DE2832345C2 - Hydraulische Steuervorrichtung für ein automatisches Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Steuervorrichtung für ein automatisches Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus d?r DE-AS 24 49 382 ist eine hydraulische Steuervorrichtung der eingangs beschriebenen Bauweise bekannt, bei der dem Hauptdrucksteuerventil von dem Druckbegrenzungsventil ein Steuerdruck zugeführt wird, der bis zu einem bestimmten Belastungspunkt im wesentlichen proportional zur Belastung des Motors ist und der abhängig von der Fahrgeschwindigkeit nach oben hin auf zwei verschiedene Druckhöchstwerte begrenzt ist Dazu dient ein als Umschaltventil bezeichnetes weiteres Steuerventil, das in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit eine zusätzliche Wirkfläche des Steuerkolbens des Druckbegrenzungsventils mit Druck beaufschlagt bzw. belüftet

Bei dieser bekannten Steuervorrichtung wird zwar fen höheren Lastbereich des Motors bei niedrigeren Fahrgeschwindigkeiten als etwa 30 km/h ein höherer Hauptdruck eingestellt jedoch ergibt sich bei Teillast kein

ίο Druckunterschied. Da jedoch beim Anfahren eines mit einem automatischen Wechselgetriebe ausgerüsteten Kraftfahrzeugs infolge des darin eingesetzten hydrodynamischen Drehmomentwandlers das Drehmoment bis zum 23-fachen des Motormomentes verstärkt wird, sollte auch gerade im Teillastbereich der die Schaltglieder beaufschlagende Hauptdruck zwecks Vermeidung des Durchrutschens einsy Schaltgliedes verstärkt werden.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine hydraulische Steuervorrichtung der eingangs genannten Bauart zu schaffen, mit deren Hilfe eine noch bessere Anpassung des Hauptdruckes an die Belastung des Getriebes, insbesondere beim Anfahren im Teillastbereich, erreicht werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht Dadurch, daß erfindungsgemäß der von dem Steuerventil aus dem Steuerdruck und dem höheren Hauptdruck modulierte Druck sowohl von dem Steuerdruck als auch von dem fahrgeschwindigkeitsproportionalen Druck abhängig ist ergibt sich die Möglichkeit, den modulierten Druck bei Geschwindigkeiten unter einem vorgegebenen Wert von beispielsweise 30 km/h definiert anzuheben. Diese Anhebung des dem Hauptdrucksteuerventil zugeführten modulierten Druckes sichert dann eine rutschfreie Betätigung der Schaltmittel auch im Teillastbereich des Motors.
Wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung der modulierte Druck des Modulierdrucksteuerventils zur Beaufschlagung des Steuerkolbens des Druckbegrenzungsventils rückgeführt ist, wird die Druckbegrenzung nach oben hin auch in Abhängigkeit von dem modulierten Druck vorgenommen, so daß extrem hohe Druckwerte trotz steilen Verlaufs der Modulierdruckkennlinie vermieden werden.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung soll der Steuerkolben des Modulierdrucksteuerventils auf einer Stirnseite von dem Steuerdruck des Druckbegrenzungsso ventils und an der entgegengesetzten Stirnseite von der Kraft einer Feder und einem fahrgeschwindigkeitsabhängigen Druck sowie von dem auf einer Stufenfläche des Kolbens lastenden Modulierdruck beaufschlagt sein und mit zwei Steuerkanten den Zufluß aus einem den Steuerdruck führenden Anschluß und einem den höheren Hauptdruck führenden Anschluß zur Bildung des modulierten Druckes steuern. Weiterhin soll der Steuerkolben des Druckbegrenzungsventils an einer ersten Kolbenwirkfläche von dem Steuerdruck und an einer zweiten Kolbenwirkfläche von dem modulierten Druck des Moduüerdrucksteuerventüs ent^s^sn der Kr»ft der an einer Stirnseite angreifenden Feder belastbar sein.

In der Zeichnung ist in F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines schematischen Schaltbildes dargestellt, das den in der F i g. 2 gezeigten Druckverlauf über der Last liefert.

Dabei ist in F i g. 1 mit 1 ein Hauptdrucksteuerventil bezeichnet, das den Druck des von einer hier nicht dar-

gestellten Zahnradpumpe gelieferten, durch eine Hauptdruckleitung 2 zugeführten und durch eine Leitung 3 weitergeleiteten Drucköls für die hier ebenfalls nicht dargestellten Schaltglieder, wie Kupplungen und Bremsen, sowie für die Versorgung des Drehmoment-Wandlers und der Steuerungselemente eines automatischen Kraftfahrzeug-Getriebes steuert.

Das Hauptdrucksteuerventil 1 weist einen Steuerkolben 4 mit einer Anzahl von Kolbenbünden auf, der unter dem Einfluß einer an der rechten Stirnseite angreifenden Feder 5 sowie des auf derselben Stirnseite anstehenden Druckes einer Modulierdruckleitung 6 steht In entgegengesetzter Richtung wirkt der über die Leitung la zugeführte Hauptdruck, der ebenso wie ein in den Wählhebelstellungen N, D, 2 und 1 des Getriebes über die Leitung 9 von dem hier nicht gezeigten Handschieber zugeführter Druck jeweils eine ringförmige Stufenfläche des Steuerkolbens 4 belastet

Der Steuerkolben 4 wird bei stehendem Motor von der bei der Montage mittels eines Feder filers 8 und einer Einstellschraube 7 eingestellten Feder 5 gegen einen Anschlag nach links gedrückt wobei die zu dem Drehmomentwandler führende Leitung 3 und eine mit dem Pumpensaugraum verbundene Leitung 10 abgesperrt werden. Die Schaltglieder und Steuerungselemente sind über hier nicht gezeigte Leitungen 2 angeschlossen. Beginnt nun die Pumpe bei laufendem Motor zu fördern, so wird durch die mit der Leitung 2 verbundene Leitung 2a eine der linken Stufenflächen des Kolbens 4 mit Hauptdruck beaufschlagt, während bei entsprechender Stellung des Wählhebels auch die andere Stufenfläche über die Leitung 9 mit Druck versorgt wird.

Erreicht der Druck auf den linken Stufenflächen des Kolbens 4 einen Wert, der die Kraft der Feder und des auf der federseitigen Stirnfläche anstehenden Modulierdruckes zu übersteigen beginnt dann drückt er den Kolben 4 nach rechts und läßt das Druckmittel in gesteuerter Weise zunächst in die Leitung 3 zur Wandlerversorgung übertreten. Bei weiter steigender ölförderung wird der Kolben 4 noch weiter nach rechts verschoben, bis die überschüssige ölmenge über die Leitung 10 in die Pumpensaugleitung zurückströmen kann. Es zeigt sich also, daß durch Veränderung des über die Modulierdruckleitung 6 zugeführten Steuerdruckes der in den Leitungen 2 und 3 anstehende Hauptdruck verändert werden kann, beziehungsweise einen von dem Modulierdruck bestimmten Verlauf nehmen kann.

Der Modulieroruck wird in einem mit 11 bezeichneten Modulierdrucksteuerventil erzeugt, dessen Steuerkolben aus fertigungstechnischen Gründen aus einem Doppelkolben 12 mit einem im Durchmesser größeren Kolbenbund 13 und einem im Durchmesser kleineren zweiten Kolbenbund 14 sowie aus einem wiederum im Durchmesser größeren Einzelkolben 15 besteht Diese Steuerkolben 12, 15 werden an der in der Zeichnung linken Stirnseite von einer mittels eines Federtellers 17 und einer Einstellschraube 18 einstellbaren Feder 16 sowie von einem ebenfalls an dieser Stirnseite über eine Leitung 19 zugeführten, fahrgeschwindigkeitsproportionalen Reglerdruck belastet An der gegenüberliegenden Stirnseite, das heißi an der rechten Stirnfläche des ersten Kolbenbundes 13 des Doppelkolbens 12 steht ein über die Leitungen 20 und 206 zugeführter Steuerdruck an, der bis zu einem einstellbaren Druckgrenzwert proportional mit der Motorbelastung ansteigt Die Erzeugung des Modulierdrucks wird durch die Steuerkanten 23 und 24 des Doppelkolbens i2 erreicht, die den Druckmittelzulauf aus dem Anschluß 2Ga der Steuerdruckleitung 20 und dem Anschluß 2c der Hauptdruckleitung 2 steuern. Mit 21 ist noch ein in die Pumpensaugleitung oder in den ölsumpf führender Auslaß bezeichnet

Der Steuerdruck der Steuerdruckleitung 20 wird von einem mit 25 bezeichneten Druckbegrenzungsventil geliefert, dessen Steuerkolben 26 an der rechten Stirnseite des Kolbenbundes 28 von einer Feder 31 belastet wird, die mittels eines Federtellers 32 und einer Einstellschraube 33 einstellbar ist Ober eine Druckleitung 34 wird ein proportional mit der Belastung des Motors ansteigender Druck zugeführt, aus dem je nach Stellung der Steuerkanten 37 und 38 des Kolbenbundes 27 bzw. 29 in dem Druckraum 39 der nach oben begrenzte Steuerdruck gebildet wird, indem die Steuerkante 37 den Zufluß aus der den lastabhängigen Druck führenden Leitung 34 und die Steuerkante 38 den Abfluß in einen Druckmittelauslaß 35 steuern. Der auf diese Weise gebildete, in dem mit der Steuerdruckleitung 20 verbundenen Druckraum 39 anstehende Steuerdruck belastet dabei die in der Zeichnung linke ringförmige Stufenfläche des Kolbenbundes 27, deren Größe durch die Differenz der Flächen des Kolbenbundes 27 und des Kolbenbundes 29 gegeben ist In die gleiche Richtung wirkt der über eine Rückkopplungsleitung 22 auf die linke Stirnfläche des Kolben 26 rückgeführte Modulierdruck des Modulierdrucksteuerventils 11, dessen Wirkfläche durch die gesamte Fläche des linken Kolbenbundes 30 gegeben ist Mit 36 ist in der Zeichnung noch ein weiterer mit der Pumpenansaugleitung oder dem ölsumpf verbundener Druckmittelauslaß bezeichnet

Nachfolgend soll nun die Funktion und Wirkungsweise dieser in der F i g. 1 der Zeichnung dargestellten hydraulischen Steuervorrichtung näher erläutert werden.

Das Druckbegrenzungsventil 25 läßt zunächst den über die Leitung 34 zugeführten lastproportionalen Druck in den Druckraum 39 und damit in die Steuerdruckleitung 20 durchtreten, und zwar so lange, bis der Steuerkolben 26 mit seiner Steuerkante 37 den Durchlaß zu dem Druckraum 39 versperrt und gegebenenfalls die Steuerkante 38 an dem Kolbenbund 29 den Durchgang zu dem Auslaß 35 aufsteuert Dieser Punkt wird im wesentlichen bestimmt durch die Federkraft der Feder 31, der der auf die ringförmige Stufendruckfläche des Kolbens 27 anstehende Steuerdruck sowie der auf die Stirnfläche des Kolbenbundes 30 anstehende Modulierdruck der Rückkopplungsleitung 22 entgegenwirkt. Abhängig von der Höhe der über die Rückkopplungsleitung 22 zugeführten Modulierdruckes wird also der lastproportionale Anstieg des Steuerdruckes früher oder später abgeschnitten, das heißt nach oben hin begrenzt.

Der Steuerdruck wird über den Leitungsanschluß 20b auf die rechte Stirnfläche des großen Kolbenbundes 13 des Doppelkolbens 12 des Modulierdrucksteuerventils 11 geführt, wobei er im wesentlichen gegen eine an der entgegengesetzten Stirnfläche des Kolbens 15 wirkende Feder 16 und gegen den ebenfalls an dieser Stirnfläche angreifenden fahrgeschwindigkeitsproportionalen Druck arbeitet.

Ebenfalls in entgegengesetzter Richtung wirkt der in dem Modulierdrucksteuerventil erzeugte Modulierdruck, der eine ringförmige Wirkflache des Kolbenbundes 13 belastet, die aus der Differenz der Flächen des ersten Kolbenbundes 13 und des zweiten Kolbenbundes 14 gebildet ist.

Die Feder 16 des Modulierdrucksteuerventils 11 ist nun so eingestellt, daß bei einer Geschwindigkeit von wenigstens 30 km/h, das heißt im höheren Fahrge-

schwindigkeitsbereich, die aus den Kolben 12 und 15 gebildeten Steuerkolben des Modulierdrucksteuerventils 11 unabhängig von der Größe des an der rechten Stirnseite anstehenden Steuerdruckes immer so weit nach rechts verschoben sind, daß die Steuerkante 23 den Anschluß 20a der Steuerdruckleitung 20 öffnet und die Steuerkante 24 den Anschluß 2cder Hauptdruckleitung 2 verschließt. Auf diese Weise wird der von dem Druckbegrenzungsventil 25 erzeugte lastabhängig bis zu einem Grenzwert ansteigende Steuerdruck unverändert auch in die Leitung 6 zum Hauptdrucksteuerventil, beziehungsweise in die Rückkopplungsleitung 22 zum Druckbegrenzungsventil 25 weitergegeben.

Bei Fahrgeschwindigkeiten unterhalb von etwa 30 km/h, also in dem in etwa als Anfahrbereich bezeichneten Geschwindigkeitsbereich, wird dagegen der Steuerkolben des Modulierdrucksteuerventils 11 abhängig von der Höhe des fahrgeschwindigkeitsproportionalen Druckes und dem entgegenwirkenden lastabhängigen Steuerdruck früher oder später so weit nach links geschoben, daß die Steuerkante 24 den Anschluß 2c zur Zumischung des höheren Hauptdruckes öffnet, während die Steuerkante 23 den Anschluß 20a für den Steuerdruck verschließt Damit ergibt sich dann der in der F i g. 2 der Zeichnung gezeigte Druckverlauf des Modulierdruckes beziehungsweise des von diesem Modulierdruck bestimmten und in dem Hauptdrucksteuerventil entsprechend verstärkten Hauptdruckes über der Drosselklappenöffnung, das heißt über der Last. Dabei ist mit 40 der sich bei 30 km/h und höheren Geschwindigkeiten ergebende, im wesentlichen dem Steuerdruck des Druckbegrenzungsventils 25 entsprechende Verlauf gezeigt, während die Kurvenzüge 41, 42 und 43 den Druckverlauf bei den Geschwindigkeiten 20, 10 und 0 km/h wiedergeben. Während bei den Kurvenverläufen 41 und 42 zunächst bei niedrigen Drosselklappenwinkeln noch der Druck auf dem durch die Linie 40 vorgegebenen Steuerdruck bleibt, ergibt sich bei der Geschwindigkeit 0 schon mit Beginn der steilere Verlauf des Modulierdruckes. Dies ist darauf zurückzuführen, daß beim Anfahren aus dem Stillstand des Fahrzeugs der Kolben des Modulierdrucksteuerventils bereits in der in der Zeichnung gezeigten Mittelstellung durch den über die Steuerleitung 20 zugeführten, sogenannten Nuügasdruck gestellt ist. Jede weitere Erhöhung der Belastung bewirkt dann also eine zunehmende Verschiebung des Steuerkolbens 12,15 nach links und somit eine zunehmende Zumischung des höheren Hauptdrukkes über den Anschluß 2c, bis durch den auf der linken ringförmigen Stufenfläche des Kolbenbundes 13 lastenden, angehobenen Modulierdruck wieder ein Gleichgewicht der an den Wirkflächen der Kolben 12,15 wirkenden Kräfte erreicht ist

Mit unterbrochenen Linien ist noch der Verlauf des Hauptdruckes angedeutet für den Fall, daß die Rückkopplungsleitung 22 von dem Modulierdrucksteuerventil 11 zu der linken Stirnfläche des Steuerkolbens 26 des Druckbegrenzungsventils 25 weggelassen würde. In diesem Fall würde auch die linke Stirnfläche des Steuerkolbens 26 mit dem Steuerdruck der Steuerdruckleitung 20 beaufschlagt werden und es würde sich bei einer konstanten, durch die Feder 31 festgelegten Belastung des Motors eine Begrenzung des Modulierdruckes beziehungsweise des Hauptdruckes nach oben hin ergeben. Dies könnte jedoch zu unzuträglich hohen Druckwerten führen, was durch die Rückkopplung und Beaufschlagung der linken Stirnseite des Steuerkolbens 26 mit dem Modulierdruck verhindert wird. Die Druckbegrenzung wird dann nämlich bereits bei geringeren Motorbelastungen entsprechend dem über dem Steuerdruck liegenden Modulierdruck erreicht.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß sowohl in dem Modulierdrucksteuerventil 11 als auch in dem Druckbegrenzungsventil 25 eine Drucksteuerung durch Mischung eines höheren mit einem niedrigeren Druck (gegebenenfalls auch Atmosphärendruck) durchgeführt wird. Dabei zeigt sich ein Unterschied darin, daß in dem Fall des Modulierdruckventils 11 die Kolbensteuerkanten 23, 24 an den einander zugewandten Stirnseiten zweier verschiedener Kolbenbünde 13, 14 vorgesehen sind, während in dem Fall des Druckbegrenzungsventils die Steuerkanten an den einander abgewandten Stirnseiten eines Stufenkolbenbundes 27,29 angeordnet sind. Die zugehörigen Gehäusesteuerkanten sind in dem ersten Fall voneinander getrennt und zwei verschiedenen Druckmitteleinlässen zugeordnet, während sie in dem zweiten Fall in fertigungstechnisch wesentlich günstigerer Ausführung die seitlichen Begrenzungen einer den Druckraum 39 einschließenden, gemeinsamen Gehäusetasche bilden. Selbstverständlich könnten diese unterschiedlichen Ausgestaltungen der Druckmischvorrichtungen wahlweise auch jeweils an dem anderen Ventil vorgesehen sein.

Im Gegensatz zu der bekannten Ausführung einer hydraulischen Steuervorrichtung wird also durch die Erfindung eine wesentlich bessere Anpassung des Hauptdruckes an dem Belastungszustand des Motors und insbesondere an die beim Anfahren bei Teillast gegebenen Verhältnisse erreicht Der in den Schaltmitteln des automatischen Wechselgetriebes zur Verfügung stehende Druck ist je nach Belastungszustand und Fahrgeschwindigkeit unterschiedlich hoch und steigt um so mehr an, je geringer die Anfahrgeschwindigkeit ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Übergang von der einen auf die andere Druckkennlinie nicht schlagartig bei Überschreitung beziehungsweise Unterschreitung von bestimmten Geschwindigkeiten erfolgt, sondern daß der Druck in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit langsam und stufenlos verändert wird. Dabei ist auch sichergestellt, daß der Druck bei Nullast, das heißt also bei geschlossener Drosselklappe nicht höher als der Normaldruck ist, so daß auch der Schaltkomfort bei Schaltungen unterhalb von beispielsweise 30 km/h nicht beeinträchtigt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Steuervorrichtung für ein automatisches Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe mit

— einem Hauptdrucksteuerventil zur Steuerung eines motorlastabhängigen Hauptdruckes zur Betätigung von Schaltmitteln des Wechselgetriebes,

— einem Druckbegrenzungsventil, das einen motorlastabhängigen, nach oben begrenzten Steuerdruck liefert und dessen Steuerkolben unter dem Einfluß des entgegen einer Feder wirkenden Steuerdruckes steht und

— einem weiteren Steuerventil mit federbelastetem Ventilschieber, das in Abhängigkeit von einem fahrzeuggeschwinJigkeitsabhängigen Druck Steuervorgänge ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß

— das weitere Steuerventil (11) zusätzlich vom Steuerdruck abhängig ist und

— einen aus Steuerdruck und Hauptdruck modulierten Druck zur Beaufschlagung des Hauptdrucksteuerventils (1) liefert.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der modulierte Druck des Modulierdrucksteuerventils (11) zur Beaufschlagung des Steuerkolbens (26) des Druckbegrenzungsventil (25) rückgeführt ist

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (12,15) des Modulierdrucksteuerventils (11) auf einer Stirnseite von dem Steuerdruck des Druckbegrenzungsventils (25) entgegen einer an der entgegengesetzten Stirnseite angreifenden Kraft einer Feder (16) und einem dort anstehenden fahrgeschwindigkeitsabhängigen Druck sowie entgegen dem auf eine Stufenfläche des Kolbens (12) lastenden Modulierdruck beaufschlagt ist und mit zwei Steuerkanten (23, 24) den Zufluß aus einemden Steuerdruck führenden Anschluß (20a) und einem den höheren Hauptdruck führenden Anschluß (2c) zur Bildung des modulierten Druckes steuert.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben des Druckbegrenzungsventils (25) an einer ersten Kolbenwirkfläche von dem Steuerdruck und an einer zweiten Kolbenwirkfläche von dem modulierten Druck des Modulierdrucksteuerventils (11) entgegen der Kraft der an einer Stirnseite angreifenden Feder (31) belastbar ist.