DE19724446A1 - Hydraulische Steuereinrichtung für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Drucks für die von einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs durchgeführte Drehzahlveränderung und insbesondere eine hydraulische Steuereinrichtung für ein Automatikgetriebe, die zur direkten Steuerung des einer Kupplung zugeführten hydraulischen Drucks auf der Grundlage eines elektrischen Signals bestimmt ist.

Eine Steuereinrichtung dieser Art ist z. B. aus dem von NISSAN MOTOR im März 1987 herausgegebenen Wartungsleitfaden "Full Range Electronically Controlled Automatic Transmis­ sion" bekannt. Bei dieser Steuereinrichtung ist ein Spei­ cher zwischen einem handbetätigten Kolbenventil und einer Vorwärtskupplung sowie ein weiterer Speicher zwischen dem vorgenannten Kolbenventil und einer Rückwärtskupplung ange­ ordnet. Es ist auch eine hydraulische Steuereinrichtung be­ kannt, bei der eine Drehmomentänderung einer Ausgangswelle eines Automatikgetriebes, die beim Stellungswechsel eines Schalthebels zwischen einer N-Stellung (Neutral) und einer D-Stellung (Vorwärts) oder zwischen N-Stellung und einer R-Stellung (Rückwärts) auftritt, durch mechanische und elek­ trische Steuerung eines dem vorgenannten Kolbenventil zuge­ führten Leitungsdrucks gedämpft wird. Gegenwärtig gelangt eine derart aufgebaute Steuereinrichtung in großem Umfang in Kraftfahrzeugen zum Einsatz.

Diese bekannte hydraulische Steuereinrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß durch die beiden Speicher für die Vorwärts- und Rückwärtskupplung die Getriebe mit der Steu­ ereinrichtung groß werden und daß sich die Steuergenauig­ keit zur Unterdrückung einer Drehmomentänderung infolge von Änderungen der mechanischen Komponenten mit der Zeit ver­ schlechtert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulische Steuerein­ richtung für ein Automatikgetriebe zu schaffen, die eine verbesserte Genauigkeit bei der Unterdrückung einer Drehmo­ mentänderung beim Stellungswechsel eines Wählhebels zwi­ schen einer N-Stellung und einer D-Stellung oder zwischen der N-Stellung und einer R-Stellung aufweist und außerdem verhindert, daß sich die Steuergenauigkeit bei der Unter­ drückung einer Drehmomentänderung infolge von Veränderungen der mechanischen Komponenten mit der Zeit verschlechtert, indem ein Steuersystem mit einer perfekten elektronischen Schaltung anstelle eines Steuersystems mit einem hydrauli­ schen Kreis gewählt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine hydraulische Steuereinrichtung für ein Automatikgetriebe gelöst mit: ei­ ner Einrichtung zur Erzeugung eines hydraulischen Drucks durch Antrieb einer Hydraulikpumpe mit Hilfe einer An­ triebskraft des Motors oder eines Elektroantriebs, einem durch Betätigung eines Wählhebels automatisch oder manuell antreibbaren Kolbenventil, mindestens einer Kupplung für die Vorwärtsbewegung, die Rückwärtsbewegung oder einen Gangwechsel eines Kraftfahrzeugs, einem hydraulischen Steu­ erelement zur Steuerung eines der Kupplung zugeführten hy­ draulischen Drucks und einer Steuereinrichtung zur Steue­ rung des hydraulischen Steuerelements, gekennzeichnet durch eine Druckregeleinrichtung zur Regelung eines hydraulischen Drucks, der von der Einrichtung zur Erzeugung des hydrauli­ schen Drucks der Kupplung über das Kolbenventil durch das hydraulische Steuerelement zugeführt wird, um eine Verände­ rung des Ausgangsdrehmoments des Automatikgetriebes zu un­ terdrücken. Bei dieser hydraulischen Steuereinrichtung wird der von dem Steuerelement gesteuerte hydraulische Druck der Vorwärts- und Rückwärtskupplung vorzugsweise über eine Schalteinrichtung zur Umschaltung der mit der Vorwärts- und Rückwärtskupplung verbundenen Hydraulikleitungen zugeführt.

Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausfüh­ rungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch den Aufbau einer hydraulischen Steu­ ereinrichtung für ein Automatikgetriebe gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Prinzip einer hydraulischen Druckversorgung durch ein manuell betätigbares Kolbenventil;

Fig. 3 den Aufbau eines Teils eines Wählhebelmechanis­ mus;

Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung der Wechselbeziehung zwischen den Wählhebelstellungen und den Be­ triebszuständen der Kupplungen;

Fig. 5 ein Diagramm zur Darstellung der Wechselbeziehung zwischen hydraulischen Drücken beim N-R- und N-D-Gangwechsel und einem Drehmoment To einer Aus­ gangswelle des Getriebes;

Fig. 6 einen detaillierten Aufbau der in Fig. 1 gezeig­ ten hydraulischen Steuereinrichtung;

Fig. 7 einen schematischen Aufbau einer hydraulischen Steuereinrichtung für ein stufenloses Getriebe; und

Fig. 8 ein Diagramm zur Darstellung der Wechselbeziehung zwischen den Wählhebelstellungen und den Einrück­ stellungen der Kupplungen des stufenlosen Getrie­ bes sowie der Zufuhr eines hydraulischen Drucks zu einer Riemenscheibe.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer hydraulischen Steuereinrichtung für ein Automatikgetriebe gemäß einer Ausführung der Erfindung. In dieser Ausführung wird ein au­ tomatisches Viergang-Getriebe verwendet.

Ein Getriebehauptgehäuse 1 enthält eine Ölpumpe 2 zur Er­ zeugung eines hydraulischen Drucks, eine für die Rückwärts­ bewegung eingeschaltete Rückwärtskupplung 3 (im folgenden als "R/C" bezeichnet), eine für die Vorwärtsbewegung einge­ schaltete Vorwärtskupplung (F/C) 4, eine für den Gangwech­ sel in einen zweiten und vierten Gang eingeschaltete 2-4-Kupplung (2-4/C) 5, eine für den Gangwechsel in einen drit­ ten und vierten Gang eingeschaltete Hochkupplung (high clutch) (H/C) 6 und eine Überbrückungskupplung (L/C) 7. Durch An/Ausschalten dieser Kupplungen verändert sich ein Drehzahlverhältnis eines (nicht gezeigten) Planetengetrie­ bes, um einen Startvorgang, eine Rückwärtsbewegung oder ei­ nen Gangwechsel durchzuführen, wodurch die gewünschte Fahr­ zeugbewegung erreicht werden kann.

Das Getriebehauptgehäuse 1 ist mit einer hydraulischen Steuereinrichtung 8 durch eine Interfaceplatte 9 verbunden. Die Verwendung der Interfaceplatte 9 verringert die Her­ stellungskosten der hydraulischen Steuereinrichtung 8. Der Grund hierfür ist folgender: Selbst wenn die Konstruktions­ faktoren (die Gesamtgröße, Stellungen von Teilen zur Ein­ leitung eines hydraulischen Drucks an die Kupplungen u.ä.) des Getriebehauptgehäuses 1 nicht mit den Konstruktionsfak­ toren (der Anordnung der Ausgänge der Hydraulikleitungen) der hydraulischen Steuereinrichtung 8 übereinstimmen, kann dieselbe hydraulische Steuereinrichtung 8 durch Veränderung der Form der Interfaceplatte 9 entsprechend der Art des Ge­ triebehauptgehäuses 1 an dieses angepaßt werden.

Die hydraulische Steuereinrichtung 8 enthält ein manuell betätigbares Kolbenventil 10 und eine Ventilkammer 11. Sie enthält ferner hydraulische Steuereinrichtungen 15, von de­ nen jede aus einem hydraulischen Steuerventil 12, einer hy­ draulischen Steuerventilkammer 13 und einem elektromagneti­ schen Solenoid 14 besteht. Das elektromagnetische Solenoid 14 wird durch eine Getriebesteuerung 16 angetrieben, die an der hydraulischen Steuereinrichtung 8 angeordnet ist. Die Anzahl der hydraulischen Steuerelemente 15 variiert in Ab­ hängigkeit von der Anzahl der im Getriebehauptgehäuse 1 an­ geordneten Kupplungen. Bei der bekannten Einrichtung ent­ spricht die Anzahl der mechanischen Steuereinrichtungen der Zahl der Kupplungen. Erfindungsgemäß sind allerdings nur vier Sätze von Steuerelementen für das Viergang-Automatik­ getriebe erforderlich.

Die Funktion der hydraulischen Steuereinrichtung 8 mit dem vorgenannten Aufbau wird im folgenden näher erläutert. Wenn ein (im folgenden erläuterter) Wählhebel eines Kraftfahr­ zeugs betätigt wird, wird ein von der durch den Fahrzeugmo­ tor oder einen Elektromotor angetriebenen Pumpe erzeugter hydraulischer Druck in das manuell oder automatisch betä­ tigbare Kolbenventil 10 von einer Pumpendruck-Eingangslei­ tung 23 (der hydraulische Druck ist durch den Buchstaben A angegeben) eingeleitet. Für den Fall, daß das manuell betä­ tigbare Kolbenventil 10 automatisch betrieben wird, sollte es im Hinblick auf eine Vereinfachung des Aufbaus des Wähl­ hebels und auf die Steuergenauigkeit durch einen elektroma­ gnetischen Solenoid 14-e angetrieben werden.

Der so eingeleitete hydraulische Druck wird jeder Kupplung derart zugeführt, daß das Getriebe in einen Zustand ge­ langt, der durch die jeweiligen Bereiche Parken (P), Rück­ wärts (R), Neutral (N) und Vorwärts oder Drehzahlwechsel (D) auf der Grundlage der Betriebsstellung des Schalthebels angegeben wird.

Bei dieser Ausführung ist es wichtig, daß beim Einleiten des hydraulischen Drucks von dem manuell betätigbaren Kol­ benventil 10 in ein hydraulisches Steuerventil 12-a zur Re­ gelung des an die R/C 3 und F/C 4 angelegten Drucks der hy­ draulische Druck wieder von einer Ausgangsleitung 22 an der Ventilkammer 11 in das Kolbenventil 10 zurückgeführt wird.

In dieser Ausführung können die beiden Kupplungen R/C 3 und F/C 4 nur durch das hydraulische Steuerelement 15-a gesteu­ ert werden.

In diesem Fall wird eine hydraulische Leitungsschaltein­ richtung 17 zur Umschaltung der mit den beiden Kupplungen R/C 3 und F/C 4 verbundenen Druckzufuhrleitungen für das manuell betätigbare Kolbenventil 10 und die Ventilkammer 11 erforderlich. Die hydraulische Leitungsschalteinrichtung 17 enthält das manuell betätigte Kolbenventil 10, eine Ein­ gangsleitung 18 zur Einleitung eines Hydraulikdrucks (ge­ kennzeichnet durch den Buchstaben C) von dem hydraulischen Steuerventil 12-a in das manuell betätigbare Kolbenventil 10, eine Hydraulikleitung 19 für die Zufuhr eines hydrauli­ schen Drucks (gekennzeichnet durch den Buchstaben D) von der Eingangsleitung 18 in die F/C 4, eine Hydraulikleitung 20 für die Zufuhr eines Hydraulikdrucks (gekennzeichnet durch den Buchstaben E) an die R/C 3, eine Ausgangsleitung 22 für die Rückführung eines Hydraulikdrucks (gekennzeich­ net durch den Buchstaben B) in das manuell betätigbare Kol­ benventil 10 und die Ventilkammer 11, die mit diesen Hy­ draulikleitungen verbunden ist. Die Ventilkammer 11 des ma­ nuell betätigbaren Kolbenventils weist ferner ein Sicher­ heitsventil 21 zur Steuerung der oberen Grenze des von der Ölpumpe 2 erzeugten hydraulischen Drucks auf. Das Sicher­ heitsventil 21 verhindert einen zu starken Anstieg des hy­ draulischen Drucks, wodurch eine Beschädigung der hydrauli­ schen Steuereinrichtung 8 verhindert wird.

Die Steuerung des an die R/C 3 und F/C 4 angelegten hydrau­ lischen Drucks wird zur Verhinderung einer Drehmomentverän­ derung einer Ausgangswelle des Getriebes bei einem N-D- und N-R-Drehzahlwechsel durchgeführt, wodurch ein gutes Fahr­ verhalten erreicht wird (was im folgenden unter Bezug auf Fig. 5 erläutert wird). Eine derartige Steuerlogik ist in einem ROM (Read Only Memory, nicht gezeigt) in der Getrie­ besteuerung 16 gespeichert und ein N-D-Drehzahlwechsel­ schalter und ein N-R-Drehzahlwechselschalter (beide nicht dargestellt) sind an dem Schalthebel zur Steuerung des hy­ draulischen Drucks unter Verwendung eines von jedem dieser Schalter als Trigger zugeführten Signals vorgesehen.

Die hydraulische Steuereinrichtung 8 enthält auch einen Me­ chanismus zur Ausfallsicherung. Wenn das Steuersystem mit der Getriebesteuerung 16 und dem elektromagnetischen So­ lenoid 14 ausfällt, ermöglicht der Mechanismus zur Ausfall­ sicherung einen Betrieb des Kraftfahrzeugs mit dem im drit­ ten Gang festgelegten Drehzahlverhältnis. Zur Festlegung des Drehzahlverhältnisses im dritten Gang muß der hydrauli­ sche Druck an die F/C 4 und H/C 6 angelegt werden, wenn ei­ ne Solenoidstromversorgung abgeschaltet ist. Zu diesem Zweck wird in den elektromagnetischen Solenoids 14-a, 14-c die Anordnung der Druckeinführungsleitungen 30-a, 30-c und Ablaufleitungen 31-a, 31-c zur Anordnung der Druckeinfüh­ rungsleitungen 30-b, 30-d und Ablaufleitungen 31-b, 31-d in den anderen elektromagnetischen Solenoids 14-b, 14-d umge­ steuert. In diesem Fall können die elektromagnetischen So­ lenoids 14-a bis 14-d mit derselben Spezifikation verwendet werden, bei denen der Hub Null wird, wenn die Stromzufuhr des Solenoids eingeschaltet ist. Die elektromagnetischen Solenoids 14-a bis 14-d können so vereinheitlicht werden.

Die Festlegung des Drehzahlwechsels im dritten Gang kann nicht nur durch die vorstehend beschriebene Änderung der Hydraulikleitungen, sondern auch durch Verwendung zweier Arten von elektromagnetischen Solenoids 14-a, 14-c und 14-b, 14-d erreicht werden, die einander entgegengesetzte Funktionseigenschaften aufweisen, d. h. sich so unterschei­ den, daß der Hub Null oder maximal ist, wenn die Stromzu­ fuhr eingeschaltet ist. Es ist ferner eine Funktion für die Zufuhr eines hydraulischen Drucks von der Hydraulikleitung 20 für die R/C 3 in ein Sicherheitsventil 34 und das Ab­ schalten der Zufuhr eines hydraulischen Drucks in die H/C 6 bei Rückwärtsbewegung im Störungsfall des Steuersystems vorgesehen. Dadurch kann das Fahrzeug etwas nach vorne oder nach rückwärts fahren, um beispielsweise durch Betrieb des manuell betätigten Kolbenventils 10 zu einer Werkstätte zu fahren.

Fig. 2 ist eine typische Darstellung eines Prinzips einer hydraulischen Druckversorgung durch das manuell betätigbare Kolbenventil 10.

In dieser Figur sind die Druckversorgungszustände in der Parkstellung (P), der Rückwärtsstellung (R), der Neutral­ stellung (N) und der Vorwärts- oder Gangwechselstellung (D) von oben nach unten in dieser Reihenfolge dargestellt.

In der Parkstellung wird ein hydraulischer Druck von der Pumpendruckeinlaßleitung 23 in die Ventilkammer 11 einge­ leitet. Wenn der eingeleitete hydraulische Druck übermäßig groß wird, wird das aus einem Ventil 24 und einer Feder 25 zusammengesetzte vorstehend beschriebene Sicherheitsventil 21 zur Steuerung des eingeleiteten hydraulischen Drucks auf einen geringeren Wert als der maximale Einstellwert betä­ tigt. Der maximale Einstellwert wird durch die vorher aus­ gewählte Vorspannkraft der Feder 25 bestimmt.

In der Rückwärtsstellung ist das manuell betätigbare Kol­ benventil 10 nach links verschoben, so daß der von der Pum­ pendruckeinlaßleitung 23 zugeführte hydraulische Druck über die Ausgangsleitung 22 abgelassen wird. Der hydraulische Druck wird in die Eingangsleitung 18 über das hydraulische Steuerventil 12-a eingeleitet. Dann wird der hydraulische Druck von der Eingangsleitung 18 an die hydraulische Lei­ tung 20 abgegeben, die mit der R/C 3 zur Steuerung der R/C 3 verbunden ist.

In der Neutralstellung ist das manuell betätigbare Kolben­ ventil 10 weiter nach links verschoben, so daß der von der Pumpeneinlaßleitung 23 zugeführte hydraulische Druck von der Ausgangsleitung 22 abgegeben und dann in die Eingangs­ leitung 18 über das Steuerventil 12-a eingeleitet wird. Da jedoch der hydraulische Druck in der Eingangsleitung 18 von dem manuell betätigbaren Kolbenventil 10 abgeschnitten ist, wird er nicht an die Kupplung geleitet. Zu diesem Zeitpunkt wird der an die R/C 3 zugeführte hydraulische Druck von der Hydraulikleitung 20 über eine Ablaßleitung 26 abgegeben, was dazu führt, daß die neutrale Stellung wieder herge­ stellt wird.

In der Vorwärts- oder Gangwechselstellung ist das manuell betätigbare Kolbenventil 10 von der Neutralstellung nach rechts bewegt, so daß der von der Eingangsleitung 18 zuge­ führte hydraulische Druck von der mit der F/C 4 verbundenen Hydraulikleitung 19 zur Steuerung der F/C 4 abgegeben wird. Wenn das Kolbenventil 10 in diesem Zustand in die neutrale Stellung bewegt wird, wird der an die F/C 4 zugeführte hy­ draulische Druck von der Hydraulikleitung 19 über eine Ab­ laßleitung 27 abgegeben, was dazu führt, daß die Neutral­ stellung wieder hergestellt wird.

Wie vorstehend beschrieben können gemäß der Erfindung die beiden Kupplungen F/C 4 und R/C 3 nur durch das manuell be­ tätigbare Kolbenventil 10 gesteuert werden. Dadurch können die Größe und Kosten der Steuereinrichtung verringert wer­ den. Wenn das hydraulische Steuerelement 15-a zur Steuerung der F/C 4 und R/C 3 ausfällt, steigt eine Drehmomentände­ rung beim N-D- und N-R-Drehzahlwechsel an. Das Fahrzeug kann jedoch vorübergehend betätigt werden, um z. B. durch die in Fig. 2 gezeigte hydraulische Steuerung zu einer Werkstatt zu fahren.

Fig. 3 zeigt den Aufbau eines Teils des Wählhebelmechanis­ mus. Dieser Teil des Wählhebelmechanismus dient zur Bewe­ gung des manuell betätigbaren Kolbenventils 10 in die in Fig. 2 gezeigten rechten und linken Stellungen. Er enthält einen Wählhebel mit einem Wählhebelknopf 335, einem Hebel 336 und einer drehbaren Welle 337, sowie ein Verbindungs­ teil 338, eine Nockenscheibe 339, eine Druckstange 340, und eine Nockenscheibenwelle 341, die an dem Wählhebel vorgese­ hen sind.

Wenn der Wählhebelknopf 335 gemäß Fig. 3 nach rechts und links bewegt wird, dreht sich der Verbindungsteil 338 um die drehbare Welle 337, wodurch die Nockenscheibe 339 um die Nockenscheibenwelle 341 gedreht wird. Die Nockenscheibe 339 hat Aussparungen, die den P-, N-, R- und D-Stellungen, bezogen auf den Hub des Kolbenventils 10 entsprechen. Die Stellung des Kolbenventils 10 wird durch Festlegung der Stellung der Druckstange 340 in jedem der Vorsprünge be­ stimmt. Wenn das Kolbenventil 10 elektrisch betätigt wird, wird eine Vorderkante des Hebels 336 durch einen Schalter 342 zur Überprüfung der P-, N-, R- und D-Stellungen erfaßt. Das Signal wird an die Getriebesteuerung 16 geleitet und das elektromagnetische Solenoid 14-e wird durch die Getrie­ besteuerung 16 zur Steuerung des Kolbenventils 10 angetrie­ ben.

Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Wechselbeziehung zwischen den Drehzahlwechselstellungen und der Funktion der Kupplun­ gen zeigt. Es ist insbesondere eine Beziehung zwischen den Stellungen des Wählhebels und den Eingriffzuständen der Kupplungen gezeigt. In diesem Diagramm gibt ein Kreis einen Kupplungseinrückzustand und ein leeres Feld einen ausge­ rückten Zustand der Kupplung an. Bei dem nicht dargestell­ ten Schalten vom ersten in den zweiten Gang wird ein auf die Kupplung aufgebrachtes Drehmoment infolge eines hohen Untersetzungsverhältnisses größer, was dazu führt, daß die Kupplung durch das übermäßige Drehmoment stark verschleißt. Um einem derartigen Nachteil zu begegnen, wird bei dieser Ausführung eine Freilaufkupplung (im folgenden als "LO/C") verwendet. Die LO/C weist eine geringe Größe und ein gerin­ ges Gewicht auf und trägt daher zur Verringerung der Größe und des Gewichts des Getriebes bei. Wenn keine LO/C verwen­ det wird, muß ein weiterer Satz des hydraulischen Steuer­ elements 15 zur Steuerung der Kupplungen hinzugefügt wer­ den.

Gemäß Fig. 4 sind in der N- und P-Stellung sämtliche Kupp­ lungen ausgeschaltet, d. h. ausgerückt. In der D-Stellung sind im ersten Drehzahlbereich die F/C und LO/C eingeschal­ tet, d. h. eingerückt. In dem zweiten Drehzahlbereich sind die F/C und die 2-4/C eingeschaltet. In dem dritten Dreh­ zahlbereich sind die F/C und die H/C und im vierten Dreh­ zahlbereich die H/C und die 2-4/C eingeschaltet. In der R-Stellung ist die R/C eingeschaltet.

Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Wechselbeziehung zwischen den hydraulischen Drücken bei einem N-R- und N-D-Drehzahlwechsel und ein Drehmoment To einer Ausgangswelle des Getriebes zeigt. Das Drehmoment To der Ausgangswelle des Getriebes bedeutet ein Ausgangsdrehmoment der Ausgangs­ welle des Getriebehauptgehäuses 1. Wenn das einen Drehzahl­ wechselbereich angebende Wählhebelpositionssignal N, R oder D der Getriebesteuerung 16 zugeführt wird, wird die in Fig. 5 gezeigte hydraulische Steuerung zur Steuerung des Drehmo­ ments To durchgeführt. Das Wählhebelsignal kann einfach durch Verwendung eines Schalters zur Umwandlung einer Stel­ lung des Wählhebels in ein elektrisches Signal erhalten werden. Ein derartiger Schalter wird nicht nur im Falle ei­ nes elektrischen Antriebs des Kolbenventils 10, sondern auch im Falle eines manuellen Antriebs des Kolbenventils 10 benötigt.

In Fig. 5 sind die Eigenschaften der bekannten Einrichtung bei einem Stellungswechsel des Wählhebels zwischen der N-Stellung und der R-Stellung und zwischen der N-Stellung und D-Stellung durch unterbrochene Linien dargestellt. Bei der bekannten Einrichtung verändert sich das Drehmoment To beim Wechsel von N nach R und von N nach D stark. Der Grund hierfür liegt darin, daß es bei dem bekannten mechanischen Steuersystem infolge der mit Trägheit verbundenen Wirkung schwierig ist, eine genaue Steuerung durchzuführen, so daß eine Änderung des der R/C und F/C zugeführten Drucks auf­ tritt, wie dies durch die unterbrochenen Linien in Fig. 5 gezeigt ist. Da im Gegensatz dazu bei der Erfindung der an die R/C und F/C zugeführte Druck elektrisch genau gesteuert wird, wie dies durch die durchgezogene Linie in Fig. 5 ge­ zeigt ist, weist das Drehmoment To einen geglätteten Ver­ lauf auf, wodurch ein durch die Drehmomentveränderung be­ dingtes unangenehmes Fahrgefühl ausgeglichen wird.

Fig. 6 zeigt den detaillierten Aufbau der in Fig. 1 gezeig­ ten hydraulischen Steuereinrichtung 8. Hier wird der Aufbau mit dem Ziel einer Vereinfachung der Struktur und der Ver­ ringerung der Kosten der hydraulischen Steuereinrichtung 8 beschrieben. Zunächst sind das manuell betätigbare Kolben­ ventil 10 und die Ventilkammer 11 zur Bildung eines Gehäu­ ses als Kolbenventileinheit 35 vereinigt. Das elektromagne­ tische Solenoid 14, das hydraulische Steuerventil 12 und die hydraulische Steuerventilkammer 13 sind vereinheit­ licht, um jeweils Steuerventileinheiten 36, 37, 38 und 39 zu bilden. Diese Einheiten sind dann in die hydraulische Steuereinrichtung 8 zur Steuerung des Getriebes eingebaut. In diesem Fall kann die hydraulische Steuereinrichtung 8 mit geringen Montagekosten einfach montiert werden, indem diese Einheiten jeweils identische Abmessungen A, B und C (Breite, Länge, Höhe) aufweisen. Durch Verwendung von Ein­ heiten mit derselben Form können ferner die Herstellungsko­ sten ebenfalls reduziert werden.

Diese Einheiten werden dadurch montiert, daß sie aufeinan­ dergestapelt und durch Bolzen 42, 43, die durch in den Ein­ heiten vorgeformte Bohrungen 40, 41 verlaufen, und Muttern 44, 45, 46, 47, die auf beide Enden der Bolzen 42, 43 ge­ schraubt sind, aneinander befestigt werden. Verbindungsbe­ reiche von beispielsweise Hydraulikleitungen 48, 49 zwi­ schen nebeneinanderliegenden Einheiten sind durch Dich­ tungsringe 50, 51 luftdicht abgeschlossen. Die Querabmes­ sung A der Steuerventileinheiten 36, 37, 38 und 39 kann durch geeignete Anordnung der Hydraulikleitungen verringert werden. Die Einheiten müssen allerdings nicht in allen drei Abmessungen A, B und C, sondern können auch nur in ein oder zwei der drei Abmessungen identisch sein.

Die Ausfallsicherung der in Fig. 1 dargestellten Einrich­ tung wird im folgenden näher erläutert. Wenn in Fig. 1 zur Rückwärtsbewegung das Kolbenventil 10 in eine der R-Stel­ lung entsprechende Position verschoben ist, wird der Hy­ draulikleitung 20 zur Einleitung des hydraulischen Drucks an die R/C 3 ein hydraulischer Druck zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt wird der hydraulische Druck auch einer Hydrau­ likleitung 52 zur Einleitung des hydraulischen Drucks an die H/C 6 zugeführt. Das Sicherheitsventil 34 gemäß Fig. 1 ist zur Verhinderung dieses Nachteils vorgesehen und be­ steht aus einem Hydraulikventil 55 und einer Feder 56 in der Steuerventileinheit 37 gemäß der Ausführung in Fig. 6.

Die Funktion des Sicherheitsventils 34 wird nun erläutert. Wenn der hydraulische Druck der R/C 3 zugeführt wird, wird der hydraulische Druck zu der Unterseite des Hydraulikven­ tils 55 (siehe Fig. 6) über eine Hydraulikleitung 57 gelei­ tet und das Hydraulikventil 55 wird in Fig. 6 nach oben be­ wegt, um den der H/C 6 zugeführten hydraulischen Druck zu einer Ablaufleitung 58 abzulassen. Die Hydraulikleitungen 52, 53 und 54 der Steuerventileinheiten 37, 38 und 39 füh­ ren den hydraulischen Druck an die Kupplungen entsprechend zu.

Jede Hydraulikleitung ist gerade ausgebildet und ein Ab­ sperrelement zur Verhinderung eines Ölverlusts ist in der Nähe ihres äußeren Umfangsbereichs vorgesehen. Dies trägt zur Verringerung der Herstellungskosten der hydraulischen Steuereinrichtung 8 bei.

Mit einem derartigen Aufbau kann eine günstige hydraulische Steuereinrichtung mit einem Sicherungsmechanismus reali­ siert werden. Wenn darüber hinaus ein Fünfgang-Getriebe be­ nötigt wird, kann eine Steuereinheit zu dem in Fig. 6 ge­ zeigten Aufbau hinzugefügt werden, die der Steuereinheit 37 ohne der Ablaufleitung 58 und dem Sicherheitsventil 34 ent­ spricht, um dadurch eine hydraulische Steuereinrichtung für ein Fünfgang-Getriebe zu erhalten. In derselben Weise kann eine der Steuerventileinheit 36 entsprechende Steuereinheit ohne einer Hydraulikleitung 59 zu dem Aufbau hinzugefügt werden.

Die vorliegende Erfindung ist für ein stufenlos verstellba­ res Getriebe (CVT-Getriebe) verwendbar. Das stufenlos ver­ stellbare Getriebe enthält im wesentlichen eine konische Antriebsrolle zur Aufnahme einer Motorantriebskraft, eine konische Abtriebsrolle zur Abgabe einer Antriebskraft an die Antriebsräder und einen um die Antriebs- und Abtriebs­ rolle verlaufenden Riemen, wobei die Drehzahlveränderung durch Veränderung eines Verhältnisses zwischen den Durch­ messern der Antriebs- und Abtriebsrolle erreicht wird.

Fig. 7 zeigt schematisch den Aufbau einer hydraulischen Steuervorrichtung für ein stufenlos verstellbares Getriebe.

Gemäß Fig. 7 enthält ein Getriebehauptgehäuse 60 eine Öl­ pumpe (im folgenden als "O/P" bezeichnet) 61 zur Erzeugung eines hydraulischen Drucks, eine zur Rückwärtsbewegung ein­ geschaltete Rückwärtskupplung (R/C) 62, eine zur Vorwärts­ bewegung eingeschaltete Vorwärtskupplung (F/C) 63, ein Laufrollen-Druckversorgungsteil (P/P) 64 zur axialen Bewe­ gung einer Laufrolle für den Drehzahlwechsel; ein Leitungs­ druckerzeugungsteil (L/P) 65 zur Aufrechterhaltung eines hochgenauen Drehzahlverhältnisses und zur Steuerung einer Spannung eines Riemens, sowie eine Startkupplung (S/C) 66, die beim Starten in die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung eingeschaltet ist. Es ist ferner eine hydraulische Steuer­ einrichtung 67 zur Steuerung von hydraulischen Drücken für die Betätigung dieser Kupplungen vorgesehen. Das Getriebe­ hauptgehäuse 60 ist mit der hydraulischen Steuereinrichtung 67 über eine Interfaceplatte 68 verbunden. Durch die Ver­ wendung der Interfaceplatte 68 werden die Herstellungsko­ sten der hydraulischen Steuereinrichtung 67 verringert. Der Grund hierfür ist folgender: Selbst wenn Konstruktionsfak­ toren (die Gesamtgröße, Stellungen von Teilen zur Einlei­ tung eines hydraulischen Drucks an die Kupplungen u.ä.) des Getriebehauptgehäuses 60 nicht mit den Konstruktionsfakto­ ren (der Anordnung der Ausgänge der Hydraulikleitungen) der hydraulischen Steuereinrichtung 67 übereinstimmen, kann die hydraulische Steuereinrichtung 67 durch Veränderung der Form der Interfaceplatte 68 entsprechend der Art des Ge­ triebehauptgehäuses 60 an dieses angepaßt werden.

Die hydraulische Steuereinrichtung 67 wird im folgenden nä­ her erläutert. Die hydraulische Steuereinrichtung 67 ist ähnlich wie die hydraulische Steuereinrichtung 8 in Fig. 1 aufgebaut. Ein manuell betätigbares Kolbenventil 10 in die­ ser Vorrichtung 67 ist dasselbe wie das in Fig. 1 und daher wird auf dessen Erläuterung verzichtet. Die hydraulische Steuereinrichtung 67 unterscheidet sich von der hydrauli­ schen Steuereinrichtung 8 durch den Aufbau eines Steuer­ teils für eine R/C 62 und eine F/C 63. Im Falle eines stu­ fenlos verstellbaren Getriebes ist die Steuerung des R/C und F/C zur Unterdrückung einer Drehzahlveränderung beim Starten gemäß Fig. 5 nicht erforderlich, so daß ein elek­ tromagnetisches Solenoid nicht verwendet wird beim Umschal­ ten der R/C und F/C durch Betätigung des Kolbenventils 10. Entsprechend können die R/C und F/C umgeschaltet werden un­ ter Verwendung eines Aufbaus, bei dem die hydraulische Steuereinheit 15-a von der in Fig. 1 gezeigten hydrauli­ schen Steuereinrichtung 8 weggelassen wurde und nur die Ab­ sperrelemente 69, 70 vorgesehen sind. In diesem Fall kann die in Fig. 6 dargestellte Ventileinheit 36 verwendet wer­ den, d. h. die für das Viergang-Getriebe verwendete Steuer­ ventileinheit kann allgemein verwendet werden. Dadurch kön­ nen die Konstruktions- und Herstellungskosten erheblich ge­ senkt werden.

Gemäß Fig. 7 wird zur Betätigung der P/P 64, der L/P 65 und der S/C 66 ein hydraulischer Druck von einer Ausgangslei­ tung 22 an hydraulische Steuerelemente 71-b, 71-c, 71-d zu­ geführt. Der so zugeführte hydraulische Druck wird durch elektromagnetische Solenoids 73-b, 73-c und 73-d geregelt, die auf der Basis der von einer Steuereinrichtung 72 für ein stufenloses Getriebe zugeführten Steuersignale betätigt werden, um entsprechende Kupplungen zur Drehzahlveränderung des stufenlos verstellbaren Getriebes zu betätigen.

Die hydraulische Steuereinrichtung 67 enthält auch eine Ausfallsicherung. Wenn das Steuersystem mit der Steuerein­ richtung 72 für das stufenlos verstellbare Getriebe und das elektromagnetische Solenoid 73 ausfallen, funktioniert der Ausfallmechanismus zur Festlegung des Drehzahlverhältnisses auf einer relativ kleinen Seite (d. h. Drehzahlanstiegsseite der Laufrolle), um so das Fahrzeug vorübergehend z. B. zu einer Werkstatt zu bewegen. Die Einstellung wird derart durchgeführt, daß der Fall eines hohen Drucks zu der P/P 64 als Drehzahlabnahmeseite und der Fall eines geringen Drucks als Drehzahlanstiegsseite genommen wird. Zur Festlegung des Drehzahlverhältnisses ist es erforderlich, daß der hydrau­ lische Druck zu der P/P 64 beim Abschalten der Stromzufuhr des Solenoids gestoppt wird und der Hydraulikdruck zu der L/P 65 und der S/C 66 geleitet wird. Aus diesem Grund wird die Steuerventileinheit 38 für die P/P 64 und die Grund-Steuerventileinheit 37 (ohne Sicherheitsventil 34) wird für die L/P 65 und S/C 66 verwendet. In diesem Fall können elektromagnetische Solenoids 73 zum Antrieb hydraulischer Steuerventile 12 so aufgebaut werden, daß der Hub Null wird, wenn die Stromzufuhr abgeschaltet ist.

Fig. 8 ist ein Diagramm, das sie Wechselbeziehung zwischen den Stellungen eines Schalthebels und den Einstellungen der Kupplungen des stufenlos verstellbaren Getriebes sowie der Zufuhr eines hydraulischen Drucks an eine Laufrolle zeigt. Ein runder Kreis kennzeichnet einen Zustand, bei dem ein hydraulischer Druck zugeführt wird, und ein leeres Feld be­ zeichnet einen Zustand, bei dem kein hydraulischer Druck anliegt. In den N- und P-Stellungen werden hydraulische Drücke an die P/P und L/P in Übereinstimmung mit einem An­ sprechen beim Starten zugeführt. Da jedoch die S/C abge­ schaltet ist, startet das Kraftfahrzeug nicht. In der D-Stellung werden hydraulische Drücke an die F/C und S/C zum Einschalten der Kupplungen zugeführt, was dazu führt, daß das Kraftfahrzeug zur Vorwärtsbewegung startet. In dieser Stellung wird das Drehzahlverhältnis zwischen den beiden Laufrollen zur Drehzahlveränderung zur Steuerung der an die P/P und L/P angelegten hydraulischen Drücke durchgeführt. In der R-Stellung wird kein hydraulischer Druck an die F/C jedoch an die R/C angelegt, so daß das Kraftfahrzeug zur Rückwärtsbewegung startet. Da hier die hydraulischen Drücke auch an die P/P und L/P angelegt werden, kann das Drehzahl­ verhältnis bei der Rückwärtsbewegung durch Steuerung der an die P/P und die L/P angelegten hydraulischen Drücke verän­ dert werden.

Wie vorstehend erläutert kann eine hydraulische Steuerein­ richtung für ein schrittweise veränderbares Getriebe oder ein stufenlos veränderliches Getriebe vereinfacht werden, so daß es mit geringen Kosten hergestellt werden kann. Da ferner eine Veränderung des Drehmoments beim N/D- und N/R-Wechsel unterdrückt werden kann, kann das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs verbessert werden. Da die hydraulische Steu­ ereinrichtung ferner eine Ausfallsicherung zur Ermöglichung einer Fahrt des Kraftfahrzeugs zu einer Werkstatt aufweist, kann die Sicherheit verbessert werden.

Claims (12)

1. Hydraulische Steuereinrichtung für ein Automatikgetrie­ be mit:
einem Drehzahlwechselmechanismus, der eine beim Um­ schalten eines Wählhebels von einer Neutralstellung in eine Vorwärtsstellung eingeschaltete Vorwärtskupplung (4) und eine beim Umschalten des Wählhebels von einer Neutralstellung in eine Rückwärtsstellung eingeschalte­ te Rückwärtskupplung (3) aufweist,
einem durch Betätigung des Wählhebels angetriebenen Kolbenventil (10) und
einer Kolbenventilkammer (11) zur Aufnahme des Kolben­ ventils (10),
wobei ein hydraulischer Druck, der durch eine von einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor angetriebene Hydraulikpumpe (2) erzeugt wird, durch eine hydrauli­ sche Steuereinrichtung (15) eingestellt und zur Steue­ rung eines Einrückzustandes der Vorwärtskupplung (4) oder der Rückwärtskupplung (3) des Drehzahlwechselme­ chanismus verwendet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kolbenventilkammer (11) eine Einlaßleitung (23) für die Zuleitung eines hydraulischen Drucks von der Hy­ draulikpumpe (2), eine Ausgangsleitung (22) für die Ab­ leitung des von der Einlaßleitung (23) über das Kolben­ ventil (10) zugeführten hydraulischen Drucks und eine Eingangsleitung (18) für die erneute Zufuhr des hydrau­ lischen Drucks von der Ausgangsleitung (22) an das Kol­ benventil (10) aufweist, wodurch die Vorwärtskupplung (4) und die Rückwärtskupplung (3) unter Verwendung des der Eingangsleitung (18) zugeführten hydraulischen Drucks gesteuert werden können.

2. Hydraulische Steuereinrichtung für ein Automatikgetrie­ be nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein hy­ draulisches Steuerventil (12-a) zwischen der Ausgangs­ leitung (22) und der Eingangsleitung (18) der Kolben­ ventilkammer (11) zur Einstellung des an die Vorwärts­ kupplung (4) und Rückwärtskupplung (3) angelegten hy­ draulischen Drucks vorgesehen ist und daß das hydrauli­ sche Steuerventil (12-a) durch einen elektromagneti­ schen Solenoid (14-a) angetrieben wird.

3. Hydraulische Steuereinrichtung für ein Automatikgetrie­ be nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sperrelement zur Verhinderung eines Ölverlustes für den Fall vorgesehen ist, daß eine Ventilkammer des hydrau­ lischen Steuerventils nicht vorgesehen ist.

4. Hydraulische Steuereinrichtung für ein Automatikgetrie­ be nach Anspruch 1, mit einer Kolbenventileinheit (35) aus dem Kolbenventil (10) und der Kolbenventilkammer (11) und einer Steuerventileinheit (36, 37, 38, 39) aus dem elektromagnetischen Solenoid (14) und dem hydrauli­ schen Steuerventil (12).

5. Hydraulische Steuereinrichtung für ein Automatikgetrie­ be nach Anspruch 4, bei dem mehrere Steuerventileinhei­ ten (36, 37, 38, 39) frei kombinierbar miteinander vor­ gesehen sind.

6. Hydraulische Steuereinrichtung für ein Automatikgetrie­ be nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenventileinheit (35) und Steuerventileinheit (36, 37, 38, 39) mit zumindest drei Abmessungen, Gehäuse enthalten, die in zumindest zwei Abmessungen identisch sind.

7. Hydraulische Steuereinrichtung für ein Automatikgetrie­ be nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenventil (10) mit einer Einrichtung (17) zur Um­ schaltung der Hydraulikleitungen (19, 20) versehen ist.

8. Hydraulische Steuereinrichtung für ein Automatikgetrie­ be nach Anspruch 1, bei dem das Kolbenventil (10) durch ein elektromagnetisches Solenoid (14-e) angetrieben wird.

9. Hydraulische Steuereinrichtung für ein Automatikgetrie­ be nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenventilkammer (11) derart angeordnet ist, daß die Eingangsleitung (18) zwischen einer Hydraulikleitung (19) für die Zufuhr eines hydraulischen Drucks zu der Vorwärtskupplung (4) und einer Hydraulikleitung (20) für die Zufuhr eines hydraulischen Drucks zu der Rück­ wärtskupplung (3) angeordnet ist.

10. Hydraulische Steuereinrichtung für ein Automatikgetrie­ be mit:
einer Einrichtung zur Erzeugung eines hydraulischen Drucks durch Antrieb einer Hydraulikpumpe (2) unter Verwendung eines Brennkraftmaschinenantriebs oder eines elektrischen Antriebs,
einem Kolbenventil (10), das durch Betätigung eines Wählhebels automatisch oder manuell betrieben wird, mindestens einer Kupplung (3, 4, 5, 6, 7) für die Vor­ wärtsbewegung, die Rückwärtsbewegung oder den Drehzahl­ wechsel eines Kraftfahrzeugs,
einem hydraulischen Steuerelement (15) zur Steuerung eines an die Kupplung angelegten hydraulischen Drucks, und
einer Steuereinrichtung (16) zur Steuerung des hydrau­ lischen Steuerelements (15), gekennzeichnet durch eine Druckregeleinrichtung (12-a) zur Regelung eines hydraulischen Drucks, der von der hydraulischen Druc­ kerzeugungseinrichtung der Kupplung über das Kolbenven­ til (10) durch das hydraulische Steuerelement zugeführt wird, um eine Veränderung des Ausgangsdrehmoments des Automatikgetriebes zu unterdrücken.

11. Hydraulische Steuereinrichtung für ein Automatikgetrie­ be nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der durch das Steuerelement (15) gesteuerte hydraulische Druck der Vorwärtskupplung (4) und der Rückwärtskupp­ lung (3) über eine hydraulische Leitungsschalteinrich­ tung (17) zur Umschaltung der mit der Vorwärtskupplung (4) und der Rückwärtskupplung (3) verbundenen Hydrau­ likleitungen (19, 20) zugeführt wird.

12. Hydraulische Steuereinrichtung für ein Automatikgetrie­ be nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Leitungsschalteinrichtung (17) in dem Kol­ benventil angeordnet ist.