DE2523924A1

DE2523924A1 - Steuereinrichtung

Info

Publication number: DE2523924A1
Application number: DE19752523924
Authority: DE
Inventors: John S Ivey
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1974-06-21
Filing date: 1975-05-30
Publication date: 1976-01-02
Also published as: DE2523924C2; US3900089A; GB1486149A; JPS5115767A; JPS5825903B2

Description

Steuereinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für den hydraulischen Stellmotor einer Reibeinrichtung.

Bei bekannten Steuersystemen für automatische Getriebe lassen sich bestimmte Schaltvorgange im Getriebe nur mit Schwierigkeiten ruckfrei durchführen. Insbesondere hat sich erwiesen, daß Abwärtsschaltungen, bei denen eine Reibeinrichtung, etwa eine Reibscheibenbremse, eingerückt werden muß, schwierig zu steuern sind. So kann es vorkommen, daß das auszurückende Reibelement ausgerückt wird, bevor das einzurückende Reibelement voll eingerückt ist, so daß der Motor bei Nullast hochdrehen kann. Palls die einzurückende Reibeinrichtung während einer Drehzahlerhöhung des Motors bei der richtigen Motordrehzahl eingerückt wird, ergibt sich ein ruckfreier Gangwechsel; wenn jedoch die Motordrehzahl vor dem Einrücken der Reibeinrichtung über den richtigen Grenzwert ansteigt, erfolgt ein sehr hartes Umschalten.

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Verschiedene Signale, beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit oder die Stellung der Drosselklappe, die normalerweise zu Steuerzwecken "beim Umschalten des Getriebes verwendet werden, sind nicht in der Lage, das Problem einer genauen zeitlichen Steuerung dieser schwierigen Schaltvorgänge zu lösen. Zur zeitlichen Steuerung eines derartigen Schaltvorganges gibt es jedoch zwei geeignete Kennwerte. Der eine Kennwert ist die Motordrehzahl. Die meisten bekannten automatischen G-etriebe arbeiten im Steuersystem jedoch ohne ein die Motordrehzahl darstellendes Signal. Ein zweites Signal, das zur Verfügung steht, wenn eine Reibbremse eingerückt werden muß, ist die Drehmomentenumkehr, die in der Bremse beim Einrückvorgang auftritt. Die bekannteste und einfachste Art der Steuerung mit Hilfe der Drehmomentenuinkehr ist die Verwendung einer Einwegeinrichtung, die bei einer Drehmomentenumkehr anspricht. Diese Maßnahme ist jedoch kostspielig und erfordert eine Reihe zusätzlicher Bauteile für das G-etriebe. Ferner ist es bekannt, anstelle der Einwegeinrichtung komplizierte, in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Getriebeelemente ansprechende Ventilanordnungen zu verwenden. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Ansprechzeit dieser Einrichtungen nicht ausreichend kurz ist, um die Bremse vollständig einzurücken, bevor der Motor eine zu hohe Drehzahl erreicht.

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Die Erfindung schafft eine verbesserte Steuereinrichtung, die das Stellglied der Reibungseinrichtung, also etwa einen Bremskorben, derart vorbetätigt, daß die Reibeinrichtung teilweise eingerückt und daher beim Auftreten der Drehmomentenumkehr rasch durch den Stellmotor in die volle Eingriffslage gebracht und somit ein übermäßiges Hochdrehen des Motors vermieden wird.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung, die für eine Reibeinrichtung, etwa eine Bremse, in einem automatischen Getriebe, bei dem automatische Gangwechsel vorgenommen werden, verwendbar ist, spricht in Abhängigkeit von der Drehrichtung an und enthält einen hydraulischen Stellmotor mit einem die Reibeinrichtung betätigenden, auf der einen Seite von einer Strömungsmittelkammer begrenzten Kolben. Die Steuereinrichtung enthält ferner einen Hebel und eine Kugel, die in einer Tasche des Kolbens auf derjder Strömungsmittelkammer gegenüberliegenden Seite angeordnet sind.Die Kugel steht einerseits mit einer umlaufenden Reibscheibe der Reibeinrichtung und andererseits mit dem Hebel in Berührung, während der Hebel an einem der Strömungsmittelkammer zugeordneten, vom Druckmittel in Schließrichtung beaufschlagten Steuerventil anliegt. Wenn sich der Stellkolben in Richtung eines Einrückens der Reibeinrichtung bewegt, hält die Kugel bei einer Relativdrehung zwischen der Reibscheibe und dem Stellkolben

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in der einen Richtung den Hebel in einer Stellung, in der das Rückschlagventil offen gehalten wird, so daß die Bremse nicht vor einer Richtungsumkehr der Relativdrehung voll eingerückt werden kann.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung erfordert ein einfaches Rückschlagventil mit einer Betätigungseinrichtung. Das Rückschlagventil wird in Abhängigkeit von der Stellung einer an einer Reibscheibe anliegenden Steuerkugel zu bestimmten Zeiten geöffnet, um einen Druckaufbau am Kolben zu verhindern. Palis die Reibscheiben bezüglich des den Kolben aufnehmenden Zylinders in einer bestimmten Richtung umlaufen, kann sich die Steuerkugel frei in die Nicht-Betätigungsstellung bewegen. Falls jedoch die Reibscheiben in der entgegengesetzten Richtung umlaufen, wird das Rückschlagventil aufgrund der Bewegung der Steuerkugel in die Öffnungslage gedrückt, so daß ein voller Eingriff der Reibeinrichtung verhindert wird, bis eine Drehmomenten- oder Richtungsumkehr der Reibscheiben erfolgt, woraufhin die Steuerkugel aus ihrer das Rückschlagventil in der Öffnungslage haltenden Betätigungsstellung in ihre Nicht-Betätigungsstellung bewegt wird, in der sich das Rückschlagventil schließen kann, wodurch die Reibeinrichtung unmittelbar und verzögerungsfrei eingerückt und auf äußerst einfache und vorteilhafte Weise eine übermäßige Motordrehzahl verhindert wird.

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«veitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und dex· nachfolgenden Besehreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt eines Stellmotors für eine Reibeinrichtung;

Fig. 2 einen ¹Ieilschnitt längs der Linie 2-2 der

Fig. η

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, in der

sich die Bauteile in einex" unterschiedlichen

Stellung befinden;

und

Fig. 4 eine teilweise Endansicht einer Reibscheibe.

G-emäß Fig. 1 wird eine antriebsschlüssige Verbindung zwischen einem G-etriebeelanent 12 und einem G-etriebeelement 14 über eine Reibeinrichtung 10 hergestellt. Bei dem gezeigten Ausxührungsbeispiel ist die Reibeinrichtung als Bremse ausgebildet und das G-etriebeeleruent 12 stationär angeordnet, während das G-etriebeelement 14 beim J'Jinrücken der Bremse 10 stationär festgebremst wird. Die Bremse 10 enthält ein Steuerventil 16, das das Einrücken der Bremse in Abhängigkeib von einer Richtungsumkehr in der Relativdrehung der Bauteile steuert. Im G-etriebeelement 12 befindet sich ein hydraulischer Stell-

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motoi" mit einen Zylinder 16, in welchem ein Stellkolben 20 gleitend angeordnet ist, der im Sinne der Fig. 1 nach rechts verstellbar ist und dadurch, die Reibeinrichtung 10 einrückt. iüit aeiii otelikoluen 20 wirkt eine durch einen Federhalter 23 gesicherte Rückstellfeder 21 zusammen. Der Stellkorben 20 begrenzt gemeinsam mit dem Zylinder 18 eine Druckkammer 22, der über einen nicht gezeigten Kanal .Druckriiittelzuführbar ist, j um den Stellkolben 20 in Richtung eines Einrücken^ der Reib-

einrichtung 10 zu verstellen. Beim Lüften der Reibeinrichtung i

10 stellt die Feder 21 den Stellkolben 20 in die in Fig. 1 gezeigte Lage zurück.

Am G-etriebeelement 14 befinden sich Zähne 24-, die mit entsprechenden Zähnen von umlaufenden Reibscheiben 26 der Reibein-

; richtung 10 zusammenwirken. Je nach Anwendungszweck der

Reibeinrichtung 10 können die Reibscheiben 26 mit oder ohne

j Reibbelag ausgebildet sein. Zwischen die Reibscheiben 26 sind t I'rennscheiben 28 eingesetzt, und eine Druckscheibe 30 ist

durch einen Schnappring 32 gesichert. Die 'frennscheiben 28 und die Dzmckscheibe 30 wirken über Zähne 34 mit entsprechenden Zähnen 36 des G-etriebeelements 12 zusammen.

Bei Betätigung des Stellkolbens 20 werden die Trenn- und Reibscheiben fest zusammengedrückt, wodurch die Reibeinrichtung 10 betätigt und das G-etriebeelement 14 mit dem G-etriebeelement 12 gekoppelt wird, wenn die Kammer 22 mit Druckmittel beaufschlagt ist. Die ,lit euer einrichtung 16 enthält ein Rückschlag-

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ventil 40 mit einer zugeordneten Betätigungseinrichtung Das Rückschlagventil 40 ist mit einer im Stellkolben 20 ausgebildeten Bohrung 44 versehen, die einen Sitz 46 zur Aufnahme einer Ventilkugel 48 bildet. Der Sitz 46 umschließt eine Bohrung 50, die in eine auf der der Kammer 22 gegenüberliegenden Seite des Stellkolbens 20 ausgebildete Tasche 52 mündet. Die Tasche 52 ist zum Sumpf des Getriebes hin geöffnet, Wenn die Ventilkugel 48 am Ventilsitz 46 anliegt, wird eine ötrömungsmittelsichere Abdichtung hergestellt, so daß der Strömungsmitteldruck in der Kammer 22 auf den Stellkolben 20 einwirkt und diesen nach rechts verschiebt. Die Betätigungseinrichtung 42 enthält einen Hebel 60, der vorzugsweise

/etwa
fixibel/in !Form einer Blattfeder, ausgebildet ist, jedoch auch einen vergleichsweise unbiegsamen Abschnitt bilden kann. Eine Betätigungskugel 62 befindet sich in Eingriff mit dem Hebel 60 und der am nächsten liegenden Reibscheibe 26. Die Betätigungskugel 62 sitzt in einer Ausnehmung 64 in einer Trennscheibe 28, so daß eine Totgangverbindung zwischen der Betätigungskugel 62 und der dem Stellkolben 20 am nächsten liegenden Trennscheibe 28 vorhanden ist.

Je nach den Betriebsverhältnissen der Reibeinrichtung 10 zu einem betrachteten Zeitpunkt kann die Betätigungskugel 62 die in Pig. 2 gezeigte Stellung oder die Stellung gemäß Fig. 3 einnehmen. Wenn sich die Betätigungskugel 62 in der

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Hicht-Betätigungs st ellung gemäß Pig. 2 befindet, l-zann der Strömungsmitteldruck die Ventilkugel 48 in die gezeigte Stellung in Anlage an den Ventilsitz 46 "bewegen, so daß eine . strömungsmittelsicliere Abdichtung gebildet wird und das Druckmittel in der Kammer 22 auf den Stellkolben 20 einwirken und somit die ileib einrichtung 10 einrücken kann_o Wenn sich die Betätigungskugel 62 in der Stellung gemäß Fig. 3 befindet, wird die Ventilkugel 48 durch den Hebel 60 in der vom Sitz 46 abgehobenen Lage gehalten, so daß das Druckmittel in der Kammer 22 die Reibeinrichtung 10 nicht vollständig einrücken kann, da ein Strömungspfad zum Sumpf über die Bohrung 50 und die Tasche 52 vorhanden ist.

Wie die Fign«, 2 und 3 zeigen, kann der Hebel 60 locker in der Tasche 52 angeordnet sein, wobei die Tasche 52 derart dimensioniert ist, daß der Hebel 60 nicht herausfallen kann. Daher ist es nicht erforderlich, den Hebel 60 am Stellkolben 20 zu. befestigen.

Es sei angenommen, dai« das G-etriebeelement 12 gehäusefest angeordnet und die Reibeinrichtung 10 eine Bremse ist, und daß die Einrichtung die zweite Bremsstufe eines automatischen Getriebes, beispielsweise die Bremsstufe 24 gemäß Pig. 1 der US-PS 3 724 626 bildet. Die Reibeinrichtung 10 muß beim 1-2-Umschalten, was normalerweise als 1-2-Hochschalten bezeichnet wird, und ferner beim 3-2-Umschalten, was normalerweise

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als 3-2-Abwärtssehalten "bezeichnet wird, eingerückt v/erden. ' Wenn die Reibeinrichtung 10 während des 1-2-Umschaltens ein- ^! geruckt werden muß, rotiert das Getriebeelement 14 gemein- !

sam mit den Reibscheiben 26 in Richtung des Teiles R gemäß

i Fig. 2. Der Bremskolben befindet sich in der Nicht-Betätigungs- | lage gemäß Fig. 1.Zu diesem Zeitpunkt ist der Hebel 60 unbelastet und der Ventilkörper 48 nicht von seinem Sitz 46 abgehoben. Dabei kann sich die Betätigungskugel 62 der Betätigungseinrichtung 42 entweder in der Stellung gemäß Fig. 2 oder der Stellung gemäß Fig. 3 befinden. Wenn der Bremskolben beginnt, die Scheiben 26 und 28 der Reibeinrichtung 10 in Eingriff zu bringen, berührt die Betätigungskugel 62 die am nächsten gelegene Reibscheibe 26 und wird aufgrund der Drehrichtung der Reibscheibe 26 in die Nicht-Betätigungslage gemäß Fig. 2 bewegt, in der ein Aufsitzen der Yentilkugel 48 möglich ist, so dai3 der Kolben die Einrichtung 10 vollständig einrückt.

Nachdem sich das Getriebe im dritten Gang befindet und der oben als 3-2-Umsehalten bezeichnete Gangwechsel in den zweiten Gang bei einem Betriebszustand erfolgen soll, bei dem der hotor Kraft überträgt, wie dies gewohnlich als Abwärtsschalten unter Teillast bezeichnet wird, wird die Yentilkugel 48 unter dem Einfluß des Druckmittels in der Kammer 22 auf den Sitz gedruckt und der Kolben in Anlage an die am nächsten gelegene Trennscheibe 28 gebracht, so daß die Scheiben 28 und

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26 in einen anfänglichen Eingriff gelangen. In diesem Betriebszustand drehen sich die Scheiben 26 in Richtung des Pfeiles P gemiUa Pig. 2, wodurch die Betätigungskugel 62 in die Betätigungsstellung gemäß Pig. 3 gebracht wird. Die Ton der Betätigungslcugel 62 auf den Hebel 60 ausgeübte Kraft reicht aus, die Ventilkugel 48 τοη ihrem Sitz abzuheben. Hierdurch wird ein v/eiterer Anstieg des Bremskolbendrucks

j verhindert. Da normalerweise eine Drosselstelle in der Zufuhrleitung zur Kammer 22 vorhanden ist, bleibt der Druck

an dieser Stelle konstant und der Kolben verbleibt in der zu diesem Zeitpunkt eingenommenen Stellung. Wenn jedoch die Richtungsumkehr der Reibscheiben einsetzt, und sich

_; diese in Richtung des Pfeiles R bewegen, was bedeutet, daß

sich der Motor auf dem zur Beendigung des Schaltvorgangs richtigen Drehzahlwert befindet, wird die Betätigungskugel 62 von ihrer Betätigungslage gemäß Pig. 3 in ihre Nicht-Betätigungslage gemäß Pig. 2 gerollt. Die Ventilkugel 48 kann auf den Ventilsitz gelangen, und da die Scheiben 26 und 28 bereits in anfänglicher Berührung stehen und die Kammer 22 bereits druckbeaufschlagt ist, erfolgt der Druckanstieg, der für eine zur übertragung des Drehmoments zwischen den Scheiben 26 und 28 ausreichende Betätigungskraft erforderlich ist, nahezu augenblicklich. Somit wird die sehr schwierige 3-2-Umschaltung unter Teillast mit Hilfe der richtungsabhängig ansprechenden Steuereinrichtung 16 vollsogen, ohne

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daß zusätzlich eine kostspielige Einwegeinrichtung oder ein anderer, komplizierterer Steuermechanismus erforderlich ist.

Falls die Steuereinrichtung ein Abwärtsschalten bei geschlossener Drosselklappe durchführen muß, d.h. wenn der Motor ohne Last läuft, erfolgt bei Beendigung des Abwärtsschaltens keine Drehmomentenumkehr. Unter diesen Betriebsbedingungen verhindert das Steuerventil 16, daß die Bremse vollständig eingerückt wird, und die Reibeinrichtung 10 befindet sich im Schlupfzustand, bis über den Getriebesatz erneut ein Drehmoment übertragen wird, woraufhin die Ventilkugel 48 auf den Ventilsitz gelangen kann und die Reibeinrichtung 10 voll eingerückt wird.

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Claims

Patentansprüche

π J Steuereinrichtung für den hydraulischen Stellmotor einer Reibeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß einer von einem Zylinder (18) und einem darin befindlichen Kolben (20) begrenzten druckmittelbeaufschlagten Strömungsmittelkammer (20) ein im Kolben oder Zylinder angeordnetes, vom Druckmittel in Schließrichtung beaufschlagtes Steuerventil (40) mit einer Betätigungseinrichtung (42) zugeordnet und die Reib einrichtung (10) mit einem relativ zum Kolben oder Zylinder umlaufenden Rotationskörper (26) versehen ist und ein erstes Steuerglied (62) der Betätigungseinrichtung (42) am Rotationskörper und ein zweites Steuerglied (60) am Steuerventil anliegt und das Steuerventil (40) bei einer Relativdrehung des Rotationskörpers (26) in der einen Richtung durch die Betätigungseinrichtung (42) in die Öffnungslage verstellbar ist und bei einer entgegengesetzt gerichteten Relativdrehung in der Schließlage verbleibt.

Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil(40) im Kolben (20) angeordnet

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^AL INSPECTED

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationskörper eine umlaufende Reibscheibe (26) ist.

Steuereinrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuerglied eine Kugel (62) ist.

5. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil ein Rückschlagventil (40) ist und der Rotationskörper aus mindestens einer relativ zum Kolben (2o) umlaufenden Reibscheibe (26) besteht.

6β Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Kolben (20) eine die Betätigungseinrichtung (42) aufnehmende Tasche (52) ausgebildet ist.

7.Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Steuerglied ein Hebel (60) ist.

8. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 7» dadurch

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gekennzeich.net, daß das Rückschlagventil (40) in der
Öffnungslage die Strömungsmittelkammer (22) mit der
Kolbentasche (52) verbindet, und daß die Kugel (62) mit der Reibscheibe (26) der als Bremse ausgebildeten Reibeinrichtung (10) und der Hebel (60) mit dem Rückschlagventil (40) in Berührung steht und das Rückschlagventil bei Relativdrehung in der einen Richtung unter dem Einfluß des Strömungsmitteldrucks in der Schließlage gehalten und die Bremse bei bestimmten Rotationsverhältnissen vor einer Drehrichtungsumkehr nicht vollständig einrückbar ist.

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