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Hydraulische Schaltungsanordnung zum selbsttatigen Umschalten eine3
automatischen Kraftfahrzeuggetriebes Die Erfindung be zieht sich auf eine hydraulische
Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Umschalten eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebes
von einem höheren Gang in einen niedrigeren Gang mit einem in Abhengigkeit von den
Fahrschwindigkeit und der Motorbelastung gesteuerten Schaltschieber, der beim Zurückschalten
eine an der Lösezeite einem niedrigeren Gang zugeordneten Schaltgliedes angeschlossene
Druckmittelleitung und eine an der Anlegeseite eines dem höheren Gang zugeordneten
Schaltgliedes angeschlossene Druckmittelleitung mit der Atmosphäre verbindet, und
mit einer Druckminderungsvorrichtung zur verzögerten Druckmittelversorgung der Anlegeseite
des dem niedrigeren Gang zuxeordneten Schæltgwienoe.
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Eine derartige hydraulische Sohaltungsanordnung ist bei einem automatischen
Kraftfahrzeuggetriebes bereits bekannt und mit Erfolg benutzt worden. Bei dieser
bekannten Schaltungsanordnung wird beim Vorschalten von dem zweiten in den dritten
(direkten) Gang des Getriebes die Löseseite des Bremskolbens der dem zweite Gang
zugeordneten Bremse und die Anlegeseite der dem dritten Gang zugeordneten Kupplung
(Direktkupplung) mit Sevo-Druck beaufschlagt. Beim Zurückschalten aus dem dritten
in den zweiten Gang spielt sich der Vorgang umgekehrt ab. Jetzt entlastet der Schaltschieber
die Anlegeseite des Kolbens der Direcktkupplung und die Löseseite des Bremskolbens
der Bremse für den zweiten Gang, so daß die Direcktkupplung lösen und die dem zweiten
Gang zugeordnete Bremse infolge des an der Anlegeseite ständig anstehenden Servo-druckes
anziehen kann. Das Anziehen der Bremse muß jedoch gegenüber dem Lösen der Kupplung
mit einer gewissen Zeitverzögerung erfolgen, damit die Motordrehzahl inzwischen
entsprechend dem Gangübersetzungssprung von einer tiefen auf eine höhere Drehzahl
überwechseln kann.
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Bei der bekannten Anordnung erfolgt eine verzögerte Druckmittelversorgung
dadurch, da in der zu der Anlegeseite des Bremskolbens führenden Druckmittelleitung
parallel zueinander zwei Düsen mit unterschiedlichen Durchmessern angeordnet sind.
In dem zu der gröseren Düse führenden Leitungsstrang ist ein Steuerschieber eingeschaltet,
dessen Kolben geschwindigkeitsabhängig verstellbar ist und der in Abhängigkeft von
der stellung dieses kolbens den Zugang zu der großen Düse öffnet oder schließt.
dadurch daß die Anlegeaeite des Bremskolbens entweder nur über die kleinere oder
zusätzlich auch über die größere Düse versorgt wird, ergibt sie für das Anzichen
der Bromse eine größere oder kleinere Verzögerung.
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Dies. Steuerung arbeitet also stufenförmig mit zwei Geschwindigkeitsschaltpunkten.
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Nun hat sich gezeigt, daB diese stufenförmige Steuerung des Anlegezeitpunkten
der Bremse nicht immer ausreichend ist und es häufig beim Übcran von dem höheren
in den niedrigen Gang zu den Schaltkomfort beeinträchtigenden Schalt stößen kommen
kann. Wird nämlich nach dem Lösen der Kupplung die Bremse zu frUh angezogen, so
wird der Motor durch die Wagenmasse beschleunigt und es entsteht ein Verzögerungs-Sohaltstoß.
Greift dagegen die Bremse zu spät ein, so dreht sich der Motor zunächst über die
Synchrondrehtahl hinaus und muß dann durch die zulassende Bremse auf die riohtige
Drehzahl heruntergedrückt werden, wobei ein Beschleunigungs-SchaltstoB auftritt.
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Um derartige Schalt stöße zu vermeiden, wird bei einer bereits vorgeschlagenen
hydraulischen Schaltungsanordnung (Patentanmeldung P 2137 160,8 ) die Zeit zwischen
dem Lösen der kupplung und dem Anziehen der Bremse durch in Abhängigkeit von der
Fahrgeschwindigkeit erfolgende Veränderung des Kupplungslösungs-Zeitpunktes bei
Bremsanlegezeit Bo gesteuert, daß sie gerade der von dem Motor zur Eigenbeschleunigung
von der niedrigeren auf die höhere Drehzahl benötigten Zeit entspricht. Dazu ist
die Angezeit der Kupplung nicht direkt, sondern über ein Rückschlagventil und eine
parallel dazu liegende Drossel mit dem Schalschieber verbunden und es ist weiterhin
ein.
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das Rückschlagventil und die Drossel ungehende Beipaßleitung vorgesehen,
die entsprechend der Stellung eines in Abhängigkeit von der 7ahrgeschwindigkeit
gesteuerten Steuerschiebers geöffnet wird.
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An die zu der kalegegeite der Kupplung führendo Druckleitung ist außerdem
noch ein Druckspeicher angeschlossen, der dafür sorgt, daß der infolge des an der
Drossel austretenden Druckmittels auf tretende Druckabfall bis zum Umschalten des
Steuerschiebers nur langsam erfolgt.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, eine
von dieser bereits vorgeschlagenen Ausführung abweichende Schaltungsanordnung zum
selbsttatigen Umschalten einea automatischen raftfahrzeuggetriebes zu schaffen,
die ebenfalls ohne Bücksicht auf die Fahrgeschwindigkeit einen sto¢freien Übergang
von dem höheren Gang in den niedrigeren Gang gewahrleistet.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung bei einer hydraulischen
Sohaltungsanordnung der eingangs bezeichneten Art dadurch, daß eine die Druckmittelvorrichtung
umgehende, direkt zur Anlegeseite des dem niedrigeren Gang zugeordneten Schaltgliedes
führende Druckmittelleitung vorgesehen ist mit einem darin angeordneten Steuerschieber,
der die Druckmittelleitung in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit zeitvartögert
frei gibt. Im Gegensatz zu der bereits vorgeschlagenen Anordnung, bei der bei feststehender
Bremsanlegezeit der Zeitpunkt des isösens der Kupplung fahrgeschwindigkeitsabhängig
verändert wird, löst die Erfindung die gleiche Aufgabe dadurch, daß bei konstanter
Lösezeit der Kupplung der Anlegezeitpunkt der dem niedrigeren Gang zugeordneten
Bremse fahrgeschwindigkeitsabhängig gesteuert wird. Diese Steuerung geschieht dabei
durch frilhere oder spätere Freigabe der die Druckminderungsvorrichtung umgehenden,
direkt zur Anlegeseite der Bremse führenden Druckmittelleitung mit Hilfe des in
dieser eingeschalteten Steuerschiebern. Dadurch, daß der Steuerschieber die U.Xgehungsleitung
bei höheren Fahrgeschwindigkeiten später als bei niedrigeren Fahrgeschwindigkeiten
öffnet, ergibt sich ein entsprechend längerer, verzögerter
Druckaufbau
an der Anlegeseite der Bremse allein über die als Drossel augeführte Druckeindeeungsvorrichtung.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung so 1 der Steuerschiber einen
den Durchgang durch die Druckmittelleitung steuernden Steuerkolben aufweisen, der
entgegen einer Rückstellfeder sowol von einem der Fahrgeschwindigkeit proportionalen
Druck, als are,h von einem zeitlich proportional abfallenden Druck in Schließricht'mg
beaufschlagt wird. Auf dies. Weise bleibt der Steuerkolben 10 lange in einer Druckmittellitung
absperrenden Stellung, wie die an den Wiegeflächen des Steuerkolbens angreifenden,
aus dem fahrgeschwindigkeitsproportionalen Druck und dem zeitlich proportional abfallenden
Druck herrührenden Kräfte größer als die von der Rückstellfeder aufgebrachte Öffnungskraft
ist. Zur Lieferung des zeitlich proportional abfallenden Druckes soll dabei der
Steuerschieber lit einem parallel zu der Anlegeseite des dem höheren Gang zugeordneten
Schaltgliedes an dem Schaltschieber angeschlossenen Druckmittel speicher verbunden
sein, der in seiner Druckmittel-Ab- bzw. Zuführungsleitung eine Druckminderungsvorrichtung
aufweist.
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Weitere Vorteile und die wesentlichen Merkmale dieser Erfindung sind
in der nachfolgenden Beschreibung enthalten, die das in der Zeichnung gezeigte Ausführungsbeispiel
der Erfindung anhand eines schematischen Schaltbildes näher erläutert.
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Die wesentlichsten Bestandteile der in der Zeichnung gezeigten Schaltungsanordnung
zum Umschalten eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebens von einen höheren Gang
in einen niedrigeren Gang, beispielsweise von den dritten in den zweiten Gang, bestehen
aus einen Schaltschieber 1, der die Druckmittelzufuhr zu der Anlegeseite einer dem
dritten Gang zugeordneten Direktkupplung 2 und zu der Löseseite einer dem zweiten
Gang zugeordneten Bremse 3 steuert, einem Druckspeicher 22 und einem Steuerschieber
30. Dabei ist in der Zeichnung eine Schalt stellung
gezeigt, in
der der Schaltschieber 1 infolge geänderter Betriebsverhältnisse von den dritten
Gang in die d zweiten Gang entsprechende Stellung bereits umgeschaltet hat, die
Kupplung 2 und die Bremse 3 die zugehörigen Schaltvorgänge Jedoch noch nicht ausgeführt
haben Der Schaltschieber 1 weist einen axial beweglichen Kolben 4 auf, der an seinen
beiden Enden in üblicher Weise von einem hydraulischen Mittel beaufschlagt wird,
und zwar an dem einen Ende über eine Druckmittelleitung 5 mit fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen
Druck und an dom anderen, federbelasteten Ende über eine Leitung 6 mit rnotorbelastungsab
hängigem Druck. Der Kolben 4, der stufig ausgebildet ist und zwischen seinen Enden
noch über Leitungen 7 für die Übergasschaltung (Kick-Down) mit Druck beaufschlagbar
ist, steuert einen zu den einzelnen Schaltgliedern des Getriebes fiihrenden Servo-Druckkreis,
indem ein. Leitung 8 in einer dem dritten Gang zugeordneten Stellung mit einer eine
Drossel 9 aufweisenden Zuflualeitung 10 und in einer dem zweiten Gang zugeordneten
Stellung mit einer in die Atmosphäre führenden Leitung 0 verbunden wird.
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An die Leitung 8 schließt eine Leitung 19 an, in der parallel zueinander
eine Drossel 17 und ein Rückschlagventil 18 angeordnet sind, und die sich zu Zweigleitungen
19a und 19b verzweigt, von denen die Zweigleitung 19a zu der Anlegeeite eines Kolbens
20 der Direktkupplung 2 und die Zweigleitung 19b zu den Druckspeicher 22 führt.
Das Rückschlagventil 18 ist dabei so angeordnet, daß es eine Druckmittelzufuhr von
dem Schaltschieber 1 zu der Kupplung 2 und dem Druckspeicher 22 unter Umgehung der
Drossel 17 ermöglicht, andererseits den direkten Rückstrom des Druckmittels verhindert.
Während also in der dem dritten Gang zugeordneten Stellung deo Schaltschiebers 1
das Rückschlagventil 18 geöffnet Po daß der Kupplungskolben 20 über die Leitungen
19, 19, 8 und 10 mit
Arbeitsdruck beaufseblagt ist und gegen den
Druck einer Feder 21 eine Kraftschlässige Verbindung zwischen den zwei Kupplungsteilen
durch Zusammenpressen der Kupplungslamellen bewirkt, wird in der in der Zeichnung
gezeigten, dem zweiten Gang zugeordneten Stellung des Schaltschiebers 1 der Druck
in der Druckmittelleitung 19 nicht schlagartig, sondern verzögert über die Drossel
17 abgebaut.
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Um nun einen genügend langsamen Druckabbau in der Druckmittelleitung
19 zu erzielen, ist an der mit der Leitung 19 verbundenen Zweigleitung 19b der Druckspeicher
22 angeschlossen, der in einem geschlossenen Zylinder 23 einen axial beweglichen
Kolben 24 aufweist An der einen Stirnseite des Kolbens 24 wirkt über die Leitung
26 ein konstanter Servodruck, während an der anderen Seite des Kolbens der über
die Leitung 19b herangeführte Druck ansteht, dessen Druckkraft von einer Feder 25
unterstützt wird.
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Von der Leitung 8 zweigt neben der Leitung 19 eine zweite Leitung
11 ab, die zu einem Druckraum 29 der Bremse 3 führt, der der größeren, mit einer
Feder belasteten Fläche (Löseseite) eines stufig ausgebilderen Bremskolbens 12 zugeordnet
ist. Ein der kleineren Fläche (Anlegeseite) dos Bremskolbens 12 zugeordneter Druckraum
28 steht über eine Leitung 16, in der parallel zueinander eine Drossel 14 und ein
Rückschlagventil 15 angeordnet sind, mit einer Servodruck führenden Leitung 13 in
Verbindung.
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Das Rückschlagventil 15 ist dabei so angeordnet, daß es beim Lösen
der Bremse eine direkte Verbindung der Leitung 16 zu der Leitung 13 zum Durchtritt
des von dem Bremskolben 12 zurückgedrängten Druckmittels schafft. Zur Umgehung der
Drossel 14, die einen verzögerten Druckaufbau auf der Anlegeseite des Bremskolbens
12 verursacht, nid Leitungen 38 und 39 vorgesehen, die die Leitung 16 direkt mit
der Servodruckleitung 13 verbinden. Zur Steuerung der Umgehungsleitungen 38 und
39 dient nun
ein Steuerschieber 30, mit einem Steuerkolben 31, der
zwischen zwei Endstellungen verQtelxbar ist. Während die eine Endstellung in der
Zeichnung mit ausgezogenen Linien dargentellt ist, ist die andere Endstellung mit
den unterbrochenen Linienzug 31 an gedeutet. Die Stell'nig des Kolbens 31 wird dabei
von den all ihm wirkenden Kräften bestimmt, die einerseits von einer Feder 35 und
andererseits von den an den Wiegeflächen 32 und 33 anstehenden Druckmitteldriicken
herrtihren. Die Wiegefläche 32 wird von einem über eine Leitung 36 herangeführten
fabrgeschwindigkeitsabhängigen Druck und die Wiegefläche 33 über eine Verbindungsleitung
37 mit den Druck der Supplungaleitung 19 beaufschlagt.
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Dabei versuchen die an den Wiegeflächen 32 und 33 anstehenden Druckmitteldrücke
den Steuerkolben in diester Zeichnung gezeigte Stellung zu verechieben, in der die
Verbindung der Umgehungsleitungen 38 und 39 unterbrochen iet. Demgegenüber versucht
die Feder 35 den Steuerkolben 31 in die Stellung 31- zu schieben, in der die an
dem Steuerschieber 30 einmündenden Druckmittelleitungen 38 und 39 über den Kolbenabsatz
34 miteinander verbunden sind.
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Nachfolgend soll nun die Punktion und Wirkungsweise der vorbesohriebenen
Schaltorgane beim automatischen Umschalten von einem höheren Gang in einen niedrigeren
Gang näher erläutert werden: Im dritten Gang befindet sich der Kolben 4 des Schaltschiebers
1 in einer Stellung, in der die Druckmittelzuflußleitung 10 mit der Druckmittelleitung
8 in Verbindung steht. Der in der Zuflußleitung 10 herrschende Servodruck hält dann
über die Leitungen 8, 19 und 19a die Kupplung 2 geschlossen und über die Leitungen
8 und 11 die Bremse 3 gelöst. Gleichzeitig ist über die Leitungen 8,19 und 19b der
Druckspeicher 22 gefüllt.
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Die Umschaltung in den zweiten Gang wird durch Verschiebung des Kolbens
4 in die in der Zeichnung gezeigte rechte Endstellung infolge Änderung der Steuerdrücke
in den Leitungen 5 und 6 (oder 7)
eingeleitet. Dabei wird die Druckmitteleitung
8 mit den an die Atmosphäre führenden Anschluß 0 verbunden, so daß die Löseseite
des 9rcsEkolbens 12 über die Leitung 11 und dio Anlegeseite der Kupplung 2 über
die Leitungen 19a und 19 entlastet werden.
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Während aber die Entlastung der Löseseite der Brenne 3 sofort uIid
schlagartig erfolgt, baut sich der Druck in den Leitungen 19, 19A und 19b nur lange
durch Entleeren des Druckspeichers 22 über die Drossel 17 seitproportional ab. Nach
Ablauf einer konstanten Zeit rasch den Unschalten des Schaltschieber. 1 sinkt der
Druck in der Kupplungsleitug 19 unter einen vorgegebenen Druckpegel, der zum Aufrechterhalten
des eingekuppelten Zustandes der Kupplung 2 erforderlich ist, so daß der Kupplungskolben
20 von der leder 21 in die Ausrückstellung bewegt wird.
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Zu einem fahrgeschwindigkeitsabhängigen Zeitpunkt nach dem Lösen der
Kupplung muß nun die Bremse 3 anziehen, vozu der Bremskolben 12 vermittels des auf
der Anlegeseite wirkenden Servodruckes in die Anlegestellung verschoben worden muß.
Diesen Vorgang des Anlegens der Bremse 3 wird nun fahrgeschwindigkeitsabhängig durch
eine mehr oder weniger lang andauernde, versögerte Druckmittelzufuhr über die Drossel
14 zur Anlegeseite des Bremskolbens 12 gesteuert. Diese Steuerung erfolgt mit Rufe
des Steuerschiebers 30 dessen Stouerkolben 31 zunäohst bein Umschalten des Schaltschiebers
1 vom dritten in den zweiten Gang von den an seinen Wiegeflächen 32 und 33 wirkenden
Druckmitteldrücken in der in der Zeichnung gezeigten Stellung gehalten wird, in
der er die Verbindung zwischen den die Drossel 14 umgehenden Umgehungsleitungen
38 und 39 unterbricht.
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Dabei steht an der Wiegefläche 33 der zeitproportional absinkende
Druck der Druckmittelleitung 19 an, während auf die Wiegefläche 32 der fahrgeschwindigkeitsabhängige,
während des Steuervorgang im wesentlichen konstant bleibende Druck der Druckiittelleitung
36 einvirkt. Aus diesen beiden, auf die Wiegelflächen 32 und 33 einwirkenden Drücken
ergibt sich eine gegen die federkraft der Feder 35 gerichtete Verstellkraft, deren
Ausgangswert im wesentlichen von
der Höhe des fahrgeschwindigkeitsabhängigen
Druckes der Druckleitung 36 abhängt und die nach Maßgabe der Druckabsenkung in der
Druckmittelleitung 19 zeitproportional absinkt. Je nach Höne des fahrgeschwindigkeitsabhängigen
Drucke3 wird daher früher oder.später der Umschaltpunkt des Steuerschiebers 30 erreicht,
in dem die Feder 35 den Steuerkolben 31 in die mit gebrochenen Linien angedeutete
Stellung 31. serschiebt, in der die Umgehungsleitungen 38 und 39 miteinander in
Verbindung stehen. In dieser Stellung erfolgt die Druckmitt.lzufuhr zu dem Druckmittelraus
28 auf der Anlageseite des Bremskolbens 12 im wesentlichen unverzögert unter Umgehung
der Drossel 14 über die Leitungen 16, 39 und 38 direkt aus der Servodruckleitung
13.
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So-erfolgt bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten, also bei verhältnigsmäßig
niedrigen Druck an der Wiegefläche 32, relativ früh ein Umschalten des Steuerschiebers
30, 50 daß der Druckaufbau auf der Anlageseite des Bremskolbens 12 nur kurzzeitig
über die Drossel 14 verzögert wird. Die Anlageseit der bremse 3, die in Jedem Fall
größer als die Lösezeit der Kupplung 2 sein muß, ist also verhältnismäßig kurs.
Demgegenüber wird bei verhältnismäßig hohen Fahrgeschwindigkeiten der Steuerkolben
31 des Steuerschiebers 30 verhältnismäßig lange in der in der Zeichnung gezeigten
Stellung gehalten, in der er die Verbindung der Umgehungsleitungen 38 und 39 unterbricht.
Dadurch erfolgt die verzögerte Druckmittelzufuhr über die Drossel 14 verhältnismäßig
lange, was zu einer längeren Anlegezeit der Bremse führt.
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Durch geeignete Bremssung der Wiegeflächen 32 und 33 des Steuert kolbens
31 sowie der weder 35 und der Drossel 14 kann nun die Anlegezeit der Preise 3 in
Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit so verhändert werden, daß die Zeit zwischen
dem Lösen der Kupplung und dem Anlegen der Bremse gerade s groß ist, wie der Motor
zur Beschleunugung auf die dem Gangübersetzungseprung entsprechende höhere Drehzahl
benötigt. Auf diese Weise bewirkt die erfindungsgemaß
SchaltungsanordIlun0
ein jederzeit weiches und stoßfreies Umschalten des automatischen Getriebes von
dem dritten in den zweiten Gang.
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Neben der in der Zeichnung gezeigten, die Erfindung keineswegs beschränkenden
Ausführung, sind auch andere Schaltungsanordnungen möglich die ebenfalls eine stufenlose
fahrgeschwindigkeitsabhängige Steuerung der Anlegezeit der Bremse für den 2. Gang
bewirken. So wäre es beispielsweise auch denkbar, einen Steuerschieber so auszubilden
und anzuordnen, daß er zunächst die Umgehungsleitung mehr oder weniger lange offen
hält und erst danach den restlichen Druckaufbau über die Drossel verzögert vor sich
gehen läßt. Auch hierbei müßte die Auslegung so erfolgen, daß die Zeit zwischen
dem Lösen der Kupplung und dem Anlegen der Preise immer gerade der Beschleunigungszeit
des Motors entsprüht.