupplung 17 und die zweite Zwischenwelle 14 auf das erste Sonnenrad 30 übertragen. Die Freilaufbremse 21 hält den Planetenradträger 34 fest, so daß er als Reaktionselement für das Planetengetriebe dient, und der Zahnkranz 35 und die damit verbundene Abtriebswelle 12 werden über die Planetenräder 32 und 33 angetrieben.

Ein nachfolgendes Aufwärtsschalten in den zweiten oder mittleren Vorwärtsgang wird durch zusätzliche Betätigung der vorderen Bremse 19 erreicht. Das Drehmoment wird wieder über die Kupplung 17 und das erste Sonnenrad 30 übertragen, die angezogene Bremse 19 hält jedoch jetzt das zweite Sonnenrad 31 fest, so daß es als Reaktionselement für das Planetengetriebe dient. In diesem Zustand wird die Freilaufbremse 21 überholt, und der Zahnkranz 35 wird zusammen mit der Abtriebswelle 12 mit einer mittleren Geschwindigkeit über die Planetenräder 32 und 33 angetrieben.

Ein weiteres Heraufschalten in den dritten oder direkten Vorwärtsgang wird durch Lösen der vorderen Bremse 19 und Einkuppeln der hinteren Kupplung 18 erreicht. In diesem Zustand wird das Antriebsdrehmoment auf das erste Sonnenrad 30 und außerdem durch die eingekuppelte hintere Kupplung 18 auf das zweite Sonnenrad 31 übertragen. Die eingekuppelten Kupplungen 17 und 18 verriegeln die beiden Sonnenräder 30 und 31 miteinander, so daß der Getriebesatz 16 als Ganzes umläuft und ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 oder ein direkter Antrieb erreicht wird.

Der Rückwärtsgang wird durch Auskuppeln der vorderen Kupplung 17, Einkuppeln der hinteren Kupplung 18 und Anziehen der hinteren Bremse 20 eingeschaltet. In diesem Zustand wird das Antriebsdrehmoment von der Antriebsmaschine über den Drehmomentwandler 15, die Zwischenwelle 13, den äußeren Mantel 41 der vorderen Kupplung 17 und die eingekuppelte hintere Kupplung 18 auf das zweite Sonnenrad 31 übertragen. Die hintere Bremse 20 hält den Planetenradträger 34 fest, so daß er als Reaktionselement für das Planetengetriebe 16 dient. Das über das zweite Sonnenrad 31 herangeführte Vorwärtsdrehmoment wird über die breiten Planetenräder 32 übertragen, so daß der Zahnkranz 35 und die Abtriebswelle 12 mit entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben werden.

Zusätzlich zu den beschriebenen Fahrgängen kann noch ein kleiner Vorwärtsgang (L) von Hand gewählt werden, und zwar durch Einkuppeln der vorderen Kupplung 17 und Anziehen der hinteren Bremse 20. Die hintere Kupplung 18 und die vordere Bremse 19 werden gelöst. In diesem Zustand hält die hintere Bremse 20 den Planetenradträger 34 fest, so daß er als Reaktionselement für das Getriebe 16 dient. Der Vorwärtsantrieb bei niedriger Geschwindigkeit wird dann in derselben Weise erreicht wie beim ersten Gang durch das Festhalten des Trägers 34 mit der Freilaufbremse 21, abgesehen davon, daß die Aufwärtsschaltungen in die höheren Gänge nicht durchführbar sind, wenn nicht der von Hand zu betätigende Wählhebel in eine Stellung bewegt worden ist, in der die normalen Fahrgänge geschaltet werden können.

ίο In der folgenden Tabelle 1 sind die beschriebenen Zustände der Schaltelemente bei den einzelnen Gängen in übersichtlicher Form zusammengestellt. Mit χ ist jeweils der eingekuppelte bzw. angezogene Zustand gekennzeichnet.

Tabelle 1

Gänge

zo Schaltelement R

Vordere
Kupplung 17

Hintere
Kupplung 18

Vordere Bremse 19
Hintere Bremse 20

Die hydraulische Steuervorrichtung für das Getriebe nach Fig. 2A ist in Fig. 1 schematisch dargestellt und in den Fig. 2B, 2C und 2D im einzelnen gezeigt. Die Steuervorrichtung als Ganzes ist durch das Bezugszeichen 100 bezeichnet. Sie enthält eine vordere Pumpe 101, die von der Antriebswelle 11 über das Pumpenrad 22 angetrieben wird. Im Inneren des Getriebegehäuses 26 ist am Boden eine Wanne 103 gebildet, die die Betriebsflüssigkeit für die Steuervorrichtung 100 enthält.

Die hydraulische Steuervorrichtung enthält neben dem hydraulisch in sie einbezogenen Drehmomentwandler 15 folgende Ventile:

104 primäres Regelventil,

105 sekundäres Regelventil,

106 Wählventil, von Hand einstellbar,
107 Abwärtsschaltventil,

108 Drosselventil,

109 Drosselmodulationsventil,

110 Rückwärtsgang-Sperrventil,

111 Kugelrückschlagventil,
112 Reglerventil,

113 Strömungsmittel-Drosselventil,

114 Dl- und Z>2-Steuerventil,

115 1-2-Schaltventil,

116 2-3-Schaltventil.
55

Sobald die Antriebsmaschine die Antriebswelle 11 dreht, zieht die vordere Pumpe 101 (Fig. 2B) durch die Saugleitung 120 Flüssigkeit aus der Wanne 103 und fördert sie unter Druck in die Leitung 121. Die Flüssigkeit in der Leitung 121 wird einer Öffnung in dem primären Regelventil 104 zugeführt und außerdem durch ein vorderes Pumpen-Rückschlagventil 122 in eine Leitung 123 gefördert. Die Leitung 123 wird als Hauptdruckleitung bezeichnet und dient zur Heranführung von Arbeitsdruck zu den übrigen Teilen der Steueranlage 100.

Wenn die Abtriebswelle 12 sich oberhalb einer bestimmten Drehzahl in Vorwärtsrichtung dreht,

saugt auch die hintere Pumpe 102 durch eine Leitung

124 Flüssigkeit aus der Wanne 103 an und fördert sie mit Druck in eine Leitung 125. Aus der Leitung

125 kann das Strömungsmittel durch ein Rückschlagventil 126 in die Hauptdruckleitung 123 übertreten.

Das primäre Regelventil 104 regelt den Hauptdruck in der Leitung 123 für verschiedene Betriebsbedingungen der Übertragung. Ein Teil der zum prider vorderen Bremse 19 bewirkenden Hohlraum 51 & des Servomotors 51 verbunden.

Das D1- und D 2-Steuerventil 114 ist durch eine Leitung 144 mit dem linken Ende des 1-2-Schaltventils 115 verbunden. Das 1-2-Schaltventil 115 ist außerdem durch eine Leitung 145 mit dem Servomotor 57 für die hintere Bremse 20, durch eine Leitung 146 mit dem das Anziehen der vorderen Bremse 19 bewirkenden Hohlraum 51a des Servomotors 51

mären Regelventil 104 geleiteten Flüssigkeit wird in io und durch eine Leitung 147 mit dem 2-3-Schaltventil eine Leitung 127 abgegeben, um den Drehmoment- 116 verbunden. Das 1-2-Schaltventil 115 besitzt auch wandler 15 zu versorgen. Der in dem Wandler 15 herrschende Druck wird durch das an die Leitung 127 angeschlossene sekundäre Regelventil 105 geregelt. Aus dem Wandler 15 strömt die Flüssigkeit 15 durch ein Rückschlagventil 128 zurück in die Wanne 103.

Der Hauptdruck gelangt über die Leitung 123 an das von Hand zu betätigende Wählventil 106 (Fig. 2C) und kann mittels dieses Ventils durch mehrere Leitungen zu anderen Ventilen und hydraulischen Servomotoren der Steuervorrichtung geleitet werden.

An das Kugelrückschlagventil 111 und das 1-2-Schaltventil 115 (Fig. 2D) ist eine Leitung 129 angeschlossen. An das Kugelrückschlagventil 111 ist ferner eine Leitung 130 so angeschlossen, daß das unter Druck stehende Strömungsmittel durch diese Leitung 130 zum Servomotor 40 der vorderen Kupplung 17 und zum Reglerventil 112 gelangt (F i g. 2A). Das Wählventil 106 ist außerdem durch eine Leitung 131 mit dem 2-3-Schaltventil 116, durch eine Leitung 132 mit dem Dl- und D 2-Steuerventil 114, durch eine Leitung 133 mit dem 1-2-Schaltventil 115

und durch eine Leitung 134 mit dem Rückwärts- 35 Öffnung 165 über eine Einschnürung 172 an die gang-Sperrventil 110 verbunden. Leitung 131, die Öffnung 167 an die Leitung 147, die

Das Abwärtsschaltventil 107 ist durch eine Lei- Öffnung 168 an die Leitung 136 und die Öffnung 170 tang 135 und über hiervon abzweigende Leitungen an die Drosseldruckleitung 135 angeschlossen. Die mit dem Drosselventil 108, dem Drosselmodulations- öffnung 166 ist durch eine Zweigleitung 173 mit der ventil 109, dem rechten Ende des 2-3-Schaltventils 40 Drosseldruckleitung 135 verbunden. 116 und dem linken Ende des primären Regelventils Im folgenden werden die sich bei automatischem

104 verbunden. Das Abwärtsschaltventil 107 ist ferner durch eine Leitung 136 mit dem 1-2-Schaltventil 115 und dem 2-3-Schaltventil 116 verbunden.

Das Drosselventil 108 ist durch eine Leitung 137 mit dem Drosselmodulationsventil 109 verbunden, das seinerseits durch eine Leitung 138 mit dem rechten Ende des primären Regelventils 104 verbunden ist. Die Leitung 135 wird als Drosseldruckleitung und die Leitung 138 als Drosselmodulationsdruckleitung bezeichnet.

Das Drosselmodulationsventil 109 ist ferner durch eine Leitung 139 mit dem Reglerventil 112, dem Rückwärtsgang-Sperrventil 110, dem Strömungsmittel-Drosselventil 113, dem Dl- und D2-Steuer- 55 Iationsventil 109 haben die Aufgabe, Drücke zu erventil 114 und dem 2-3-Schaltventil 116 verbunden.- zeugen, die ein Maß für die Stellung des Gaspedals, Die Leitung 139 wird vom Reglerventil 112- mit unter Druck stehender Flüssigkeit gefüllt.-J3er Druck in der Leitung 139 steigt unmittelbar mit der Drehzahl der Abtriebswelle 12 an; dieser Druck wird als 60 Reglerdruck bezeichnet.

Das Rückwärtsgang-Sperrventil 110 ist durch eine Leitung 140 mit dem Kugelriickschlagventil 111 und durch eine Leitung 141 mit dem 2-3-Schaltventil 116

Strömungsmittel-Drosselventil 113 eine Leitung oder einen Kanal 148, der zwei Öffnungen an der die verschieblichen Ventilkörper aufnehmenden Bohrung miteinander verbindet.

Das 2-3-Schaltventil 116 (Fig. 2D) besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 150, das mit einer abgestuften, in Längsrichtung verlaufenden zylindrischen Bohrung 151 versehen ist, einem Ventilkolben 152, einem Ventilgehäuseverschluß 153 und einer Feder 154, die mit Druckvorspannung zwischen dem Ventilkolben 152 und dem Gehäuseverschluß 153 angeordnet ist. Der Ventilkolben 152 ist mit den Stegen 155,156,157 und 158 ausgestattet. Zwischen den Stegen befinden sich die ringförmigen Nuten 159, 160 und 161. Der Steg 155 des Ventilkolbens 152 hat einen etwas größeren Durchmesser als die Stege 156 und 157, die gleiche Durchmesser aufweisen, und der Steg 158 hat einen etwas geringeren Durchmesser als der Steg 157.

Das Gehäuse 150 ist mit Öffnungen 162,163,164, 165,166,167,168,169 und 170 versehen. Die Öffnung 162 ist an die Reglerdruckleitung 139, die Öffnung 163 an die Leitung 141, die Öffnung 164 über eine Einschnürung 171 an die Leitung 142, die

Betrieb ergebenden Funktionen der bisher genannten Teile nur so weit beschrieben, wie es für das Verständnis der Erfindung nötig ist.

Das Reglerventil 112 erzeugt in der Leitung 139 einen Druck, der ein Maß für die Drehzahl der Abtriebswelle 12, d. h. ein Maß für die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges ist und hier Reglerdruck genannt wird. Der Reglerdruck ist naturgemäß stets kleiner als der im wesentlichen konstante Hauptdruck in der Leitung 123.

Das Abwärtsschaltventil 107, das über dessen Kolben in seiner Federvorspannung vom Gaspedal gesteuerte Drosselventil 108 und das Drosselmodu-

verbunden. Das
ist durch eine Leitung 142 mit dem 2-3-Schaltventil und dem Servomotor 44 der hinteren Kupplung und durch eine Leitung 143 mit dem das Lösen

d. h. der Stellung der Drosselklappe der Antriebsmaschine sind und in die Schaltautomatik so eingreifen, daß die Schaltpunkte in Abhängigkeit von diesen Drücken nach höheren oder niedrigeren Drehzahlen verschoben werden, so daß beispielsweise bei stärker durchgetretenem Gaspedal die niedrigen Gangstufen bis zu höheren Motordrehzahlen ausgefahren werden. Insbesondere erzeugen diese genannten Ventile einen von der Stellung der Drosselklappe abhängigen Druck, der hier Drosseldruck genannt wird, in der Leitung 135. Auch dieser Druck ist stets kleiner als der Hauptdruck.

Das Strömungsmittel-Drosselventil 113 hat die Aufgabe, bei bestimmten Betriebszuständen den Zustrom von Servo-Strömungsmittel zu bestimmten Servomotoren zu begrenzen.

Das Wählventil 106 wird von Hand auf die jeweils gewünschte Arbeitsweise des Ventils eingestellt. Hier sind folgende Einzelheiten von Interesse: In Stellung N (Leerlauf) sind alle Servomotoren drucklos. In Stellung D 2 arbeitet das Wechselgetriebe automatisch, verwendet jedoch dabei nur den zweiten und den dritten Vorwärtsgang. In Stellung Dl arbeitet das Wechselgetriebe automatisch unter Verwendung aller drei Vorwärtsgänge. Die Erfindung betrifft lediglich die Arbeitsweise des Wechselgetriebes in der Stellung Dl des Wählventils 106, also in der Stellung, in der alle drei Vorwärtsgänge selbsttätig geschaltet werden.

In Stellung/? ist der Rückwärtsgang vorgewählt. Das Rückwärtsgang-Sperrventil 110 sperrt die Einschaltung des Rückwärtsganges so lange, wie die Vorwärts-Fahrgeschwindigkeit noch einen merklichen Wert aufweist.

Das 1-2-Schaltventil 115 und das 2-3-Schaltventil 116 arbeiten unmittelbar auf die Servomotoren der Kupplungen und Bremsen des Wechselgetriebes. Die sich dabei ergebenden Schaltzustände lassen sich aus den Figuren ablesen. Die im Rahmen der Erfindung allein interessierenden Schaltzustände in der Stellung Dl des Wählventils 106 sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengestellt. Dabei ist mit »auf« jeweils die heraufgeschaltete (in Fig. 2D rechte) Schaltstellung der Schaltventile 115 bzw. 116 gemeint, und mit »ab« dementsprechend die heruntergeschaltete (in Fig. 2D linke) Schaltstellung. Ferner sind die sich nach dem Vergleich mit Tabelle 1 ergebenden Gangstufen eingetragen.

Tabelle 2

40

45

	A	Schaltzustand	C	D
	ab	B	auf	auf
1-2-Schaltventil 115	ab	ab	ab	auf
2-3-Schaltventil 116	X	auf	X	X
1. Kupplung 17 ....		X		X
2. Kupplung 18 ....		X	X
1. Bremse 19
2. Bremse 20
Entsprechende
Gangstufe nach	1		2	3
Tabelle 1	3

Aus der Tabelle ergibt sich somit, daß bei hochgeschaltetem 2-3-Schaltventil 116 die Stellung des 1-2-Schaltventils 115 ohne Einfluß ist; stets ist der dritte Gang eingeschaltet. Die Stellung des 1-2-Schaltventils 115 bestimmt jedoch, ob sich bei einem nachfolgenden Herunterschalten des 2-3-Schaltventils 116 der erste oder der zweite Gang ergibt.

Das Dl- und D2-Steuerventilll4 wird vom Wählventil 106 gesteuert und drückt in dessen Stellung Dl den Kolben des 1-2-Schaltventils 115 in die heraufgeschaltete (in Fig. 2D rechte) Schaltstellung, so daß die Automatik dann nur noch zwischen dem zweiten und dem dritten Vorwärtsgang wählen kann, und zwar mit Hilfe des 2-3-Schaltventils 116. Dieser Zustand ist im Rahmen der Erfindung ohne Interesse.

Die Schaltventile 115 und 116 werden durch den fahrgeschwindigkeitsabhängigen Reglerdruck und den von der Stellung der Drosselklappe abhängigen Drosseldruck betätigt. Der Reglerdruck wird dem 2-3-Schaltventil 116 an der Öffnung 162 aus der Leitung 139 zugeführt und wirkt auf die linke Seite des Kolbensteges 155 des Kolbens 152. Der Reglerdruck will somit den Kolben 152 nach rechts drükken, also das Ventil 116 hinaufschalten. Diesem Bestreben wirken drei Kräfte entgegen: Einmal der von der Leitung 131 durch die Öffnung 165 in die Nut 161 hineingeführte Hauptdruck, der auf die verschieden großen Flächen der Stege 157 und 158 einwirkt und das Bestreben hat, den Ventilkolben 162 gemäß der Darstellung nach links zu drücken; zweitens die Kraft der Feder 154, die ebenfalls das Bestreben hat, den Ventilkolben nach links zu drükken, und drittens der aus der Leitung 135 durch die Öffnung 170 herangeführte Drosseldruck, der das Bestreben hat, den Ventilgehäuseverschluß 153 nach links zu drücken und dem unter Drosseldruck stehenden Servoströmungsmittel einen Übertritt in die Öffnung 169 und die Leitung 147 und einen Rückstrom durch die Öffnung 167 in den Zylinderraum 151 zu gestatten. Der durch die Öffnung 167 zugeführte Druck wird durch den Ventilgehäuseverschluß 153 und die Feder 154 vermindert und geregelt; dieser auf die rechte Seite des Steges 158 einwirkende Druck ist bestrebt, den Ventilkolben 152 in die heruntergeschaltete Stellung nach links zu drücken.

Auf die Wirkung des ferner über die Zweigleitung 173 der Öffnung 166 zuführbaren Drosseldruckes wird weiter unten eingegangen.

Bei bestimmten Betriebszuständen (z. B. genügend hoher Fahrgeschwindigkeit) reicht der Reglerdruck aus, um die drei beschriebenen Kräfte zu überwinden, und drückt den Ventilkolben 152 nach rechts in die obere Schaltstellung. In dieser Stellung wird das von der Leitung 131 herangeführte, unter Hauptdruck stehende Servoströmungsmittel nicht mehr in die Nut 161 geleitet, sondern strömt von der Öffnung 165 durch die Nut 160 zwischen den Stegen 156 und 157, durch die Öffnung 164 und durch die Leitung 142 zum Servomotor 44 für die hintere Kupplung 18 und durch das Strömungsmittel-Drosselventil 113 und die Leitung 143 zum Hohlraum 51 b des Servomotors 51 und löst somit die vordere Bremse 19 zusammen mit dem Einrücken der hinteren Kupplung 18.

Auch bei nach rechts gedrücktem Kolben 152 setzen der Ventilgehäuseverschluß 153 und die Feder 154 ihre Druckregelung fort und gestatten dem Servoströmungsmittel einen Durchgang durch die öffnungen 169 und 167, so daß ein entsprechend verminderter Druck auf die rechte Seite des Steges 158 einwirkt und bestrebt ist, ein Herunterschalten zu verursachen. Außerdem wird bei teilweise oder vollständig geöffneter Drosselklappe (Teil- oder Vollgas) stets Drosseldruck aus der Leitung 135 und der Zweigleitung 173 durch die Öffnung 166 herangeführt und in die Nut 161 zwischen den Stegen 157 und 158 geleitet, wo er auf die verschieden großen Flächen der Stege einwirkt und bestrebt ist, den Ventilkolben 152 nach links in die untere Schaltstellung zu drücken. Da der Drosseldruck immer geringer ist als der in der Leitung 131 anstehende Hauptdruck, werden auf diese Weise durch die Än-

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derung des auf die verschieden großen Flächen der Stege 157 und 158 einwirkenden Druckes die Schaltpunkte für das Herauf- und Herunterschalten auseinandergelegt und Schwingungen des Kolbens 152 verhindert.

Bei geschlossener Drosselklappe ist der Drosseldruck in der Leitung 135 Null oder wenigstens so gering, daß er vernachlässigt werden kann, so daß die einzige Kraft, die ein Herunterschalten erzeugt, die von der Feder 154 erzeugte Kraft ist. Wenn der aus der Leitung 139 herangeführte Regeldruck bei abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit genügend absinkt, wird bei gewissen Betriebszuständen die vom Reglerdruck verursachte und auf die linke Seite des Steges 155 einwirkende Kraft durch die Kraft der Feder 154 überwunden und der Ventilkolben 152 in die in Fig. 2D dargestellte untere Schaltstellung bewegt. Der Durchmesser des unter Reglerdruck stehenden Steges des Kolbens 152 und die Federkonstante der Feder 154 sind im Vergleich zu der unter Reglerdruck stehenden Fläche des Steges des 1-2-Schaltventils 115 und der Federkonstante der darin verwendeten Feder so bemessen, daß bei im wesentlichen geschlossener Drosselklappe eine Bewegung des Ventilkolbens 152 in die untere Schaltstellung erst dann erfolgt, wenn das Schaltventil 115 sich schon in die untere Schaltstellung bewegt hat. Dadurch wird das Getriebe vom Schnellgang oder dritten Vorwärtsgang unmittelbar in den langsamen oder ersten Vorwärtsgang geschaltet, ohne den mittleren oder zweiten Gang zu verwenden. Wie sich nämlich aus der weiter oben gebrachten Tabelle 2 ergibt, läuft die Umschaltung erst mit der Umstellung des 2-3-Schaltventils 116 an und führt daher unmittelbar in den ersten Gang. Da beim Rollen des Fahrzeuges ohne Gas die Freilaufbremse 21 überholt und mit stetigem Übergang wieder zum Eingriff kommen kann, wenn die Fahrgeschwindigkeit genügend abgesunken ist und der Kraftschluß wiederhergestellt wird, entsteht kein Schaltstoß beim Herunterschalten vom dritten in den ersten Gang.

Wie schon erwähnt, ist es unter bestimmten Bedingungen wünschenswert, vom dritten oder Schnellgang in den mittleren oder zweiten Vorwärtsgang zu schalten. Dies wird bei teilweise oder vollständig geöffneter Drosselklappe mit Hilfe des über die Leitung 135 herangeführten Drosseldruckes erreicht. Der auf die verschieden großen Flächen der Stege 157 und 158 wirkende Druck ist, gemeinsam mit dem auf die rechte Seite des Steges 158 wirkenden verminderten Drosseldruck, bestrebt, den Ventilkolben 152 in die untere Schaltstellung zu drücken. Wenn die kombinierte Kraft infolge des Drosseldruckes, des verminderten Drosseldruckes und der Kraft der Feder 154 die auf den Reglerdruck zurückzuführende Kraft übersteigt, wird der Ventilkolben 152 in die untere Schaltstellung bewegt und somit der mittlere Vorwärtsgang eingeschaltet, bevor das Schaltventil 115 sich in seine untere Schaltstellung bewegt, um den ersten Gang einzuschalten. Der Drosseldruck in der Leitung 135 ist von der Drosselklappenstellung bzw. der Stellung des Fahrzeug-Gaspedals abhängig, und zwar ist er dieser Stellung im wesentlichen direkt proportional.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Steuervorrichtung zum selbsttätigen Umschalten von Wechselgetrieben, insbesondere in Kraftfahrzeugen, die einer mittels einer Drosselklappe steuerbaren Antriebsmaschine nachgeschaltet sind und im wesentlichen zusammengesetzt sind aus einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle, einem die Antriebs- und Abtriebswelle verbindenden Planetenrädergetriebe, aus Schaltkupplungen, Schaltbremsen und wenigstens einer Freilaufbremse, die einem Glied des Planetenrädergetriebes nur Drehung in einer Richtung gestattet für die Umschaltung des Planetenrädergetriebes auf verschiedene Gangstufen, wobei die Vorwärtsgänge untereinander so mittels einer Schaltkupplung, einer Schaltbremse und der Freilaufbremse umgeschaltet werden können, daß bei eingerückter Schaltkupplung und gelöster Schaltbremse ein schneller oder großer Vorwärtsgang, bei gelöster Schaltkupplung und angezogener Schaltbremse ein mittlerer Vorwärtsgang und bei gelöster Schaltkupplung und gelöster Schaltbremse ein langsamer oder kleiner Vorwärtsgang mittels der Freilaufbremse bei einem Kraftfluß nur in Richtung von der Antriebsmaschine zur Abtriebswelle wirksam ist, ferner aus strömungsmittelbetätigten Servomotoren für die Schaltkupplungen und Schaltbremsen, wobei die Servomotoren über zwei durch Drucksignale gesteuerte, mit Kolben und Gegenfeder versehene Schaltventile mit Strömungsmittel versorgt werden, von denen das erste Schaltventil von der Fahrgeschwindigkeit her so gesteuert wird, daß es bei höherer Fahrgeschwindigkeit das Anziehen sowie bei niedrigerer Fahrgeschwindigkeit das Lösen der einen Schaltbremse bewirkt, und das zweite Schaltventil von der Fahrgeschwindigkeit und dem Drosselklappenöffnungsquerschnitt her so gesteuert wird, daß es bei überwiegendem Einfluß der Drosselklappenöffnung die eine Schaltkupplung löst und bei überwiegendem Einfluß der Fahrgeschwindigkeit die eine Schaltbremse ohne Rücksicht auf den Zustand des ersten Schaltventils zusammen mit dem Einrücken der einen Schaltkupplung löst, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksamen Kolbenflächen und die Federkonstanten der Gegenfedern der beiden Schaltventile (115, 116) so aufeinander abgestimmt sind, daß bei im wesentlichen geschlossener Drosselklappenöffnung und abnehmender Fahrgeschwindigkeit zuerst das erste Schaltventil (115) und danach das zweite Schaltventil (116) in die der kleineren Fahrgeschwindigkeit zugeordnete Schaustellung umgeschaltet wird, wobei, siehrein Übergang vom direkten Gang zum kleinen Vorwärtsgang ohne dazwischen erfolgende Einschaltung anderer Gangstufen ergibt.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 mit wahlweisem Betrieb in einem bestimmten Gang oder in einem selbsttätig schaltenden, mehrere oder alle Vorwärtsgänge umfassenden Bereich, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Schaltventil (116) zwischen der Wand der Ventilbohrung (151) und einem von Stegen (157, 158) verschiedener Wirkflächen begrenzten Abschnitt (161) des Kolbens (152) ein Arbeitsraum gebildet ist, an den zwei Strömungsmittelleitungen angeschlossen sind, von denen bei Betrieb in einem selbsttätig schaltenden Bereich die eine Leitung (131) einen im wesentlichen konstanten Hauptdruck und die andere Leitung (166) einen kleine-

ren Drosseldruck aufweist, der von der Stellung der Drosselklappe abhängig ist, wobei die Anschlußstellen so in der Wand der Ventilbohrung angeordnet sind, daß der Arbeitsraum in der einen Schaltstellung des zweiten Schaltventils mit der einen Leitung (131) und in der anderen

Schaltstellung mit der anderen Leitung (166) verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 796 777; USA.-Patentschrift Nr. 2971405.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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