DE3019274C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Steuereinrichtung für ein zwischen dem Antriebsmotor und den Antriebsrädern eines Kraftfahrzeugs angeordnetes automatisches Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der US-PS 39 78 743 ist eine derartige hydraulische Steuereinrichtung für Kraftfahrzeuggetriebe bekannt, bei der die Ventilvorrichtung aus einem Kriech­ verhinderungsventil und einem Modulator besteht, die bei stehendem Fahrzeug und freigegebenem Fahrpedal den Haupt- oder Liniendruck der Getriebesteuerung auf Atmosphärendruck absenken. Da mit diesem Hauptdruck alle Schaltglieder, und dabei auch die Vorwärtskupplung, beaufschlagt werden, ergibt sich durch dessen Absenkung auf Atmosphärendruck ein Ausrücken der Vorwärtskupplung und damit eine Unterbrechung der Zugkraftverbindung zwischen dem Turbinenrad des Drehmomentwandlers und den Antriebsrädern des Fahrzeugs. Dies soll jedoch im wesentlichen nur bei stehendem Fahrzeug erfolgen, um das mitunter lästige Kriechen eines mit einem derartigen automatischen Getriebe ausgerüsteten Fahr­ zeugs in der Leerstellung des Fahrpedals zu vermeiden.

Mit der Absenkung des Hauptdruckes werden hier aber nicht nur die Vorwärts­ kupplung, sondern auch die beispielsweise im ersten Gang eingelegte Bremse ausge­ rückt, sowie sämtliche mit Hauptdruck beaufschlagten Schalt- und Steuerventile der Getriebesteuerung an Atmosphärendruck gelegt. Dies ist insofern nachteilig, als bei einer erneuten Betätigung des Fahrpedals zunächst der Hauptdruck im gesamten Steuersystem neu aufgebaut und die Schalt- und Steuerventile sowie die Bremse neben der Vorwärtskupplung in ihre Ausgangsstellung für den ersten Gang gebracht werden müssen, bevor ein Anfahren möglich ist.

Aus der DE-PS 9 45 371 ist weiter eine Schaltvorrichtung für ein mit einer Strömungs­ kupplung ausgerüstetes automatisches Getriebe bekannt, bei der im Motorleerlauf die Strömungskupplung durch ein steuerdruckbetätigtes Abschaltorgan mit einem Auslaß verbunden wird, so daß sie sich dadurch ganz oder teilweise entleert. Diese Strömungskupplung ist jedoch nach Funktion und Wirkung nicht mit einem herkömm­ lichen, durch eine druckbeaufschlagbare Kupplung oder Bremse gebildetes Schaltglied eines automatischen Getriebes vergleichbar, da dort das Druckmittel nicht als bloßes Steuermittel, sondern als unmittelbar die Drehmomentübertragung bewirkendes Arbeitsmedium dient. Damit nach dem Entleeren der Strömungskupplung bei er­ neuter Gaspedalbetätigung die Drehmomentübertragung wieder möglich wird, ist zudem erst ein umständlicher und zeitaufwendiger Befüllungsvorgang der Strömungs­ kupplung erforderlich.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, eine hydraulische Steuereinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Bauart zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Steuereinrichtungen vermeidet und bei der Freigabe des Fahrpedals auch bei mit höheren Fahrgeschwindigkeiten fahrenden Fahrzeugen nur ein den jeweiligen Vorwärtsfahrgängen zugeordnetes Schaltglied zur Unterbrechung des Kraftflusses zwischen dem Antriebsmotor und den Antriebsrädern ausrückt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1.

Es ist zwar bereits in einer älteren Patentanmeldung (DE-PS 28 33 641) vorgeschla­ gen worden, die aus einem Schaltventil bestehende Ventilvorrichtung in der das Schaltglied unmittelbar beaufschlagenden Druckmittelleitung anzuordnen, so daß bei Freigabe des Fahr- oder Gaspedals nur die zu dem Schaltglied führende Druck­ mittelleitung, nicht aber gleichzeitig auch die Hauptdruckleitung auf Atmosphären­ druck abgesenkt wird. Die Steuerung des Schaltventils erfolgt hierbei jedoch auf hydraulischem Wege, indem der Kolben des Schaltventils entgegen einer Rückstell­ feder von einem fahrpedalstellungsabhängigen Druck beaufschlagt wird, der von einem von dem Fahrpedal betätigbaren, die Druckleitung bei freigegebenem Fahrpedal entlüftenden Steuerventil erzeugt wird.

Dadurch, daß gemäß der vorliegenden Erfndung die aus einem Schaltventil bestehen­ de Ventilvorrichtung direkt in der das Schaltglied unmittelbar beaufschlagenden Druckmittelleitung angeordnet ist, wird bei seiner Betätigung analog zu der Aus­ führung der älteren Anmeldung nur diese Druckmittelleitung belüftet und nicht gleichzeitig auch die Hauptdruckleitung mit den daran angeschlossenen Schalt­ gliedern und Ventilen. Darüber hinaus wird durch die unmittelbare Betätigung des Steuerkolbens der Ventilvorrichtung mittels des beispielsweise durch einen von einer Steuereinrichtung ansteuerbaren Elektromagneten gebildeten Servostellgliedes eine vereinfachte und genauere Möglichkeit der Steuerung gegeben. Beim Ausfall dieses Servostellgliedes wird der Steuerkolben des Schaltventils durch seine rück­ stellfeder in die Ausgangsstellung verstellt, in der die Druckmittelleitung direkt an die Druckmittelquelle, insbesondere also an den Handschieber, angeschlossen ist, so daß der Betrieb des Fahrzeugs in herkömmlicher Weise, das heißt ohne automatisches Ausrücken der Kupplung und Einschaltung des Freilaufbetriebs, aufrechterhalten bleibt. Ein Ausfall des Stellgliedes oder dessen Steuerung führt somit nicht zum Ausfall des Getriebes.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung soll das Stellglied in Abhängigkeit von den Drehzahlen der Wellen vor und hinter dem Schaltglied in der Weise steuerbar sein, daß es bei Betätigung des Gaspedals den Steuerkolben erst bei annähernder Drehzahlgleichheit zur Rückstellung in die Ausgangsstellung freigibt. Dadurch kann ein sanftes Einrücken der Kupplung unter Vermeidung von Schaltstößen bewirkt werden. Bei einer Ausführung gemäß einer älteren Patentanmeldung (P 28 44 665. 3) war vorgeschlagen worden, den Schaltventilkolben auf einer der vom Fahrpedal abhängigen Druck beaufschlagten Wirkfläche entgegengerichteten zweiten Wirkfläche mit einem geschwindigkeitsabhängigen Druck zu beaufschlagen. Auch durch diese Maßnahme wird dem Schaltventil eines sich in Fahrt befindlichen Fahrzeugs erst dann bei der Betätigung des Fahrpedals nach einer Zeit der Fahrpedalfreigabe eine Umschaltung zur erneuten Druckbeaufschlagung des Schaltgliedes ermöglicht, wenn ein der erhöhten Fahrgeschwindigkeit entsprechender höherer fahrpedal­ abhängiger Druck auf der ersten Wirkfläche vorhanden ist. Das bedeutet, daß der Einkuppelvorgang erst bei stärker betätigtem Fahrpedal erfolgt, der Motor also bei entsprechender Auslegung der Wirkflächen und Drücke bis etwa zu der Synchronisierdrehzahl frei hochlaufen kann.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den übrigen Unteransprüchen und werden im folgenden näher beschrieben.

Die Zeichnung zeigt in einem schematischen Schaltbild ein Ausführungs­ beispiel der Erfindung. Dabei ist mit 1 ein den Vorwärtsfahrgängen ei­ nes hydrodynamisch-mechanischen Kraftfahrzeug-Getriebes zugeordnetes, beispielsweise durch eine Vorwärtskupplung gebildetes Schaltglied be­ zeichnet, dessen Druckbeaufschlagungsraum mit 2 und dessen Betätigungs­ kolben mit 3 angedeutet sind. An den Druckbeaufschlagungsraum 2 ist ei­ ne Druckmittelbeaufschlagungsleitung 4 angeschlossen, deren Verbindung mit einer von einem hier nicht gezeigten Handsteuerventil kommenden Druckmittelleitung 6 in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedals des Fahrzeugs sowie gegebenenfalls weiterer Informationen über den Be­ triebszustand des Fahrzeugs von einem Schaltventil 5 gesteuert wird. Die Druckmittelleitung 6 führt dabei in allen durch einen herkömmli­ chen Getriebegangwählhebel eingestellten Vorwärtsfahrstufen des Ge­ triebes Hauptdruck, das heißt den in der Getriebesteuerung verwendeten, höchsten, von einer Zahnradpumpe erzeugten und von dem sogenannten Hauptdruckschieber motorlastabhängig einregulierten Druck.

Das Schaltventil 5 weist einen Kolben 7 auf, der durch eine auf einen Kolbenbund 10 einwirkende Feder 13 belastet ist. Neben dem Kolbenbund 10 weist der Steuerkolben 7 zwei weitere Kolbenbünde 11 und 12 mit zwischen­ geschalteten Kolbenabsätzen 8 und 9 auf, die je nach Stellung des Kolbens 7 den mit der Druckbeaufschlagungsleitung 4 verbundenen Ringraum 18 entweder mit der von dem Handsteuerventil kommenden Druckmittellei­ tung 6 oder aber mit einem zur Atmosphäre führenden Auslaß 17 ver­ binden.

Der Kolbenbund 12 an dem der Rückstellfeder 13 entgegengesetzten Ende des Steuerkolbens 7 weist eine Ausnehmung 14 zum Eingriff eines Stö­ ßels 16 eines beispielsweise durch einen Elektromagneten gebildeten Stellgliedes 15 auf, dessen Strombeaufschlagung über die Leitung 19 von einer beispielsweise elektronischen Steuereinheit 20 gesteuert wird. De Elektromagnet 15 ist dabei so ausgebildet, daß er bei Strom­ beaufschlagung über den Stößel 16 den Steuerkolben 7 aus der in der Zeichnung gezeigten Mittelstellung entgegen der Wirkung der Rückstell­ feder 13 nach links in eine Stellung verstellt, in der der mit der Druckbeaufschlagungsleitung 4 verbundene Ringraum 18 über den Kolben­ absatz 9 mit dem Atmosphärenauslaß 17 verbunden ist. In dieser Stellung wird der Druckbeaufschlagungsraum 2 der Vorwärtskupplung 1 entlüftet, so daß die als Lamellenkupplung ausgebildete Kupplung ausrückt.

Bei Unterbrechung der Stromzufuhr zu dem Elektromagneten 15 wird da­ gegen der Steuerkolben 7 von der Rückstellfeder 13 in der Zeichnung nach rechts in seine Ausgangsstellung verstellt, in der der Ringraum 18 über den Kolbenabsatz 8 mit der von dem Handsteuerventil kommenden Druckmittelleitung 6 verbunden ist. In dieser Stellung wird der Druck­ beaufschlagungsraum 2 der Vorwärtskupplung 1 mit Hauptdruck versorgt, so daß die Kupplung eingerückt wird.

Der Zustand der Vorwärtskupplung 1 ist damit im wesentlichen abhängig von dem Zustand des Elektromagneten 15 bzw. davon, ob dieser mit Strom versorgt wird oder nicht. Gesteuert wird dies mittels der Steuerein­ heit 20, die dabei Informationen von verschiedenen Gebern 21 bis 27 erhält. So ist mit 21 ein beispielsweise durch einen Schalter gebilde­ ter Stellungsgeber am Gas- oder Fahrpedal vorgesehen, der bei Freigabe des Gaspedals ein Signal an die Steuereinheit zur Strombeaufschlagung des Elektromagneten 15 abgibt.

Mit 22 ist ein Drehzahlgeber für die Motordrehzahl und mit 23 ein beispielsweise durch einen elektrischen Tachometer gebildeter Fahr­ geschwindigkeitsgeber bezeichnet, der zusammen mit einem den jewei­ ligen eingeschalteten Getriebegang meldenden Geber 24 zur Ermittlung der Drehzahl hinter der Vorwärtskupplung 1 verwendet wird. Erfindungs­ gemäß soll nämlich die Steuereinheit nach einem Ausrücken der Kupplung 1 während der Fahrt des Fahrzeugs ein Signal zum Kupplungseinrücken durch Unterbrechung der Stromzufuhr zum Elektromagneten erst dann geben, wenn die Drehzahlen vor und hinter der Vorwärtskupplung im wesentli­ chen gleich sind. Zu diesem Vergleich wird die von dem Drehzahlge­ ber 22 ermittelte Motordrehzahl sowie die aus dem Meßwert des Fahr­ geschwindigkeitsgebers 23 unter Berücksichtigung der dem von dem Gang­ anzeigegeber 24 angezeigten Getriebegang zugeordneten Übersetzung er­ mittelte Drehzahl hinter der Vorwärtskupplung 1 herangezogen. Dadurch, daß jetzt die Steuereinheit 20 die Stromzufuhr zu den Elektromagneten 15 nach einer Kupplungsrückphase erst dann unterbricht, wen vor und hinter der Vorwärtskupplung 1 im wesentlichen Drehzahlgleichheit herrscht, wird ein sonst spürbarer Einschaltstoß sowie ein vergrößerter Verschleiß der Kupplungslamellen vermieden, so daß trotz erhöhter Zahl der Kupp­ lungsbetätigungen gegenüber herkömmlichen Getriebeausführungen kaum eine Vergrößerung des Verschleißes festzustellen sein wird.

Mit 25 ist ein die Stellung des Getriebewählhebels bzw. des von diesem betätigten Handschiebers angebender Stellungsgeber bezeichnet, der ein Signal zur Strombeaufschlagung des Elektromagneten 15 an die elektroni­ sche Steuereinheit 20 nur dann abgibt, wenn der Getriebewählhebel in der Normalfahrtstellung D steht. In allen anderen Stellungen, insbeson­ dere also in den Vorwärtsfahrstufen 1 und 2 sowie in der Rückwärtsfahr­ stufe R, wird damit ein Ausrücken der Vorwärtskupplung und damit ein Freilaufbetrieb des Fahrzeugs ausgeschlossen. Die Vorwärtsfahrstufen 1 und 2 dienen ja auch üblicherweise zur Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs unter besonderen Lastbedingungen, in denen der dritte Getriebegang gesperrt wird und nur in den beiden unteren bzw. nur in dem ersten Getriebegang gefahren wird. In diesen Betriebszuständen, wie insbeson­ dere bei der Fahrt im Gebirge, wird im allgemeinen auch die durch das Ausrücken der Vorwärtskupplung beseitigte Motorbremswirkung zur Unter­ stützung der Fahrbremsen bewußt herangezogen, so daß hier ein Ausrüc­ ken der Kupplung unerwünscht, unter Umständen sogar gefährlich ist.

Mit 26 ist ein die Stellung des Bremspedals anzeigender Geber be­ zeichnet, der beispielsweise durch den Bremslichtschalter gebildet sein kann und der bei Betätigung des Bremspedals an die elektroni­ sche Steuereinheit 20 ein Signal zur Unterbrechung der Stromzufuhr zum Elektromagneten 15 abgibt. Damit wird das Ausrücken der Vorwärts­ kupplung 1 beendet, wobei davon ausgegangen wird, daß während eines Bremsvorganges die Motorbremswirkung mit herangezogen werden sollte, was nur dann möglich ist, wenn die Vorwärtskupplung 1 auch eingerückt ist. Die Steuereinheit 20 kann dabei so ausgebildet sein, daß die Stromzu­ fuhr zum Elektromagneten 15 nur so lange unterbrochen wird, wie die Bremse betätigt wird, oder auch in der Weise, daß nach einer einmaligen Bremsung die Stromzufuhr zum Elektromagneten auch nach der Freigabe des Bremspedals unterbrochen bleibt. Die zum Ausrücken der Vorwärtskupp­ lung erforderliche Stromzufuhr zum Elektromagneten wird erst dann wieder zugelassen, wenn nach zwischenzeitlicher Betätigung des Gaspedals erneut durch Freigabe desselben ein Freilaufbetrieb eingestellt werden soll.

Schließlich ist noch mit 27 ein von der Stellung der Motorhaube des Fahrzeugs abhängiger Schalter angedeutet, der bei geöffneter Motorhau­ be an die Steuereinheit 20 ein Signal abgibt, das eine Unterbrechung der Stromzufuhr zum Elektromagneten und damit ein Wiedereinrücken der Vorwärtskupplung verhindert. Diese Maßnahme dient Sicherheitsaspekten und soll verhindern, daß beispielsweise bei Wartungsarbeiten bei laufen­ dem Motor und stehendem Fahrzeug durch versehentliche oder bewußte Be­ tätigung des Gaszuges sich das Fahrzeug infolge Einrückens der Vorwärts­ kupplung plötzlich in Bewegung setzt. Solch plötzliches Anfahren des Fahrzeugs könnte nämlich zu gefährlichen Situationen für das das Fahr­ zeug wartende Personal führen.

Mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung wird also eine einfache Möglichkeit gegeben, sowohl während des Stands des Fahrzeugs als auch während der Fahrt den Kraftschluß zwischen dem Antriebsmotor und den Antriebsrädern zu unterbinden, so daß zum einen das mitunter als lästig empfundene Kriechen eines mit einem automatischen Getriebe ausgestatteten Fahrzeugs unterbunden und gleichzeitig auch eine erhebliche Kraftstoff­ einsparung während der Fahrt des Fahrzeugs, insbesondere in Schubbetriebs­ phasen, herbeigeführt wird. Diese Einsparungen ergeben sich dadurch, daß nach dem Abkuppeln des Motors von den Antriebsrädern der Motor nur noch mit seiner gegenüber der Betriebsdrehzahl herabgesetzten Leerlaufdrehzahl dreht, gegebenenfalls sogar ganz abgeschaltet wird, und daß gleichzeitig die Energieverluste darstellende Motorbremswir­ kung aufgehoben wird, so daß das Fahrzeug eine längere Ausrollstrecke aufweist. Dadurch, daß der Elektromagnet unter Stromzufuhr seinen Stößel ausstoßend und dabei das Schaltventil in seine die Kupplung ausrückende Stellung verstellend ausgebildet ist, ergibt sich bei einem Ausfall des Elektromagneten bzw. dessen Stromzufuhr oder Steuerung automatisch der bei herkömmlichen Ausführungen übliche Zustand, bei dem die Druckbeaufschlagungsleitung der Kupplung ständig mit ihrer Druckmit­ telquelle verbunden ist.

Die Steuerung der Stromzufuhr des Elektromagneten kann von einer Viel­ zahl von Kriterien abhängig gemacht werden, also nicht nur von der Stel­ lung des Gaspedals, sondern z. B. auch von den Drehzahlen vor und hinter der Kupplung, was zu einem sanften Einrücken der Kupplung unter Vermei­ dung von Schaltstößen führen kann.

Claims (7)

1. Hydraulische Steuereinrichtung für ein zwischen dem Antriebsmotor und den An­ triebsrädern eines Kraftfahrzeugs angeordnetes automatisches Getriebe, das ein mechanisches Planetengetriebe mit zur wahlweisen Zuschaltung der Getriebeglie­ der vorgesehenen hydraulisch betätigbaren Schaltgliedern aufweist mit einem in Abhängigkeit von der Stellung eines von Hand betätigbaren Gangwählhebels ste­ henden Handsteuerventil, das in den Vorwärtsfahrgängen des Getriebes Druckmit­ tel zur Betätigung wenigstens eines Schaltgliedes weiterleitet, und mit einer von der Stellung des Fahrpedals abhängigen, einen von einer Rückstellfeder be­ lasteten Steuerkolben aufweisenden Ventilvorrichtung, die zur Unterbrechung des Kraftflusses zwischen dem Antriebsmotor und den Antriebsrädern des Kraftfahr­ zeugs durch Absenken des Beaufschlagungsdruckes auf Atmosphärendruckniveau bei nichtbetätigtem Fahrpedal ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtung (5) direkt in der Druckmittelleitung (4, 6) zwischen dem Handsteuerventil und einem den Vorwärtsfahrgängen zugeordneten, ausgesuchten Schaltglied (1) eingeschaltet ist und ihr Steuerkolben (7) unmittelbar von ei­ nem in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedals (7) und gegebenenfalls von weiteren, den Betriebszustand des Kraftfahrzeugs kennzeichnenden Steuergrößen gesteuerten Servostellglied (15) betätigbar ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (15) in Abhängigkeit von den Drehzahlen der Wellen vor und hinter dem Schaltglied (1) in der Weise steuerbar ist, daß es bei Betätigung des Gaspedals den Steuerkolben (7) erst bei an­ nähernder Drehzahlgleichheit zur Rückstellung in die Ausgangs­ stellung freigibt.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (15) in Abhängigkeit von der Stellung des Brems­ pedals steuerbar ist.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (15) bei betätigtem Bremspedal zur Freigabe des Steuerkolbens (7) ansteuerbar ist.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (15) in der Weise in Abhängigkeit von der Stel­ lung des Getriebegangwählhebels steuerbar ist, daß es nur in der Wählhebelstellung D zur Verstellung des Steuerkolbens (7) aus seiner Ausgangsstellung heraus beaufschlagbar ist.

6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Stellglied (15) in der Weise in Abhängigkeit von der Stellung der Motorhaube steuerbar ist, daß es nur bei ge­ schlossener Haube zur Verstellung des Steuerkolbens (7) aus seiner Ausgangsstellung heraus beaufschlagbar ist.

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Stellglied durch einen von einer Steuer­ einheit (20) ansteuerbaren Elektromagneten (15) gebildet ist, des­ sen Stößel (16) bei Stromzufuhr den Steuerkolben (7) zur Verstellung aus seiner Ausgangsstellung heraus beaufschlagt.