DE2260519A1

DE2260519A1 - Hydraulische steuervorrichtung fuer ein stufenlos regelbares kraftfahrzeugwechselgetriebe

Info

Publication number: DE2260519A1
Application number: DE2260519A
Authority: DE
Inventors: Joseph P Bahorich
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1971-12-27
Filing date: 1972-12-11
Publication date: 1973-07-12
Also published as: CA998541A; JPS4872554A; US3768338A; JPS5627739B2; DE2260519C2; GB1408628A

Description

MEIN ZEICHEN: GFK-26I7 MY REF.:

Anwaltsakte: GFK-2617

FORD-Y/ERKE AKTIENGESELLSCHAFT, 5 KÖLN-DEUTZ, OTTOPLATZ 2

Hydraulische Steuervorrichtung für ein stufenlos regelbares

Kraftfahrzeugwechselgetriebe«

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuervorrichtung für ein stufenlos regelbares Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe, insbesondere ein Dreiganggetriebe _r für dessen über Servovorrichtungen bewirkte Gangschaltung sich gegenseitig ablösende, an die Servovorrichtungen angeschlossene Schaltventile vorgesehen sind, die von einem Regler mit einem der Fahrgeschwindigkeit verhältigen Druck beaufschlagt werden»

Es kann für derartige Steuervorrichtungen allgemein davon ausgegangen werden, daß durch sie die Druckbeaufschlagung der einzelnen Servovorrichtungen, welche für die Aufwärts- und Abwärtsschaltung der einzelnen Getriebegänge maßgebend sind, so geregelt

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und gesteuert wird, daß es zu einem weichen Ganguechsel komiat. Die einzelnen Schaltventile verarbeiten zu diesem Zweck nicht nur das von dem Regler gelieferte, der Fahrgeschwindigkeit verhält ige Drucksignal, vielmehr vorarbeiten sie zusätzlich noch ein dem Antriebsmaschinen-Drehnoment verhältiges Drucksignal, für dessen Modifizierung laeiste-ns eine besondere Ventilgruppe vorgesehen ist.

Für den während einer Beschleunigungsphase aus dem Stand typischen Gangwechsel eines Dreiganggetriebes ist im allgemeinen von folgenden Gegebenheiten auszugehen«, Alle Ventile der von einer maschinengetriebenen Flussigkeitspunpe versorgten Steuervorrichtung sind zunächst so geschaltet, daß die Servovorrichtungen das Getriebe in seinen Langsamgang einregeln. Aus diesem Langsangang wird das Getriebe unter Vermittlung des 1, 2-Schaltventils in Abhängigkeit von dem Wechsel des dem Antriebsmaschinen-Drehmoiaent verhältigen Drucksignals und in weiterer Abhängigkeit von den Wechsel des der Fahrgeschwindigkeit verhältigen Drucksignals in seinen Zwischengang geschaltet, aus welchem es schließlich in analoger Abhängigkeit dieser beiden Drucksignale unter Vermittlung des 2, 3-Schaltventils in den Direktgang geschaltet wird. Die Schaltpunkte dieser beiden Schaltventile sind dabei so gelegt, daß unter Einhaltung einer optimalen Fahrzeugleistung jeweils ein Gangwechsel stattfindet.

Hinsichtlich der Abwärtsschal bung des Getriebes aus dem Direktgang in den Zwischengang besteht nun für die Verhältnisse eines Fahrens ohne Motorkraft, also dann, wenn in Umkehrung des IJoruialialles die Fahrzeugräder die Fahrzeugnuischine antreiben, 4ie For— dorung, daß der entsprochende Schältpunkt bei einer vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit liegt, welche für die Beibehaltung der vollen Bremswirkung der Fahrzeugiaaschine ausreichend groß ist und bis zu deren Erreichung der Anteil der hinsichtlich der Luftverunreinigung in den Auspuffgasen unerwünschten Gase so weit als möglich klein gehalten werden kann. Diese Fahrgeschwindigkeit liegt bei den heutigen Fahrzeugantrieben typischerweiso bei etwa 25 km/h,

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so daß folglicli die Forderung bestellt, den Schaltpunkt für· die Abwärtssclialtung aus dem Direktgang in den Zwischengang "beim Pali- ren ohne Motorkraft etwa auf diese Fahrgeschwindigkeit einzuregeln. 33s besteht diesbezüglich die weitere Forderung einer genauen Sinhaltungsmöglichkeit dieses 5, 2-Schaltpunktes in völliger Un-" abhängigkeit von dem entsprechenden 2, 3-Scbaltpunkt, um so für letzteren optimale Ventileinstellungen und optimale Schaltqualitäten für das Getriebe erzielen zu können. Die Erfüllbarkeit dieser beiden Forderungen ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Bei einer hydraulischen Steuervorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die zu dem Schaltventil für den Direktgang führende Speiseleitung für den Reglerdruek ein Druckbegrenzungsventil eingebaut ist, dessen einen drucklosen Auslaß dieser Speiseleitung steuernder Ventilkörper durch die einander entgegenwirkenden Kräfte des Reglerdrukkes und einer so kalibrierten Ventilfeder bewegbar ist, daß die oberhalb einer vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit bestehende Beaufschlagung des Schaltventils mit dem Reglerdruek bei Unterschreitung dieser Fahrgeschwindigkeit unterbrochen wird.

Es wird folglich eine Steuervorrichtung für ein. stuf enlos regelbares Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe vorgeschlagen, dessen Schaltchärakteristikwie bei den bisherigen Steuervorrichtungen durch die üblichen Parameter beeinflußt wird. In völliger Unabhängig- " keit von diesen Parametern wird in die Steuervorrichtung ein weiterer Parameter, nämlich die Kalibrierung der Ventilfeder des zusätzlich vorgesehenen Druckbegrenzungsventils, eingeführt, der die Verhältnisse der Abwärtsschaltung aus dem Direktgang in den nächst niedrigeren Gang bei einem Fahren ohne Motorkraft berückf-iehtigt. Diese Abwärtsschaltung wird erfindungsgemäß so lange verhindert, bis das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit fährt,-bei deren Untersclireitüng die Bremswirkung der Falirzeugmaschine nicht mehr voll wirksam ist und gleichzeitig eine hinsiehtlich der Luftverunreinigung unerwünschte Erhöhung des Anteils unerwünschter Ab.Mso auftritt. Ist diese .vorbestimmte Fahrgeschwin-

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digkeit erreicht, die typischerweise bei dem vorerwähnten Wert von etwa 25 km/h liegt, dann wird der in der Speiseleitung des für die Aufwärtsschaltung des Getriebes in seinen Direktgang maßgebenden Schaltventils normalerweise vorherrschende Reglerdruck über den drucklosen Auslaß des Druckbegrenzungsventils entlastet, so daß dann die Abwärtsschaltung des Getriebes stattfinden kann. Der dadurch bestimmte Schaltpunkt dieses Druckbegrenzungsventils ist im Vergleich zu den für die Aufwarteschaltung des Getriebes maßgebenden Schaltpunktes aller Schaltventile der Steuervorrichtung dabei zweckmäßig so gelegt, daß er für eine demgegenüber niedrigere Fahrgeschwindigkeit ausgelegt ist.

In der beigefügten Zeichnung ist eine sich an der US-PS 3 kk6 im wesentlichen orientierende Steuervorrichtung der erfindungsgemäßen Art in der Umgebung eines Dreiganggetriebes als Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 in schematischer Darstellung die wesentlichen Bauteile eines üblichen, stufenlos regelbaren Dreiganggetriebes und

Fig. 2 die zugehörige Steuervorrichtung, welche mit dem erfindungsgemäßen Druckbegrenzungsventil ausgerüstet ist.

In der Schemadarstellung gem. Fig. 1 bezeichnet 10 die mit einem Vergaser 12 ausgerüstete Verbrennungskraftmaschine, in deren Ansaugkrümmer bei laufender Maschine ein deren Drehmoment verhältiger Saugdruck erzeugt wird. Dieser Saugdruck liefert für die verschiedenen Ventile der Steuervorrichtung ein erster, durch Modifizierung abgewandeltes Steuersignal. Zum Antrieb der Fahrzeugräder Ik ist die Maschine 10 mittels ihrer Kurbelwelle direkt mit dem Pmpenrad 16 eines hydrokinetischen Drehmomentwandlers 18 verbunden, der weiterhin das übliche Turbinenrad 20 und das übliche Leitrad 22 aufweist. Letzteres ist über eine Überholbremse an einer ortsfesten Hohlwelle 2k verankert, koaxial zu welcher die mit dem Turbinenrad 20 verbundene Turbinenwelle 28 angeordnet ist.

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Die Turbinenwelle 28 ist mit der Trommel 30 einer in allen Vorwärtsgängen eingerückten Scheibenkupplung 32 verbunden. An der Trommel 30 ist ein hohlzylindrischer Fortsatz 34t ausgebildet, welcher die einen Scheiben einer weiteren Scheibenkupplung 36 trägt, die im Direktgang und im Rückwärtsgang eingerückt ist. An der Trommel ^er Scheibenkupplung 36 kann ein mittels einer Servovorrichtung 37 betätigbares Bremsband 38 angelegt werden, welches nur im Zwischengang angezogen ist.

Der Kupplungsteil 40 der Vorwärtskupplung 32 ist mit dem Hohlrad 42 eines ersten Planetensatzes 44 verbunden, dessen die Planetenräder 54 tragender Träger 50 mit der die Pahrzeugräder 14 antreibenden Abtriebswelle 62 verbunden ist. Mit dieser Abtriebswelle 62 verbunden ist auch das Hohlrad 48 eines weiteren Planetensatzes 46, dessen die Planetenräder 51 tragender Träger 52 über eine Überholbremse 68 an dem Getriebegehäuse 66 verankert ist. Der Träger 52 kann außerdem mittels eines durch eine Servovorrich— tung 63 betätigbaren Bremsbandes 64 abgebremst werden. Das Bremsband 64 ist nur im Langsamgang und im Rückwärtsgang angezogen. Den beiden Planetensätzen 44, 46 gemeinsam ist ein Sonnenrad 58, welches über eine Triebswerksglocke 60 mit der Trommel der Scheibenkupplung 36 verbunden ist. Im übrigen ist noch für das Einrücken der Vorwärtskupplung 32 eine Servovorrichtung 72, lh und für das Einrücken der Kupplung 36 eine -Servovorrichtung 76, 78 vorgesehen. Weiterhin ist mit der Abtriebswelle 62 der übliche Regler 70 verbunden, welcher ein der Fahrgeschwindigkeit verhältiges Drucksignal an die einzelnen Ventile der nachfolgend näher beschriebenen Steuervorrichtung anliefert, die in üblicher Weise von einer durch das Pumpenrad 16 des Drehmomentwandlers 18 angetriebenen Verdrängerpumpe 80 mit der Druckflüssigkeit versorgt wird.

Die Steuervorrichtung gern«, Fig. 2 steuert den automatischen Gangwechsel des vorbeschriebenen Getriebes. Die Erläuterung dieser Fig. 2 wird auf das Notwendigste beschränkt, da eine ähnliche Steuervorrichtung in der den unmittelbaren Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung darstellenden US-PS 3 446 098 sehr detailliert beschrieben ist. 3 0 9 8 2 8 / 0 Ϊ0 £

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Für die Aufwärtsschaltung des Getriebes aus seinem Langsamgang, in welchem die Vorwärtskupplung 32 eingerückt und das Bremsband 6k angezogen ist, in den Zwischengang, in welchem nach Lösung des Bremsbandes 6k das Bremsband 38 angezogen ist, ist ein 1, 2-Schaltventil 8k vorgesehen« Dieses besitzt zwei separate Ventilteile 86 und 88 in einer gemeinsamen Ventilbohrung 90. Der Ventilteil 88 besitzt zwei Steuerbünde 92 und 9k unterschiedlichen Durchmessers, und der Ventilteil 86 besitzt insgesamt fünf Steuerbünde 96, 98, 100, 102 und ±0k. Eine Ventilfeder 106 drückt den Ventilteil 86 nach oben zur Anlage mit dem Ventilteil 88,

Die durch die beiden Steuerbünde 96, 98 unterschiedlichen Durchmessers des Ventilteils 86 gebildete Differenzfläche steht nur im Rückwärtsgang des Getriebes, also dann, wenn das Bremsband 6k angezogen und die Kupplung 36 eingerückt ist, unter Druckbeaufschlagung. Der Systemdruck wird dabei über eine Leitung 110 an einen Einlaßkanal 108 angeliefert, der über die Ventilbohrung 90 an einen Auslaßkanal 112 weitergeleitet wird. An den Auslaßkanal 112 ist eine Druckleitung 114 angeschlossen, welche in einem Zweig in das untere Ende der Ventilbohrung 90 einmündet, um so die Kraft der Ventilfeder I06 zu unterstützen. In Fig. 2A ist die von den beiden Ventilteilen 86, 88 im Rückwärtsgang des Getriebes eingenommene Lage gezeigt.

Im Zwischengang des Getriebes, also dann, wenn die Vorwärtskupplung 32 eingerückt und das Bremsband 38 angezogen ist, wird der Ventilteil 86 gegen die Kraft der Feder I06 durch den Systemdruck in einer unteren Lage gehalten. Der Systemdruck wird dabei über eine Leitung II6 zugeleitet, welche in die Ventilbohrung 90 oberhalb des Steuerbundes 96 einmündet. In der unteren Lage des Ven— tilteils 86 sperrt der Steuertmnd 100 einen drucklosen Auslaß 118, mit welchem sonst die zu der Anzugsseite der Servovorrichtung 37 führende Leitung 120 verbunden ist. In der unteren Lage des Ventilteils 86 ist diese Leitung 120 an eine Druckleitung 122 angeschlossen, so daß dann die Servovorrichtung 37 betätigt und deshalb das Bremsband 38 angezogen ist.

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Die Bewegung des Ventilteils 86 nach unten wird durch das von dein Regler 70 erzeugte Drueksignal angesteuert, welches über eine Leitung 124 angeliefert wird. Die Leitung 124 mündet zur Beaufschlagung des Steuerbundes 92 des Ventilteils 88 in das öftere Ende der Ventilbohrung 90 ein. Dem Reglerdruck entgegen wirkt das dem Antriebsmaschinen-Drehmoment verhältige· Drucksignal, welches über eine Leitung 126 an die Differenzfläche der beiden Steuerbünde 92, 94 angeliefert wird. In die Leitung 126 eingebaut ist das für die Schaltung des Getriebes aus seinem Zwischengang in den Direktgang maßgebende 2-3-Schaltventil 128, dessen Ventilteil 130 die Steuerbünde 132, 134, I36 und 138 aufweist ο Der über eine Leitung 144 diesem Schaltventil 128 zugeführte, dem Antriebsmaschinen-Drehmoment verhältige und durch ein übliches Drosselverstärkerventil 145 modulierte Druck wird weiterhin moduliert durch ein Modulierventil 142, welches am unteren Ende der den Ventilteil I30 aufnehmenden Ventilbohrung angeordnet ist* Im Zwischengang des Getriebes hat diese Leitung

144 über die Ventilbohrung des Schaltventils 128 Verbindung mit der Leitung 148, welche weiter angeschlossen ist an die Leitung 126 und von welcher eine Zweigleitung an einer Stelle unterhalb des Steuerbundes 138 des Ventilteils I30 in die Ventilbohrung des Ventils 128 einmündet. Dadurch wird die Vorspannkraft einer Ventilfeder 140 unterstützt, welche zwischen dem Ventilteil I30 und dem Modulierventil 142 angeordnet ist. Mit 146 ist noch eine in die Ventilbohrung des Ventils 128 einmündende Leitung bezeichnet, welche das 2, 3-Schaltventil 128 an ein Abwärtsschaltventil 147 anschließt, das seinerseits an das Drosselverstärkerventil

145 und an ein 2, 3-Ausweichventil 149 in der zu der Anzugsseite der Servovorrichtung 37 führenden Leitung 120 angeschlossen ist. Weiterhin mündet in die Ventilbohrung des 2, 3-Schaltventils 128 eine Zweigleitung 152 der Leitung 120 ein, welche in der unteren Lage des Ventilteils 86 des 1, 2-Sehaltventils 84 unter Druckbeaufschlagung steht«, Sobald das 2, 3-S ehalt ventil 128 seinen Schaltpunkt erreicht hat, kommt diese Zweigleitung 152 in Verbindung mit einer Leitung 15^» welche zu der Anzugsseite der Servovorrichtung 76, 78 der Scheibenkupplung 36 und zu der Löseseite

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der Senkvorrichtung 37 für das Bremsband 38 führt. In das obere Ende der Ventilbohrung des 2, 3-Schaltventils 128 mündet schließlich noch zur stirnseitigen Beaufschlagung des Steuerbundes 132 eine Leitung 150 ein, in welcher der über die Leitung 12^ dem 1, 2-Schaltventil 8k zugeleitete Reglerdruck vorherrscht. Es ist diese auch in der Umgebung gleichartiger Steuervorrichtungen immer vorhandene Speiseleitung 150 für den Heglerdruck, in welche das nachfolgend näher beschriebene Druckbegrenzugsventil 156 nach dem Vorschlag der vorliegenden Erfindung eingebaut ist.

Das vorerwähnte Druckbegrenzugsventil 156 besitzt einen Ventilteil 158, welcher in einer Ventilbohrung i60 axial beweglich angeordnet ist. An dem Ventilteil 158 greift eine ihn nach links vorspannende Ventilfeder 162 an, deren Kraft der Reglerdruck entgegenwirkt. Der Reglerdruck wird über eine von der Leitung 124 abgezweigte Zweigleitung 166 und einen Einlaßkanal ±6h dem Ventil 156 zugeleitet. Die zu dem 2, 3-Schaltventil 128 führende Speiseleitung 150 ist an einen Auslaßkanal 168 angeschlossen, der in der dargestellten Lage des Ventilteils 158 über einen drucklosen Auslaßschlitz I69 entlüftet ist. Sobald der in der Leitung ±2k und damit in der abgezweigten Leitung I66 wirkende Reglerdruck größer ist als die Kraft der Ventilfeder 162, wird der Ventilteil 158 aus der dargestellten Lage nach rechts zur Überdekkung des Auslaßschlitzes I69 verschoben, so daß dann die Leitung 166 in Verbindung kommt mit der Speiseleitung 150 und folglich der Ventilteil I30 des 2, 3-Schaltventils 128 nach unten verschoben wird.

Das Druckbegrenzungsventil I56 bzw. genauer die Ventilfeder 162 ist nun so kalibriert, daß der Veritilteil 158 bei einem Fahren im Direktgang ohne Motorkraft, also dann, wenn die Fahrzeugräder die Antriebsmaschine antreiben, in seine linke Endlage gedruckt wird, sobald die Fahrgeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Aus den eingangs geschilderten Gründen liegt dieser Wert typischerweise bei etwa 25 km/h, so daß bei Unterschreitung dieses Wertes der Schaltpunkt des Druckbegrenzungsventils I56

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erreicht ist. Es wird folglich erst dann die Zuleitung des Reglerdruckes aus der von der Leitung 124 abgezweigten Leitung in die zu dem 2, 3-Schaltventil 128 führende Speiseleitung 150 unterbrochen, so daß unmittelbar anschließend-die 3> 2-Abwärtsschaltung des Getriebes stattfinden kann. Für den umgekehrten Fall der Aufwärtsschaltung des Getriebes bleibt das Druckbegrenzungsventil 156 hingegen ohne jeglichen Einfluß, weil die Aufwärts schaltung aus dem Langsamgang in den Zwischengang und aus diesem in den Direktgang bei Fahrgeschwindigkeiten höher als 25 km/h stattfindet und folglich dann der Ventilteil 158 in seine den Auslaßschlitz I69 überdeckende rechte Endlage gedruckt ist. Es ist folglich insbesondere möglich, den Schaltpunkt des 2, 3-Schaltventils 128 für die Aufwärtsschaltung des Getriebes aus dem Zwischengang in den Direktgang völlig unabhängig von dem Schaltpunkt des Druckbegrenzungsventils 156 für die Abwärtsschaltung des Getriebes aus dem Direktgang in den Zwischengang bei einem Fahren ohne Motorkraft festzulegen. Für die Kalibrierung des Druckbegrenzungsventils I56 oder genauer der Ventilfeder I62 ist folglich absolut kein Kompromiß im Hinblick auf eine erwünschte Aufwärts-Schaltcharakteristik für das Schalten des Getriebes aus dem Zwischengang in den Direktgang zu suchen.

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Claims

Ansprüche

' i.!Hydraulische Steuervorrichtung für ein stufenlos regelbares Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe, insbesondere ein Dreiganggetriebe, für dessen über Servovorrichtungen bewirkte Gangschaltung sich gegenseitig ablösende, an die Servovorrichtungen angeschlossene Schaltventile vorgesehen sind, die von einem Regler mit einem der Fahrgeschwindigkeit verhältigen Druck beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet , daß in die zu dem Schaltventil (128) für den Direktgang führende Speiseleitung (166, 168) für den Reglerdruck ein Druckbegrenzungsventil (156) eingebaut ist, dessen einen drucklosen Auslaß (i69) dieser Speiseleitung steuernder Ventilkörper (158) durch die einander entgegenwirkenden Kräfte des Reglerdruckes und einer so kalibrierten Ventilfeder (162) bewegbar ist, daß die oberhalb einer vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit bestehende Beaufschlagung des Schaltventils mit dem Reglerdruck bei Unterschrei— tung dieser Fahrgeschwindigkeit unterbrochen wird.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die für die Aufwärtsschaltung des Getriebes maßgebenden Schaltpunkte aller Schaltventile (84, 128) bezüglich des für die Unterbrechung der Beaufschlagung mit dem Reglerdruck maßgebenden Schaltpunktes des Druckbegrenzungsventils (156) für eine demgegenüber höhere Fahrgeschwindigkeit ausgelegt sind.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t , daß das Druckbegrenzungsventil (156) aus einem in einer Ventilbohrung (I60) axial geführten Ventilteil (158) mit einem Steuerbund besteht, welcher die Überdeckung eines von einem Durchgangskanal (l64, I68) abgezweigten Auslaßschlitzes (169) steuert.

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