DE1755282B2 - Hydraulische schaltvorrichtung fuer ein selbsttaetig schaltbares kraftfahrzeugwechselgetriebe - Google Patents

Description

dem Ringraum des Drosselkolbens steht, wobei der 45 bestimmten Gaspedalstcllung in den Bereich des opti-Eweite Kanal (221) in der unteren Gangstellung malen Brennstoffverbauchs einbezogen wurde und die von dem kleineren Bund (9Ib) des Schaltkolbens Differenz der Fahrgeschwindigkeit zwischen den zuabgeschlossen, in der oberen Gangstellung da- gehörigen Auf- und Rückschaltpunkten größer ist als gegen mit dem Ringraum (94) zwischen den
beiden Bunden des Schaltkolbens verbunden ist. 5°
und daß schließlich in einer dritten Stellung des

Leistungsreglers für geringe bis mittlere Leistung der erste und der zweite Kanal (220 und 221) über das Drosseldruckventil (40) entlüftet sind.

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schaltvorrichtung für ein selbsttätig schaitbares Kraftfahrzeugwechselgetriebe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

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 Andie unterhalb der vorbestimmten Gaspedalstellung.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei zeigt

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

F i g. 2 die Einrichtung in ihrer Einstellung für den oberen Leistungsbereich der Antriebsanlagc,

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

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

In den Fig. 1 bis 3 ist mit 40 ein Drosseldruckventil bezeichnet, dem durch einen Kanal 206 Drucköl zugeführt wird. 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 41 b auf. zwischen denen ein Druckölzufuhrkana! 206 i.i einen Ringrauir. 46 und ein Drosseldruckkanal 48 in einen Ringraun; 45 münden. Zwischen dem Steuerkolben 41a und einem gleichachsig angeordneten Drosseldruckkolben 42 ist eine Druckfeder 43 angeordnet, die den Ventil schieber 41 in die rechte Endstelluna verstellt. Durch einen Kanal 49 wird auch die freie Endfläche des Ventilkolbens 4 Ib mit Drucköl beaufschlagt. Hierbei wirkt der Beaufschlagungsdruck des Ventilkolbens 41 b der Druckfeder 43 entgegen.

Auf den Drosseldruckkolben 42 wi-kt 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 einen Ringraum 42« auf, in den der Drosseldruckkanal 48 mündet. Im übrigen ist der Ringraum in der Ausgangslage abgeschlossen. Der Ringraum 42a bleibt auch bis zu einer vorbestimmten Verstellung nach rechts verschlossen; bei weiterer Verstellung des Drosseldruckkolbens 42 nach rechts öffnet er einen erstem Kanal 220, und bei Anforderung maximaler Leistung ist außer dem ersten Kanal 220 ein zweiter Kanal 221 mit dem Ringraum 42a verbunden. Durch diese beiden Kanäle gelangt der Drosseldruck vom Drosseldruckkanal 48 zu einem Schaltkolben 91 und einem Umschaltsteuerschicber 98.

Der Schaltkolbcr. 91 besitzt zwei Bunde, einen größeren 91 α und einen kleineren 91 b, die mittels einer Kolbenstange fest miteinander verbunden sind. Die freie Endflache des größeren Bundes 91 α kann durch eine Leitung 241 mit Drucköl von einem Regler beaufschlagt werden, der fahrgeschwindigkeitsabhängig angetrieben wird. Auf gleicher Längsachse ist der Umschaltsteuerschiebcr 98 mit den drei Steuerkolben 98a, 98/) und 98 c angeordnet, von dm en der Kolben 98a im Durchmesser kleiner ist als die beiden anderen, jedoch sind die Kolben 98 b und 98 c im Durchmesser wiederum kleiner als der kleinere Bund 91 /> des Schaltkolbens. Der kleinere Bund 91 b des Schaltkolbens und der Steuerkolben 98a des Umsehaltsteucrschiebers 98 stoßen mit ihren freien Enden zusammen. Auf den Steuerkolben 98 c wirkt eine Feder 105, die den Schaltkolben 91 und den Umschaltsteuerschiebcr 98 in der in F i g. 1 und 2 dargestellten Lage hält.

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

Der zweite Kanal 221 verbindet den Drosscidnickkolben 42 mit dem Ringraum 96 des kleineren Bundes 91 b am Schaltkoiben 91. In den F i g. 1 und 2 schließt der Bund 91 b den Ringraum 96 ab.

Der Ringraum 97 dient lediglich zur Lntluiiung des zwischen dem kleineren Bund 96 b und dem Steuerkolben 98 a verbleibenden Raumes.

Zwischen den beiden Steuerkolben 98 a und 98/' befinden sich der Ringsum 99, der mit dem (n'.cht dargestellten) Ölsumpf verbunden ist (Entlüftung) und der Ringraum 100, der mittels eines Kanals 213 mit einem Reibschahelement des zu schaltenden Ce-]riebe¹; oder mit dem nächstfolgenden Steuer- und Schaltventil für weitere Gänge verbunden ist.

Im Bereich des Steuerkolbens 98b befinden sich die beiden Ringräume 101 uni 102, die mit der Druckölzufuhrleitung 213 verbunden sind oder mit einem vorhergehenden Schalt- und Steuerventil.

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 98 c dient zur Steuerung eines Ringraumes 104, der zwecks Entlüftung mit dem (nicht dargestellten) Ölsumpf verbunden ist. Der Zapfen 98 d dient als Anschlag bzw. Wegbegrenzung des Ventilsehiebers 98 beim Aufschalten, wie F i g. 3 zeigt.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Solange sich der Ringraum 42a des Drosseldruckkolbens 42 nicht in räumlicher Verbindung mit dem ersten Kanal 220 befindet, erfolgen die Gangschaltungen bei konstanter Drehzahl bzw. konstanter Fahrgeschwindigkeit. In dem Diagramm F i g. 4 entspricht dies der Drehzahl /J₁. Der Knickpunkt der strichpunktierten Linie bei der mit L₁ bezeichneten Moiorbelastung ist in seiner Höhe von der Lage der Einmündung des ersten Kanals 220 in die Führungsbohrung zum Drosseldruckkolben 42 abhängig. Erreicht der Ringraum 42 a des Drosseldruckkolbens 42 den Kanal 220, so wird dei Schaltkolben 91 durch den überwiegenden Druck auf seine Differenzfläche (Fläche von Kolben 91 α minus Fläche von Kolben 91 /)) im Anschlag links gehalten. eben ^i 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 Kolbcnraum 93 zugeführt wird.

Der in dem Drosseldruckvcntil 40 erzeugte Drosseldruck steigt mit der Leistungsanforderung bzw. mit der daraus sich ergebenden Belastung L des Antriebsmotors. Die größten Drosseldrückc werden in dem Ventil 40 bei größter Leistungsanforderung L_max mit Gaspedal in Vollgasstellung erzielt; ein wenig höherer Drosseldruck wird dann noch bei übertreten der Vollgasstcllung — beim sogenannten »Kick-down« — erzielt, um maximale Bcschleunigungswcrte zu erreichen. Mit steigender Leisiungsanforderung wird das Aufschaltcn in den höheren Gang demnach in einen Bereich höherer Fahrgeschwindigkeit verlegt, denn in jedem Fall muß der im Regler auf der Abtricbswelle erzeugte und durch den Kanal 241 dem Schaltkolbenraum 93 zugeführte Druck den Drosseldruck übersteigen, um eine Verstellung des Schaltkolbens und Lmr-chaltsteuerschiebers 98 nach rechts in die in F 1 g. 3 gezeigte Stellung zu erzielen.

In Fig. 4 ist die strichpunktierte Linie den Aufschaltpunkicn und die aufgezogene Linie den Rückschaltpunktcn zugeordnet. Solange der Ringraum 42a des Diosscldruckventils 40 keine Verbindung mit dem ersten Kanal 220 hat, erfolgt die Umschaltung in den höheren Gang hei jeweils gleicher Fahrgeschwindigkeit, die der Drehzahl /i, der Getriebcabtriebswelle entspiicht. Mn dem Erreichen der Motorbelastung L₁

erhält der Ringraum 42« des Drosseldruckventils 40 Verbindung mit dem ersten Kanal 220. Der Raum 94 des Sehallventils 91 füllt sich mit Drucköl. ebenso der Raum 106 des Umschaltsteuerschiebers 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 H₂ der Getriebeabtriebswelle. Die Steigerung der Motorleistung ist dabei zunächst gering infolge der Drosselwirkung bei geringer Öffnung des Ringraumes 42 a. Zwischen den Drehzahlen n₂ und H₁ der Getriebeabtriebswelle bzw. den zugehörigen Fahrgeschwindigkeiten wandern die Schaltpunkte gleichmäßig nach oben, bis die größte Motorbclastung L_nwx erreicht ist.

Wird das Gaspedal über die Vollgasstellung hinaus bewegt, so wird die Spannung der Feder 43 des Drosseldruckventils 40 nochmals erhöht, demzufolge der Drosscldruck in den Kanälen 220 und 220 d sowie in den Räumen 94 und 106 ebenfalls gesteigert wird. Gleichzeitig erreicht der Ringraum 42 b den Kanal 221, durch den nunmehr zusätzlich Drosseldruck zum Schaltkolben 91 fließt. Auf diese Weise wird ein weiteres Verschieben der AufschaltpunV.te bis zu höheren Fahrgeschwindigkeiten und bis zu maximalen Beschleunigungswerten erreicht.

Die Hysteresis zwischen den Auf- und Rückschaltpunktcn wird durch die Differenzfläche der Kolben 98« und 98/' erzeugt. Die Größe der Hysteresis hängt von der Flüchcndiiicrenz ab und kann bis 0 gehen. Hs ist üblich, das bei L,„„_v die Vollast erreicht ist. Der Überweg über L_mux hat auf die Last keinen Einfluß, jedoch auf die Schallpunkte. Beim Überschreiten von L_nwx muß ein spürbarer Widerstand überwunden werden, um anzuzeigen, daß diese Sonderstellung erreicht ist. Fs ist deshalb nicht wünschenswert, daß

ίο unterhalb von L_mux dauernd geschaltet wird aus Yerbrauchsgründen. Deshalb sind die Rückschaltungen H₃" — /I₂' stark in den unteren Drehzahlbereich verzogen, jedoch so, daß oberhalb L₁ noch relativ günstig in den nächst niederen Gang geschaltet wird, um Zugkraft zu bekommen. Die große Hysteresis wird erzielt durch das Verschieben des Schallkolbens 91 nach rechts, der Ringraum 94 wird abgeschlossen und über den Ringraum 96 und den zweiten Kanal 221 entlüftet. Die Rückschaltung zwischen L_t und L_n,,,, erfolgt wieder geschwindigkeitsunabhängig bei /?,'. Die Hysteresis wird von der Durchmesserdifferen? der Steucrkolben 98a und 98/) bestimmt.

Die Erfindung ist anwendbar für Getriebe mit beliebig vielen Gängen, wenn die Ventilanordnung se

gewählt ist, daß für die Schaltung 1-2 und 2-1. 2-.' und 3-2, 3-4 und 4-3 jeweils die Anordnung getroffei wird, wie fur den Schaltkolben 91 und den Umschalt Steuerschieber 98 beschrieben ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hydraulische Schaltvorrichtung für ein selbsttätig schaitbares Kramahrzeugwechseigeiricbc, mit einem Umschalt-Steuerschieber (98) und einem damit zusammenarbeitenden, zwei Bunde (91a und 91 b) unterschiedlichen Durchmessers aufweisenden Schaltkolben (91), dessen größere triebsleistung bei niedrigstem Brennstoffverbrauch. Eine Leistungserhöhung bedingt jedoch einen Mehrverbrauch anißrennstoff und umgekehrt

   Bekannt ist eine hydraulische Schaltvorrichtung, in der ein a!s Druckminderventil ausgebildetes Schalidrossel'druckventil einen von der geforderten Motorleistung abhängigen Druck erzeugt, der in den Schahventilen einem "der Fahrgeschwindigkeit proportionalen Reslerdruck entgegenwirkt (s. Automobiltech-

   Stimfläche geaeTdTkVTft ein« £d7r*(10iffmii io nische Zeitschrift, Jahrgang 1968,S 121 bis 128). In ⁶ - dieser Schaltvorrichtung wird die Lage der Schalt

   punkte jeweils von der Füllung des Motors, d. h. der angeforderten Motorleistung, und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt, ohne Berücksichtigung der Höhe der Motorleistung.

   In einer anderen bekannten Schaltvorrichtung (US-PS 31 80 173) wird die Lage der Gangschaltpunkte ebenfalls in Abhängigkeit von der angeforderten Motorleistung und der Fahrgeschwindigkeit bestimmi. ausgenommen in der Vollast- oder Kick-down-Stellune des Gaspedals. In dieser Stellung liefert ein mit dem Drcsseldruckventil kombiniertes Ventil zuw?- lich Drosseldruck zum Schaltventil, um dieses zu ^ Abwärtsschalten zu veranlassen.

   Schließlich ist eine Steueranlage für Stufen wechselgetriebe bekannt (DT-AS 12 57 596), dessen Drossddruckventil ebenfalls mit einem Ventil kombiniert ist. das den Schaltkolben gegen höchsten fahrgeschuindickeitsabh?ngigen Druck in die Abwärtsschaltstel-

   der Fahrgeschwindigkeit entsprechendem Reglerdruck bcaufschlagbar ist und dessen Differenzfläche ebenso wie der Raum der Feder (105) entgegen dem Reglerdruck mit Drosseldruck beaufschlagbar ist, dessen Höhe der von dem Antriebsmotor geforderten Leistung entspricht und der von einem als Druckminderventil ausgebildeten Drosseldruckventil (40) geliefert wird, dessen mit dem Leistungsregler (G) des Antriebsmotors gegen eine Ventilfeder (43) verstellbarer Drosseldruckkolben (42) einen Ringraum (42a) aufweist, der über einen Drosseldruckkanal (48) in ständiger Verbindung mit dem Drosseldruck steht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Drosseldruckventil (40) und dem Schaltkolben (91) ein erster Kanal (220) angeordnet ist, von dem ein Verbiüdungskanal (22Oa") zum Raum der Feder (105) abzweigt, und der in einer ersten Stellung des Leistungsreglers für mittlere bis maxi

   male Leistung den "kingraum des Drosseldruck- 3° lung zwingt, sofern das Gaspedal über die Vollgas

   kolbens in der unteren Gangstellung mit dem Ringraum (94) zwischen der; beiden Bunden des Schallkolbens verbindet, in der oberen Gangstellung dagegen von dem größeren Bund (91a) des stellung hinaus bewegt ist.

   Während bei den bekannten Schaltvorrichtung!'. die Schaltpunkte in den Teillastbereichen unverändert festliegen, ist es die Aufgabe der vorliegenden Eriin-

   Schaltkolbens abgeschlossen ist, daß ferner zwi- 35 dung, eine hydraulische Schaltvorrichtung für

   sehen dem Drosseldruckventil und dem Schaltkolben ein zweiter Kanal (221) angeordnet ist, der in der ersten Stellung des Leistungsreglers in der oberen Gangstellung den Ringraum (94) des selbsttätig schaltbares Kraftfahrzeugwechselgetridie nach dem Oberbegriff des Patentanspruches zu schaffen, die es erlaubt, ab einer vorbestimmten Gaspedalstellung die der jeweiligen Drehzah! des Motors

   Schaltkolbens" über das Drosseldruckventil (40) 40 entsprechende Motorleistung indem jeweiligen Gang

   entlüftet, während in einer zweiten, dem Kickdown-Bereich entsprechenden Stellung des Lei-Slungsreglers der zweite Kanal (221) gemeinsam mit dem ersten Kanal (220) in Verbindung mit auszufahren und unterhalb dieser vorbestimmten Gaspedalstellung die Schaltung derart zu gestalten, daß mit optimalem Brennstoffverbrauch gefahren wird, wobei die Rückschaltung oberhalb der vor