DE1755282A1

DE1755282A1 - Einrichtung zur Bestimmung der Schaltpunkte in hydraulischen Schaltvorrichtungen selbsttaetig schaltender Kraftfahrzeugwechselgetriebe

Info

Publication number: DE1755282A1
Application number: DE19681755282
Authority: DE
Inventors: Hansjoerg Dach
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1968-04-20
Filing date: 1968-04-20
Publication date: 1971-06-16
Also published as: GB1229063A; FR2006616A1; DE1755282B2; US3580112A; SE356262B

Description

ZAHNRADPABRIK FRIEDRICHSHAPEN Aktiengesellschaft

Friedrichshafen

Einrichtung zur Bestimmung der Schaltpunkte in hydraulischen Schaltvorrichtungen selbsttätig schaltender Kraftfahrzeugwechselgetriebe

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung ύ der Schaltpunkte in hydraulischen Schaltvorrichtungen selbsttätig schaltender Kraftfahrzeugwechselgetriebe.

Bei der Ausgestaltung hydraulischer Schaltvorrichtungen für Getriebe mit selbsttätigem Gangwechsel müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, die zueinander im Widerspruch stehen. So sind die Kennzeichen größter Wirtschaftlichkeit einer Antriebsanlage beste Ausnützung der eingeleiteten Antriebsleistung bei niedrigstem Brennstoffverbrauch. Eine Leistungserhöhung bedingt jedoch einen Mehrverbrauch an Brennstoff und umgekehrt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ab einer vorbestimmten Gaspedalstellung die jeweils maximale Leistung des Antriebsmotors im jeweiligen Gang auszufahren und unterhalb dieser vorbestimmten Gaspedalstellung die Schaltung so vor₇ zunehmen, daß mit optimalem Verbrauch gefahren wird, wobei die ' Rückschaltung oberhalb der vorbestimmten Gaspedalstellung in

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den Bereich des optimalen Verbrauchs einbezogen wurde und diese Hysteresis wesentlich größer ist als diejenige unterhalb der vorbestimmten Gaspedalstellung. Damit wird das Ziel verfolgt, von der kleinstmöglichen Leistung bis zu einer vorbestimmten Leistung der Antriebsanlage eines Kraftfahrzeuges den automatischen Wechsel zwischen zwei benachbarten Gängen ausschließlich von einem geringstmöglichen Brennstoffverbrauch fc abhängig zu machen, beispielsweise um ein Kraftfahrzeug von Stand auf eine mittlere Fahrgeschwindigkeit zu bringen ohne Anwendung maximaler Beschleunigungswerte bzw. um das Fahrzeug auf einer vorbestimmten mittleren Fahrgeschwindigkeit zu halten=

Ferner sollen ab einer vorbestimmten bis zur maximalen Laststellung die Aufschaltungen bei optimaler Leistungsausnützung erfolgen, z. B. für Geschwindigkeitserhöhung bei Übergang vom Stadt- zum Fernstraßenverkehr.

Schließlich soll das Fahrzeug im Überlandverkehr zwecks Überholen langsamer fahrender Fahrzeuge maximal beschleunigt werden.

Diese Forderungen werden durch die Einrichtung nach vorliegender Erfindung erfüllt, die aus einem Schaltkolben und einem Steuerschieber besteht, die auf gleicher Mittelachse zueinander angeordnet sind und mittels auf den Steuerschieber wirkender Federkraft in der Schaltstellung für den unteren Gang gehalten werden, während der Schaltkolben entgegen der

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Federkraft mit Drucköl beaufschlagbar ist, dessen Druckhöhe in unmittelbarer Abhängigkeit zur Fahrgeschwindigkeit (Reglerdruck) steht, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein als Druckminderventil ausgebildetes Drosseldruckventil zur Erzeugung eines yon der geforderten Motorleistung abhängigen Druckes angeordnet ist, und daß der Drosseldruck, der dem von der Fahrgeschwindigkeit abhängigen Druck entgegenwirkt, erst nach Erreichen einer vorbestimmten Motorleistung dem Schaltkolben und dem Steuerschieber zugeführt wird.

Ferner ist ein Kennzeichen der Erfindung, daß das Drosselventil einen mit dem Leistungsregler (Gaspedal) des Antriebsmotors verstellbaren Drosseldruckkolben aufweist, daß der Drosseldruckkolben einen Ringraum aufweist, und daß zwischen dem Drosseldruckkolben und dem der Differenzfläche des Schaltkolbens zugekehrten Kolbenraum ein erster Kanal angeordnet ist, der ab einer vorbestimmten Stellung des Leistungsreglers (Gaspedals) mit dem Ringraum des Drosseldruckkolbens verbunden ist.

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Schließlich weist die Einrichtung nach vorliegender Erfindung das Kennzeichen auf, daß ein zweiter Kanal zwischen dem Drosseldruckkolben und einem Ringraum des kleineren Schaltkolbens angeordnet ist, der in der unteren Schaltstellung von dem kleineren der Schaltkolben abgeschlossen ist und mit der Entlüftung des Drosseldruckventils verbunden ist, und daß in der der Höchstleistung des Fahrzeugmotors zugeordneten Stellung des Leistungsreglers (Graspedals) der Ringraum des Drosseldruckkolbens räumlich mit dem ersten und zweiten Kanal verbunden ist.

in der Zeichnung ist ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In dieser zeigt:

Fig. 1 die Einrichtung nach vorliegender Erfindung in ihrer Einstellung für geringsten Brennstoffverbrauch;

Fig. 2 die Einrichtung in ihrer Einstellung für den oberen Leistungsbereich der Antriebsanlage;

Fig. 3 die Einrichtung in ihrer Einstellung für größte Beschleunigung des Fahrzeuges (Kick-down) und

Fig. 4 die Lage der Schaltpunkte in Abhängigkeit von der Belastung und der Drehzahl des Antriebsmotors.

In der Fig. 1 bis 3 ist mit 40 ein Drosseldruckventil bezeichnet, dem durch den Kanal 206 DruckÖl zugeführt wird,.

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' Das Drosseldruckventil ist ein Druckminderventil, das einen von der Stellung des Leistungsreglers (Gaspedals) des Antriebsmotors abhängigen Drosseldruck liefert, in der Weise, daß mit zunehmender Leistungsanforderung der Drosseldruck gesteigert wird.

Das Drosseldruckventil 40 weist einen Ventilschieber 41 mit den Steuerkolben 41a und 41b auf, zwischen denen ein Druck- ^ ölzufuhrkanal 206 in einen Ringraum 46 und ein Drosseldruckkanal 48 in einen Ringraum 45 münden. Zwischen dem Steuerkolben 41a und einem gleichachsig angeordneten Drosseldruckkolben 42 ist eine Druckfeder 43 angeordnet, die den Ventilschieber 41 in die rechte Endstellung verstellt. Durch einen Kanal 49 wird auch die freie Endfläche des V/entilkolbens 41b mit Drucköl beaufschlagt. Hierbei wirkt der Beaufschlagungsdruck des Ventilkolbens 41b der Druckfeder 42 entgegen.

Auf den Drosseldruckkolben 42 wirkt die Verstellkraft des Leistungsreglers (Gaspedals) in Richtung des Pfeiles G, d. h. mit zunehmender Leistungsanforderung wird die Spannung der Ventilfeder 43 und somit der Drosseldruck erhöht.

Der Drosseldruckkolben 42 weist eine Ringnut 42a auf, in die der Drosseldruckkanal 48 mündet. In übrigen ist die Ringnut in der Ausgangslage abgeschlossen. Die Ringnut 42a bleibt auch bis zu einer vorbestimmten Verstellung nach rechts _t verschlossen; bei weiterer Verstellung dee Droeselkolbens 42

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nach rechts öffnet er einen ersten Kanal 220 und bei Anforderung maximaler Leistung ist außer dem ersten Kanal 220 ein zweiter Kanal 221 mit dem Ringkanal 42a verbunden. Durch diese beiden Kanäle gelangt der Drosseldruck vom Kanal 48 zu einem Schaltkolben 91 und einem Steuerschieber 98.

Der Schaltkolben 91 besteht aus zwei Kolben, einem größeren 91a und einem kleineren 91b, die mittels einer Kolbenstange fest miteinander verbunden sind. Die freie Endfläche des größeren Kolbens 91a kann durch eine Leitung 241 mit Drucköl von einem Regler beaufschlagt werden, der fahrgeschwindigkeitsabhängig angetrieben wird₀ Auf gleicher Längsachse ist der Ventilschieber 98 mit den drei Steuerkolben 98a, 98b und 98c angeordnet, von denen der Kolben 98a im Durchmesser kleiner ist als die beiden anderen, jedoch sind die Kolben 98b und 98c im Durchmesser wiederum kleiner als der Kolben 91b des Schaltkolbens. Die Kolben 91b und 98a stoßen mit ihren freien Enden zusammen,. Auf den Steuerkolben 98c wirkt eine Feder 105« die die beiden Kolben 91 und 98 in der in Pig. 1 und 2 dargestellten Lage hält»

Mit dem Drosseldruckkolben 42 ist ein Ringraum 94 des S'chaltkolbens 91 mittels des ersten Kanals 220 verbunden, Außerdem zweigt von dem ersten Kanal 220 ein Kanal 22Od ab, der in den Raum 106 mündet, in dem die Ventilfeder 105 angeordnet ist.

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Der zweite Kanal 221 verbindet den Drosselkolben 42 mit dem Ringraum 96 des kleineren Schaltkolbens 91b» In den Pig= und 2 schließt der Kolben 91b den Ringraum 96 ab„

Der Eingraum 97 dient lediglich zur Entlüftung des zwischen dem Schaltkolben 9¹^ und dem Steuerkolben 98a verbleibenden Raumes«,

Zwischen den beiden Steuerkolben 98a und 98b befinden ' sich der Ringraum 99_S der mit dem (nicht dargestellten) ölsumpf verbunden ist (Entlüftung), und der Ringraum 1GO, der mittels eines Kanals 215 mit einem Reibschaltelement des zu schaltenden Getriebes oder mit dem nächstfolgenden Steuer- und Schaltventil für weitere Gänge verbunden ist.»

Im Bereich des Steuerkolbens 98b befinden sich die beiden Ringräume 101 un,d 102, die mit der Druckölzufuhrleitung verbunden sind oder mit einem vorhergehenden Schalt- und Steuer- Λ ventil..

Zwischen den beiden Steuerkolben 98b und 98c ist ein Ringraum 103 angeordnet, der mit einem Druckölkanal 216 zu einem (nicht dargestellten) Schaltelement des zu bedienenden Getriebes verbunden ist»

Der Steuerkolben 98c dient zur Steuerung eines Ringraumes "Ό4, der zwecks Entlüftung mit dem (nicht dargestellten) Ölsumpf verbunden ist» Der Zapfen 98d dient als Anschlag bzw. vVeg-

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BAD OWlGiNAL ,

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begrenzung des Ventilschiebers 98 beim Aufschalten, wie Figo zeigt ο

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Solange sich der Ringraum 42a des Drosseldruckkolbens 42 nicht in räumlicher Verbindung mit dem Kanal 220 befindet, erfolgen die Gangschaltungen bei konstanter Drehzahl bzw= konstanter Fahrgeschwindigkeit. In dem Diagramm Figo 4 entspricht dies

™ der Drehzahl n.. . Der Knickpunkt der strichpunktierten Linie bei der mit LI bezeichneten Motorbelastung ist in seiner Höhe von der Lage der Einmündung des Kanals 220 in die Führungsbohrung zum Drosseldruckkolben 42 abhängig» Erreicht der Ringraum 42a des Drosseldruckkolbens 42 den Kanal 22O₁, so wird der Schaltkolben 91 durch den überwiegenden Druck auf seine Differenzfläche (Fläche von Kolben 91a minus Fläche von Kolben 9'b) im Anschlag links gehalten, ebenso wird das Steuerventil 98 durch das in den Federraum 106 strömende

* Drucköl von rechts beaufschlagt» Diesen Drücken entgegen wirkt ein von der Fahrgeschwindigkeit abhängiger Druck, der vom Regler über den Kanal 241 dem Kolbenraum 93 zugeführt·wird»

Der in dem Ventil 40 erzeugte Drosseldruck steigt mit der Leistungsanforderung bzw. mit der daraus sich ergebenden Belastung L des Antriebsmotors. Die größten Drosseldrücke werden in dem Ventil 40 bei größter Leistungsanforderung L_m___

πι ει χ

mit Gaspedal in Vollgasstellung erzielt; ein wenig höherer Drosseldruck wird dann noch bei Übertreten der Vollgasstellung - beim sogenannten "Kick-down" - erzielt, um maximale

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Beschleunigungswerte zu erreichen= Mit steigender Leistungsanforderung wird das Aufschalten in den höheren Gang demnach in einen Bereich höherer Fahrgeschwindigkeit verlegt, denn in jedem Fall muß der im Regler auf der Abtriebswelle erzeugte und durch den Kanal 241 dem Schaltkolbenraum 93 zugeführte Druck den Drosseldruck übersteigen, um eine Verstellung des Schaltkolbens und Steuerventils 98 nach rechts in die in Fig» 3 gezeigte Stellung zu erzielen«,

In Figo 4 ist die strichpunktierte Linie den Aufschaltpunkten und die ausgezogene Linie den Bückschaltpunkten zugeordnet. Solange der Ringkanal 42a des Drosseldruckventils 40 keine Verbindung mit dem Kanal 220 hat, erfolgt die Umschaltung in den höheren Gang bei jeweils gleicher Fahrgeschwindigkeit,' die der Drehzahl n. der Getriebeabtriebswelle entspricht _o Mit dem Erreichen der Motorbelastung L₁ erhält der Ringkanal 42a des Drosseldruckventils 40 Verbindung mit dem Drosseldruckkanal 22Oo Der Raum 94 des Schaltventils 91 füllt sich mit Drucköl, ebenso der Raum 106 des Steuerventils 98» Dem Reglerdruck im Raum 93 steht nunmehr ein Druck entgegen, das Umschalten in den höheren Gang kann daher erst bei höherem Druck im Raum 93 erfolgen, d. h„ bei höherer Fahrgeschwindigkeit bzw* größerer Drehzahl n₂ der Getriebeabtriebswelle= Die Steigerung der Motorleistung ist dabei zunächst gering infolge der Drosselwirkung bei geringer Öffnung des Ringkanals 42a„ Zwischen den Drehzahlen n₂ und n, der Getriebeabtriebswelle bzw„ den zugehörigen Fahrgeschwindigkeiten wandern die Schalt- _t punkte gleichmäßig nach oben, bis die größte Motorbelastung Aiax erreicht ist.- 109825/0410

BAD OWGSHAL ·/·

Wird das Gaspedal über die Vollgasstellung hinaus bewegt, so wird die Spannung der Feder 43 des Drosseldruckventils 40 nochmals erhöht, demzufolge der Drosseldruck in den leitungen und 20Od sowie in den Räumen 94 und 106 ebenfalls gesteigert wird« Gleichzeitig erreicht der Ringkanal 42b den Kanal 221, durch den nunmehr zusätzlich Drosseldruck zum Schaltkolben 91 fließt ο Auf diese Weise wird ein weiteres Verschieben der Aufschalt punkte bis zu höheren Fahrgeschwindigkeiten und bis zu maximalen Beschleunigungswerten erreicht»

Die Hysteresis zwischen den Auf- und Rucksehaltpunkten wird durch die Differenzfläche der Kolben 98a und 98b erzeugt» Die Größe der Hysteresis hängt von der Flächendifferenz ab und kann bis 0 gehen« Es ist üblich, daß bei L_m__v die Vollast erreicht ist» Der Überweg über L_max hat auf die Last keinen

Einfluß, jedoch auf die Schaltpunkte. Beim Überschreiten

von L muß ein spürbarer Widerstand überwunden werden, um anzuzeigen, daß diese Sonderstellung erreicht ist* Es ist deshalb nicht wünschenswert, daß unterhalb von L dauernd geschaltet wird aus Verbrauchsgründen. Deshalb sind die Rückschaltungen n," - η«¹ stark in den unteren Drehzahlbereich verzogen, jedoch so, daß oberhalb L-| noch relativ günstig in den nächst niederen Gang geschaltet wird, um Zugkraft zu bekommen« Die große Hysteresis wird erzielt durch das Verschieben des Kolbens 91 nach rechts, der Ringraum 94 wird abgeschlossen und über 96,221 entlüftet. Die Rückschaltung

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zwischen L., und !*„·„ erfolgt wieder geschwindigkeitsunabhängig bei. H₁ ' r. Die Hysteresis wird von der Durchmesserdifferenz der Steuerkolben 98a und 98b bestimmte

Die Erfindung ist anwendbar für Getriebe mit beliebig vielen Gängen, wenn die Ventilanordnung so gewählt ist« daß für die Schaltung 1-2 und 2-1, 2-3 und 3-2, 3-4 und 4-3 jeweils die Anordnung getroffen wird, wie für Kolben 91 und Ventil 98 beschrieben ist«

'6 = 4 = 1 96{

Schr/S ₍/J_r Akte 4809

109825/04 10 bad original

Claims

Pa tentansprüche : Einrichtung zur Bestimmung der Schaltpunkte in hydraulischen Schaltvorrichtungen selbsttätig schaltender Kraftfahrzeugwechselgetriebe mit einem Steuerschieber und einem zwei Kolben unterschiedlichen Durchmessers aufweisenden Schaltkolben, dessen größere Kolbenfläche gegen Federkraft mit Drucköl beaufschlagbar ist, dessen .Druckhöhe in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit steht (Reglerdruck) und dessen Diffeienzflache sowie der Raum der Steuerschieberfeder entgegen dem fahrgeschwindigkeitsabhängigen Druck (Reglerdruck) mit Druck beaufsc^lagbar ist, dessen Höhe der von dem Fahrzeugmotor geforderten Leistung entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein als Druckminderventil ausgebildetes Drosseldruckventil (40) zur Erzeugung eines von der geforderten Motorleistung abhängigen Druckes angeordnet ist, und daß der Drosseldruck der dem von der Fahrgeschwindigkeit abhängigen Druck entgegenwirkt, erst nach Erreichen einer vorbestimmten Motorleistung dem Schaltkolben (9I) und dem Steuerschieber (98) zugeführt wird. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosseldruckventil (4-0) einen mit dem Leistungsregler (Gaspedal) des Antriebsmotors verstellbaren Drosseldruckkolben (42) aufweist, daß der Drosseldruckkolben einen Ringraum (42a) 1098.25/0410 ■- ■■ -■ BAD aufweist, und daß zwischen dem Drosseldruckkolben und dem der .Differenzfläche des Schaltkolbens (91) zugekehrten Kolben- ' _ raum (94) ein erster Kanal (220) angeordnet ist, der ab einer vorbestimmten Stellung des Leistungsreglers (Graspedals) mit dem Ringraum des Drosseldruckkolbens verbunden ist=, 3» Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Kanal (221) zwischen dem Drosseldruckkolben (42) und einem Ringraum (96) des kleineren Schalt- ^ kolbens (91b) angeordnet ist, der in der unteren Gangschaltstellung von dem kleineren der Schaltkolben (91b) abgeschlossen ist und mit der Entlüftung (42c) des Drosseldruckventils verbunden ist, und daß in der der Höchstleistung des j?ahr~ zeugmotors zugeordneten Stellung des Leistungsreglers (Gaspedals) der Ringraum (42a) des Drosseldruckkolbens räumlich mit dem ersten und zweiten Kanal (220 und 221) zum Schaltkolben (91) 'verbunden ist. 4, Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Kanal (220) und dem Raum (106) der Ventilfeder (105) ein Verbindungskanal (22Od) angeordnet ist, 5- Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der dem kleineren der beiden Schaltkolben (91b) benachbarte Steuerachieberkolben (98a) einen kleineren, Purchmesser aufweist als der mittlere Steuerschieberkolben (98b)»

1.6-4.1-968

/^V . 1O9825/0A1O Akte 4809