DE1932986A1 - Elektrohydraulische Getriebeschaltanordnung fuer ein Planetengetriebe - Google Patents

Description

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E.9521
27.6.1969 Cl/Wa

Anlage zur

Patentanmeldung

HOBERT BOSCH GMBH, ? Stuttgart W, BreitScheidstrasse 4-

Elektrohydraulische Getriebeschaltanordnung für ein Planetengetriebe

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrohydraulisch^ Getriebeschaltanordnung für Fahrzeuggetriebe, die für jede Übersetzungsstufe mehrere hydraulisch betätigbare Schaltelemente aufweisen, und bei denen die einen Schaltvorgang auslösenden Schältsignale von einem elektronischen Steuergerät erzeugt werden. . .

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Es sind bereits elekt©hydraulische Getriebeschältanordnungen bekannt, bei denen die einzelnen Überset'zungsstufen mit hydraulischer Hilfskraft gewechselt werden. Das Hydraulikmedium wird dabei mit Hilfe von Magnetventilen den oeweiligen Getriebeschaltelementen zugeleitet· Bei diesen Schaltanordnungen, ist es schwierig, die Übersetzungsstufen jeweils ruckfrei und ohne große Belastungsspitzen für Getriebe, Kupplungen und Schaltanordnungen zu schalten. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektrohydraulische Getriebeschaltanordnung zu schaffen, die einen ruckfreien Gangwechsel bei beispielsweise Planetengetrieben erlaubt, ohne daß dabei für die verschiedenen Betriebsbedingungen ungewöhnliche Belastungsspitzen auftreten. ' *

Die Lösung der Aufgäbe besteht bei einer elektrohydraulischen Getriebeschaltanordiiung der eingangs genannten Art darin, daß ein Hauptdruckregler vorhanden ist, der in Abhängigkeit von einem von dem elektronischen Steuergerät gelieferten, dem das Fahrzeug antreibenden Moment näherungsweise entsprechenden Sollwert den Druck des hydraulischen Mediums einstellt, und daß zur Betätigung mindestens eines Teiles der die Getriebe schalt stuf en bestimmenden als Schaltelemente dienenden Brems- und/oder Kupplungselemente Schaltdruckreglef vorhanden sind, deren Ausgangsdrücke nach von dem elektronischen Steuergerät vorgegebenen Funktionen die Höhe des Hauptdruckes annehmen· Da die von den Kupplungselementen oder Bremselementen übertragenen Momente etwa proportional zu ihrem Anpreßdruck sind, und dieser wiederum den an den Ausgängen der Schaltdruckregler auftretenden Drücken entspricht, ist es somit möglich, das von jedem Brems- oder Kupplungselement übertragene Moment

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von dem elektronischen Steuergerät aus fortwährend genau zu dosieren. Jede neu eingeschaltete Getriebeübersetzungsstufe kann das Antriebsdrehmoment kontinuierlich nach einer von dem elektronischen Steuergerät vorgegebenen Funktion übernehmen, ohne daß "dabei Rucke oder große Belastungsspitzen auftreten. Durch besondere Korrekturgrößen kann die Entsprechung zwischen abgegebenem Moment und vom Hauptdruckregler erzeugten Druck in besonderen Betriebsfällen, beispielsweise im Schubbetrieb, zusätzlich "beeinflußt werden.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Schaltdruckregler als mit elektrischen Impulsen ansteuerbare elektrohydraulis.che Wandler ausgebildet, die im Steuergerät erzeugte elektrische Impulsfo'lgen in stetige Drücke umwandeln· Es ist vorteilhaft, den Hauptdruckregler als mehrstufigen Verstärker auszubilden, wobei dessen empfindlichste Stufe einen mit elektrischen Impulsfolgen ansteuerbaren elektrohydraulisehen Wandler zur Umwandlung der im Steuergerät erzeugten elektrischen Impulsfolgen in stetige Drücke enthält. Dadurch^ daß im Steuergerät keine kontinuierlichen Regel spannungen, sondern Impulsfolgen erzeugt werden, deren Impulsfolgefrequenz und/oder Impulsbreite eine Funktion der zu übermittelnden Signale sind, ist die Anordnung ohne großem Aufwand zu steuern und das Steuergerät an seinem Eingang weitgehend unempfindlich gegen von außen eingestreute Störungen, die beispielsweise von den Zündfunken oder Streumagnetfeldern herrühren können.

Bei einer vorteilhaften bei Planetengetriebe bevorzugt anwendbaren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Getriebeschaltanordnung sind mit mindestens einem Teil der in einem Planetengetriebe vorhandenen Bremselemente elektrische Schalter

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derart gekoppelt, daß im Zusammenwirken mit dem Steuergerät ein Freilaufverhalten der betreffenden Bremselemente erreichbar ist. ' ·

Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben-sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit dem nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.

Die Figur zeigt die Prinzipskizze eineB mit der erfindungsgemäßen Getriebe schaltanordnung ausgerüsteten Fahrzeugantriebes, Über einen hydraulischen Wandler oder über eine hydraulische Anfahrkupplung 12 und ein Planetengetriebe 11 treibt, bei 10 ein nicht in der Figur dargestellter Antriebsmotor ein ebenfalls nicht gezeigtes Fahrzeug an.

Das Planetengetriebe 11 ist zur Schaltbetätigung an die Leitungen 13 bisΊ6 angeschlossen. Der Wandler oder die Anfahrkupplung 12 enthalten von einem Druckregler 17» der an einer Haupt druckleitung 18 angeschlossen ist, einen nach oben begrenzten Druck. Die Haupt druckleitung 18 wird von einer Pumpe 19 mit Hydraulikmedium versorgt und steht mit einem Hauptdruckregler 20 über eine Leitung 21 in Verbindung.· Der Hauptdruckregler 20 besteht aus einem hydraulischen Regler 22 und einem elektrohydraulisehen Wandler 23. Der hydraulische Regler 22 enthält einen mehrstufigen Regelkolben 24, auf den außer den hydraulischen Druckkräften die Kraft einer mit einer Stellschraube 25 vorspannbaren Vordruckfeder 26 wirkt. Der hydraulische Regler 22 und alle verwendeten elektrohydraulisehen Wandler weisen außerdem zur Druckregelung hydraulische Druckrückführungen 27 auf· Der elektrohydraulische

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Wandler 23 enthält In seinem hydraulischen Teil einen gegen eine N"ullStellungsfeder 28 arbeitenden Schieber Vie nur symbolisch angedeutet, wird dieser Schieber 29 von einem an das elektronische Steuergerät 31 angeschlossenen elektromagnetischen Antrieb 30 bewegt· Der hydraulische Teil, des elektromagnetischen Wandlers 25 Ist über eine Leitung 32 mit der Hauptdruckleitung 18 und über eine Leitung 33 mit dem hydraulischen Regler 22 verbunden. Die zum Planetengetriebe 11 führende Leitung 13,ist über einen .Schaltdruckregler 34- mit der Hauptdruckleitung 18, und die Leitung 14- über einen Schaltdruckregler 35 mit der Hauptdruckleitung 18 verbunden. Die Schaltdruckregler 34· uncL 35.Si^cL ihrerseits.an das elektronische Steuergerät 31 angeschlossen. Sowohl mit der Hauptdruckleitung 18 als auch mit dem elektronischen Steuergerät 31 ist ein Wahlschalter-36 verbunden, der einen elektrischen Teil 37 und einen hydraulischen Teil 38 aufweist. Der hydraulische Teil 38, enthält einen Schieber 39 und. ist über eine Leitung 40 mit dem hydraulischen Regler 20 verbunden. Eine Leitung .41 :ist über ein mit dem elektronischen Steuergerät 31 verbundenes Magnetventil 4-2 mit der.Leitung 16 verbunden.,. Bejn elektronischen Steuergerät 31 .sind darüber hinausbei 42, ein. der Fahrpedalstellung entsprechendes Signal, bei 43 ein Kickdown-Signal, bei 44 ein der Fahrgeschwindigkeit, proportionales und bei 45' ein die Motordrehzahl darstellendes Signal zugeführt. Um den Betriebszustand mindestens eine© Teiles der im Planetengetriebe 11 befindlichen Bremselemente zu erfassen, sind mit diesen zwei Schalter 46 und 47 verbunden, die ihrerseits an das elektronische Steuergerät.3^ angeschlossen sind, ; ..- -■■'.'■"' '. -6-

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Die beschriebene Anordnung arbeitet folgendermaßen: ·

Zunächst befinde sich das Fahrzeug im Stand, und der Wähl- ,. schalter 36 sei.auf ein gewünschtes Fahrverhalten eingestellt· Wird die Drehzahl der Antriebsmaschine 10 nun erhöht, so >; beginnt der Anfahrvorgang des Fahrzeuges über den hydraulischen Wandler oder die Anfahrkupplung 12. Aus den den Bewegungszustand des Fahrzeuges beschreibenden Signalen,., die bei 4-2 bis 4-5 dem elektronischen Steuergerät 31 zugeführt sind, - die Fahrpedal Stellung, die Stellung eines ,_:_ Kickdown-Schalters, die Fahrgeschwindigkeit und die Motorrdrehzahl - wird in dem elektronischen Steuergerät 31 ein Signal gebildet, das näherungsweise dem Drehmoment der Fahrleistung entspricht. Dieses drehmomentproportionale als elektrische Größe vorliegende Signal ist die Eingangsgröße des Hauptdruckreglers 20, der den in der Haupt druckleitung 18 herrschenden Druck proportional zu seiner Eingangsgröße regelt. Um mit geringen elektrischen Steuerenergien auszukommen,, ist der Hauptdruckregler 20 zweistufig aufgebaut. Er besteht aus dem hydrauli sehen. Regler 22 und dem elektrohydraulischen Wandler 23. Der hydraulische Regler 22 enthält einen mehrstufigen Regelkolben 24- und arbeitet nach dem Prinzip des Kraftvergleiches. Als Sollwertkräfte wirken auf seinen Regelschieber 24- die von der Einstellschraube 25 vorgewählte konstante. Kraft der Vordruckfeder 2(3 sorwie die aus der Iieitung 33 von dem elektrohydraulischen Wandler.23 übertrage , von dem elektronischen Steuergerät beeinflußte drehmomentproportionale Druckkraft. Die Gegenkraft zu den Sollwertkräften wird aus den Drucken in der hydraulischen Rückführung 27"und der Leitung 4-0 abgeleitet. Der in der Rückführung 27 herrschende Druck entspricht

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dem in der Haupt druckleitung 18 herrschenden Druck und. erzeugt eine dem Istwert dieses Druckes entsprechende Kraft. Die Leitung 40 ist nur bei denjenigen Stellungen des hydraulischen Teiles 38 des Wählschalters 36 durckf uhr end, in welchem einer der Gänge 1,2,3 vor N vorgewählt ist. Folglich wird der in der Hauptdruckleitung 18 herrschende Druck nicht in allen Stellungen deB Wähl schall; er s 36 mit dem gleichen Proportionalitätsfaktor, entsprechend der elektrischen Eingangsgröße des Hauptdruckreglers, verstellt. Bei dem dargestellten Ausführungebeispiel ist die Leitung 40 bei der Stellung R des Schiebers 39 des Wahlschalters 36 verschlossen.

Somit ist die auf den Stufenkolben 24 in dieser Stellung einwirkende Gegenkraft geringer und demzufolge der Druck in der Hauptdruckleitung 18 höher. In der Stellung R des Schiebers 39 wird der Rückwärtsgang des Getriebes eingelegt. Soll nun in nicht näher dargestellter Weise nach dem Anfahren von dem ersten in den zweiten Gang geschaltet werden, soll also die nächst höhere Getriebeübersetzungsstufe eingeschaltet werden, so werden mit einer vom Steuergerät. 31 festgelegten Überlappung die den seitherigen Gang bestimmenden Brems- und/ oder Kupplungselemente des Planetengetriebes 11 gelöst und dafür die den nächst höheren Gang bestimmenden Elemente hinzugeschaltet. Eine Überlappung des Eingriffes der zu zwei Übersetzungsstufen gehörigen Elemente erfolgt dabei nicht zufällig, sondern sie geschieht dadurch, daß. der zu dem angewählten Gang gehörende Schaltdruckregler entsprechend einer von dem Steuergerät 31 gelieferten Übergangsfunktion den an seinem Ausgang herrschenden Druck langsam auf den in der Hauptdruckleitung 18 herrschenden Wert bringt und daß

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während dieser Zeitspanne der zu der seitherigen Übersetzungsstufe gehörige Druck von dem betreffenden Schaltdruckregler in vorgegebener Weise gesenkt wird. Die angewählte Übersetzungsstufe übernimmt somit einen steigenden Momentanteil, während der von der seitherigen Übersetzungsstufe übertragene Momentanteil fällt· Ist das Moment an einem zu der seitherigen Übersetzungsstufe gehörigen Bremselement auf ein Minimum gefallen, so daß die angewählte Übersetzungsstufe die volle Leistung von der Antriebsmaschine auf das nicht dargestellte Fahrzeug übernehmen kann, so zeigt ein mit den betreffenden Bremsband mechanisch gekoppelter Schalter, der Schalter 46 oder 47, diesen Zustand an, und daraufhin wird von dem Steuergerät 31 ein derartiger Schaltbefehl gegeben, daß das betreffende Bremsband der seitherigen Übersetzungsstufe völlig außer Eingriff gebracht wird. Die Schalter 46 und 47 verleihen somit den Bremsbändern in Zusammenwirken mit dem Steuergerät 31 freilaufartigen Charakter. Zumindest einer der Schalter 46 oder 47 kann in einer vereinfachten Ausführungsform durch ein Zeitglied ersetzt werden, das jeweils bei beginnendem Schaltvorgang angestoßen wird und das nach Ablauf seiner Standzeit ein Schaltsignal zum Lösen des ihm zugeordneten Bremsbandes abgibt.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Leitung anst.gtt mit einem Schaltdruckregler lediglich mit einem Magnetventil 42 verbunden. Da die Momentübernahme bei den höheren Gängen im allgemeinen nicht mehr kritisch ist, kann eine von einem Vordruckregler gesteuerte Momentübernahme des neu eingeschalteten Ganges entfallen. Wird nun wieder in eine tiefere Übersetzungsstufe des Getriebes zurückgeschaltet, so erfolgt die Momentübergabe wieder nach den

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von dem Steuergerät 31 abgegebenen Übergangsfunktionen. Die mit den Bremselementen des Planetengetriebes 11 verbunden Schalter 4-6,47 bewirken dabei wiederum ein freilaufartiges Verhalten. Würden beispielsweise beim Gangwechsel schlagartig die Elemente des seitherigen Ganges gelöst und die des nächst tieferen Ganges hinzugeschaltet, so könnte die Antriebsmaschine praktisch im Leerlauf auf 'die zu der nächst tieferen Übersetzungsstufe gehörenden Drehzahl hochdrehen. Dieses wird mit der teilweisen Fesselung des bisherigen Ganges in Verbindung mit dem FreilaufCharakter der Bremselemente vermieden, denn solange die betreffenden Bremselemente nicht von dem elektronischen Steuergerät einen Schaltbefehl erhalten, der sie außer Eingriff bringt, übertragen sie noch, ein die Antriebsmaschine belastendes Restmoment.

Dadurch, daß der in der Hauptdruckleitung 18 anstehende Druck immer etwa zu dem an das nicht dargestellte Fahrzeug abgegebene Moment proportional ist, können bei einem Wechsel der Übersetzungsstufen keine unnötig hohen Belastungsspitzen auftreten, da die von den Kupplungs- und/oder Bremselementen übertragenen Momente dem Druck, mit dem sie angesteuert werden, proportional sind; dieser Druck und damit das höchste beim Gangwechsel auftretende Moment ist eine Funktion der jeweiligen Fahrzeugbelastung. Damit der hydraulische Wandler oder die Anfahrkupplung 12 nicht durch einen zu hohen Vordrück beschädigt wird, ist ein Druckregler 17 vorgesehen, der den dem Wandler oder der Anfahrkupplung zugeführten Druck auf einen höchsten zulässigen Druck begrenzt.

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Claims (1)

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   Ansprüche

   MJElektrohydraulische Getriebeschaltanordnung für Fahrzeuggetriebe, die für jede Übersetzungsstufe mehrere hydraulisch betätigbare Schaltelemente aufweisen und bei denen die einen Schaltvorgang auslösenden Schaltsignale von einem elektronischen Steuergerät erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hauptdruckregler (20) vorhanden ist, der in Abhängigkeit von einem von dem elektronischen Steuer- · gerät (31) gelieferten, dem das Fahrzeug antreibenden Moment näherungsweise entsprechenden Sollwert den Druck des hydraulischen Mediums einstellt und daß zur Betätigung mindestens eines Teiles der die Getriebeschaltstufen bestimmenden als Schaltelemente dienenden Brems- und/oder Kupplungselemente Schaltdruckregler (34,35) vorbanden sind, deren Ausgangsdrücke nach von dem elektronischen Steuergerät (31) vorgegebenen Funktionen die Höhe des Hauptdruckes annehmen.

   S 2. Elektrohydraulische Getriebeschaltanordnung nach Anspruch 1, J

   dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptdruckregler (20) als

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   mehrstufiger Verstärker ausgebildet ist, dessen empfindlichste Stufe einen mit elektrischen Impulsen ansteuerbaren el ektrohydrauii sehen Wandler (23) zur Umwandlung der im Steuergerät (31) erzeugten elektrischen Impulsfolgen in stetige Drücke enthält.

   3. Elektrohydraulische Getriebeschaltanordnung nach Anspruch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltdruckregler (34,35) als mit elektrischen Impulsen ansteuerbare elektrohydraulische Wandler ausgebildet sind, die im Steuergerät (3i) erzeugte elektrische Impulsfolgen in stetige Drücke umwandeln.

   4. Elektrohydraulische Getriebeschaltanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Schaltdruckregler für einen Teil der Getriebeschaltstufen Magnet_r ventile (42) vorgesehen sind.

   5. Elektrohydraulische Getriebe schalt anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein für die Ge-

   • triebeschaltstufen vorhandene Wahlschalter (36) elektrische (37) und hydraulische (38) Punktionen aufweist.

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   6. Elektrohydraulische Getriebeschaltanordnung nach Anspruch 1, für ein Planetengetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß mit mindestens einem Teil der in einem Planetengetriebe vorhandenen Bremselemente elektrische Schalter (46,47) derartig gekoppelt sind, daß im Zusammenwirken mit dem Steuergerät (31) ein Freilaufverhalten der betreffenden Bremselemente erreichbar ist.

   7· Elektrohydraulische Getriebeschaltanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest teilweise anstelle der elektrischen Schalter (46,4-7) Zeitglieder vorhanden sind, mit deren Hilfe ein Freilaufverhalten erreichbar ist. CJL

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