DE3433333A1 - Hydraulischer steuerkreis fuer ein automatisches kraftfahrzeuggetriebe - Google Patents

Description

Hydraulischer Steuerkreis für ein automatisches Kraftfahrzeuggetriebe

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Steuerkreis für ein automatisches Kraftfahrzeuggetriebe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der US-PS 42 71 939 ist ein hydraulischer Steuerkreis für ein automatisches Getriebe bekannt, das eine. Verriegelungskupplung aufweist. Die Verriegelungskupplung . ist innerhalb eines Drehmomentwandlers angeordnet und verbindet mechanisch ein Pumpenrad mit einem Turbinenrad. Innerhalb des Drehmomentwandlers ist hierzu ein Verriegelungs-Kupplungskolben angeordnet, der eine Verriegelungs-Freigabekammer begrenzt. Wenn der·Verriegelungs-Kupplungskolben sich in der kuppelnden Stellung befindet,

dann ist das Pumpenrad mechanisch mit dem Turbinenrad verbunden, wenn der Kolben jedoch die Freigabestellung einnimmt, dann sind Pumpenrad und Turbinenrad voneinander mechanisch getrennt, so daß der Drehmomentwandler sich in dem Drehmoment wandelnden Zustand befindet. Der Verriegelungs-Kupplungskolben wird durch einen Betätigungsdruck, der in einer Wandlerkammer des Drehmomentwandlers wirksam ist, in die kuppelnde Stellung gedrückt, wenn in der Verriegelungs-Freigabekammer enthaltenes Öl aus dieser ausgelassen wird. Der Betätigungsdruck wird in der Arbeitskammer aufgrund der hydraulischen Kraftübertragung des Pumpenrades, der Turbine und des Stators des Drehmomentwandlers erzeugt. Wenn Öldruck der Verriegelungs-Freigabekammer zugeführt wird, dann wird der Verriegelungs-Kupplungskolben gegen den Druck in der Arbeitskammer des Drehmomentwandlers verschoben, bis sich die Kupplung im gelösten Zustand befindet. Die Verriegelungs-Freigabekammer und die Arbeitskammer des

Drehmomentwandlers werden aus derselben Ölleitung mit Öl versorgt. Weil jedoch das Öl durch eine kleine Öffnung der Arbeitskammer des Drehmomentwandlers zugeführt wird und aus diesem mit konstanter Geschwindigkeit abgegeben wird, ist der Öldruck in der Verriegelungs-Freieabekammer geringfügig höher als in der Arbeitskammer des . ■ Drehmomentwandlers, wodurch die Verriegelungskupplung freigegeben wird. Der Öldruck in der Arbeitskammer des Drehmomentwandlers wird von einem Systemdruck-Regelventil zugeführt. Wenn das Systemdruck-Regelventil einen Gleichgewichtszusland erreicht hat und wenn der Systemdruck über einen vorbestimmten Wert angestiegen ist, dann wird ein Kanal, der über eine Ölleitung mit der Arbeitskammer des Drehmomentwandlers verbunden ist, ge-

15· öffnet, so daß das abgegebene Öl der Arbeitskammer des Drehmomentwandlers zugeführt werden kann. Wenn die durch diesen Kanal abgegebene Ölmenge nicht ausreichend ist, um den Systemdruck zu regeln, dann wird Öl auch durch einen Ablaßkanal des Systemdruck-Regelventils abgegeben.

Ein hydraulischer Steuerkreis für ein automatisches Getriebe, d.er das oben erwähnte Systemdruck-Regelventil enthält,, weist folgendes Problem auf. Weil das Systemdruck-Regelventil eine überreichliche Ölmenge dem Drehmomentwandler nur dann zuführt, wenn der Systemdruck den oben beschriebenen vorbestimmten Wert erreicht hat, dann fließt das Öl, wenn der Systemdruck niedriger ist, als der vorbestimmte Wert und daher die abgegebene Ölmenge nicht ausreichend ist, kaum in die Arbeitskammer des Drehmomentwandlers, so daß keine Druckdifferenz zwischen dem Öldruck in der Arbeitskammer und dem Öldruck in der· Verriegelungskammer besteht. Dies hat zur Folge, daß die Verriegelungskupplung in einem leicht eingekuppelten Zustand gegen die Forderung, daß die Kupplung gelöst sein soll, verharrt. Wenn sich ein Fahrzeug aus dem Stillstand fortbewegt, dann kann das Systemdruck-Regelventil nicht genügend Öl an den Drehmomentwandler abgeben, weil die von der Maschine ange-

triebene Ölpumpe in diesem Zustand nur mit niedriger Drehzahl dreht. Wenn die Verriegelungskupplung sich im leicht eingekuppelten Zustand befindet und das Fahrzeug aus dem Stillstand anfährt, dann kann das Fahrzeug nicht sanft und mit ausreichender Beschleunigung anfahren. Eine Abhilfe für dieses Problem wäre die Verwendung einer Ölpumpe größerer Kapazität. Diese verlangt jedoch mehr Platz im Fahrzeug. Weiterhin ist dann der Verlust an Drehmoment wegen des notwendigen Antriebs dieser.vergrößerten Ölpumpe größer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Steuerkreis für ein automatisches Getriebe der eingangs genannten Art anzugeben, der sicherstellt, daß die Verriegelungskupplung vollständig gelöst ist, auch wenn die Abgabemenge einer Pumpe niedrig oder ungenügend ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs .1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung gestattet demnach eine begrenzte Fluidströmung zwischen dem Drehmomentwandler und der Pumpe auch wenn der von dem Systemdruck-Regelventil erzeugte Systemdruck niedriger als ein vorbestimmter Wert ist.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines hydraulischen Steuerkreises für ein automatisches Getriebe mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig.

Man erkennt in Fig. 1 einen Drehmomentwandler 10 mit einer Verriegelungskupplung 11, eine von einer Brennkraftmaschine IE angetriebene Ölpumpe 12 und ein Systemdruck-Regelventil 14. Der Drehmomentwanlder 10 enthält ein Pumpenrad 10a und ein Turbinenrad 10b, die in einem Wandlergehäuse 10c angeordnet sind. Ein Stator 10d ist zwischen dem Pumpenrad 10a und dem Turbinenrad 10b angeordnet. Die Verriegelungskupplung 11 weist einen Verriegelungs-Kupplungskolben auf, der innerhalb d'es Dr ein monentwandlergehäuses 10c angeordnet ist und dieses in eine Verriegelungs-Freigabekammer 18 und eine Arbeitskammer 19 trennt, in der das Pumpenrad 10a, das Turbinenrad 10b und der Stator 10d angeordnet sind.

Das Systemdruck-Regelventil 14 weist ein Ventilgehäuse 30 auf, in dem eine Bohrung mit einem geschlossenen Ende ausgebildet ist. Innerhalb der Bohrung nahe dem geschlossenen Ende ist ein erster Kolben 32 angeordnet. Eine Hülse 34 ist innerhalb der Bohrung nahe deren offenen Ende -angeordnet und .in ihr befindet sich ein zweiter Kolben 38· Die Hülse 34 ist im Ventilgehäuse 30 mittels eines Stiftes 36 festgelegt. Die Bohrung weist einen Abschnitt kleinen Durchmessers, in dem sich der erste Kolben 32 befindet, und einen Abschnitt großen Durchmessers, in dem sich die Hülse 34 befindet, auf. Zwischen den beiden Abschnitten unterschiedlicher Durchmesser ist in der Bohrung eine Schulter ausgebildet. Zwischen der Schulter und dem benachbarten Ende der Hülse 34 befindet sich eine Haltescheibe 40. Eine Feder 42 ist zwischen die Haltescheibe 40 und den ersten Kolben 32 eingespannt. Der zweite Kolben 38 weist einen Bund 38a kleinen Durchmessers und im Abstand dazu einen Bund 38b großen Durchmessers auf. Der Bund 38a kleinen Durchmessers·befindet sich in einer Bohrung kleinen Durchmessers der Hülse 34 und begrenzt eine Kammer 44, während sich der Bund 38b großen Durchmessers in einer Bohrung großen Durchmessers der Hülse 34 befindet und

zwischen sich und dem Bund 38a kleinen Durchmessers eine Kammer 46 einschließt. Die ölkammern 44 und 46 dienen als Systemdruck-Verstärkungskammern und werden über vorbestimmte Ölleitungen mit Signalöldrücken versorgt je nach den Betriebsbedingungen, die von der Kombination zweier Größen wie Drosselklappenöffnungsgrad, Fahrzeuggeschwindigkeit und eingeschaltetes Übersetzungsverhältnis des Getriebes abhängen. Die Signalöldrücke können deshalb ein Drosseldruck, ein Reglerdruck und ein dem . eingeschalteten Gang entsprechender Druck sein. Die

■ Fluidverbindung zur Ölkammer 44 wird durch eine radiale Bohrung 34a in der Hülse 34, eine Ringnut 34c um die Hülse 34, eine radiale Bohrung 30a durch den Ventilkör-, per 30 und .ein Loch 48a durch eine separate Platte 48 hergestellt. In ähnlicher Weise wird die Fluidverbindung zur Ölkammer 46 durch eine radiale Bohrung 34b durch die Hülse 34, eine Umfangsnut 34d um die Hülse 34, eine radiale B.ohrung 30b durch den Ventilkörper 30 und ein Loch 48b durch die Platte 48 hergestellt.

Der erste Kolben 32 weist vier im Abstand zueinander angeordnete Bünde 32a, 32b, 32c und 32d auf, während der Ventilkörper 30 sechs Kanäle 30c, 30d, 30e, 30f, 30g und 30h aufweist. Von den Kanälen sind die Kanäle 30f und 30h Ablaßkanäle. Die Kanäle 30d und 30g sind mit einer Systemdruckleitung 60 verbunden, die von der Ölpumpe 12 Öldruck erhält. Der Kanal 30e ist über eine Ölleitung 6i mit einem Steuerzylinder verbunden, der hier nicht dargestellt ist und der dazu dient, die Abgabeleistung der Ölpumpe 12 zu steuern.

Um Öl zur Verriegelungs-Freigabekammer 18 und zur Arbeitskammer 19 zu führen, ist der Kanal 30c mit einer Ölleitung 62 verbunden. Die Ölleitung 62 kann über ein Verriegelungs-Steuerventil 64 mit einer Ölleitung 66 verbunden werden, die mit der Verriegelungs-Freigabekammer 18 in Verbindung steht. Das Verriegelungs-Steuer-

ventil 64 dient als Umschaltventil, das es erlaubt, die Ölleitung 66 unter einer bestimmten Bedingung mit der Ölleitung 62 zu verbinden.' Die Ölleitung 62 ist über eine Öffnung 68 mit einer Ölleitung 70 verbunden. Die Ölleitung 70 ist mit der Arbeitskammer 19 im Drehmomentwandler verbunden. Die Arbeitskammer 19 gibt Öl über eine Ölleitung 72 und ein Rückschlagventil 74 ab.

, Um eine gedrosselte Strömungsverbindung zwischen der Ölleitung 62 und der Ölpumpe 12 herzustellen, ist der erste Bund 32d des ersten Kolbens 32 mit Ausschnitten 20 versehen, wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist. Die Ausschnitte 20 erstrecken sich vom linken .Ende · des Steges 32d um eine solche axiale Länge nach innen, daß die Fluidverbindung zwischen den Kanälen 3Od und 30c mittels dieser Ausschnitte 20 hergestellt wird, wenn der Kolben 32 von der Feder 42 in eine Stellung. gedrückt wird, die in Figur 1 in der oberen Hälfte des Ventils 14 dargestellt ist. Der kombinierte wirksame Strömungsquerschnitt an den Ausschnitten 20 ist klein genug, um einen Drosselungseffekt hervorzurufen, wenn der Kolben 32 die in der oberen Hälfte des Ventils 14 in. Fig. 1 dargestellte Stellung einnimmt.

Die Betriebsweise soll nachfolgend erläutert werden. Wenn die Ölpumpe 12 Öl mit einer ausreichend großen Menge pro Zeiteinheit abgibt, dann nimmt der erste Kolben 32 eine Gleichgewichtsstellung ein, in der eine, in Bezug, auf die Fig. 1 gesehen, nach rechts gerichtete Kraft aufgrund eines Öldrucks (Systemdrucks) im Kanal 30g auf eine Differenzfläche zwischen den Bünden 32a und 32b wirkt, die mit einer nach links gerichteten Kraft im Gleichgewicht steht, die aus einer Kräftekombination herrührt, die von der Feder 42 und einer Kraft vom zweiten Kolben 38 durch Regelung der Ölabgabe vom Kanal 3Od zum Kanal 30c und Kanal 3Of erzeugt wird, so daß auf diese Weise eine bekannte Regelung des

Systemdrucks in der Ölleitung 60 erzielt wird. Das vom Kanal 30c abgegebene Öl wird als Betätigungsdruck der . Arbeitskammer 19 im Drehmomentwandler über die Ölleitung 62,-die Öffnung 68 und die Ölleitung 70 zugeführt. Das öl wird von der Arbeitskammer 19 über den Ölauslaß 72 und das Rückschlagventil 74 abgegeben. Als Folge davon steht die Arbeitskammer 19 unter Druck. Wenn das Verriegelungs-Steuerventil 64 eine Fluidverbindung zwischen den Ölleitungen 62 und 64 einrichtet, dann wirkt der Öldruck innerhalb der Ölleitung 62 auch in der Verriegelungs-Freigabekammer 18. Obgleich das öl in der Arbeitskammer 19 und jene in der Verriegelungs-Freigabekammer 18 von derselben Ölleitung 62 stammt, ist der Öldruck in der Verriegelungs-Freigabekammer 18 doch höher als in der Arbeitskammer 19, weil der Öldruck der Ölleitung 70' über eine verengte Öffnung 68 zugeführt wird, die einen leichten Druckabfall im Öldruck hervorruft. Aufgrund dieser Druckdifferenz an dem Verriegelungs-Kupplungskolben 16 ist dieser einer nach rechts gerichteten Kraft unterworfen und wird von dieser in den entkuppelten Zustand versetzt. Wenn das Verriegelungs-Steuerventil 64 umschaltet, um die Ölleitung 66 von der Ölleitung 62 zu trennen und sie mit einer Ableit-Leitung zu verbinden, dann wird das öl aus der Verriegelungs-Freigabekammer 18 abgegeben und der Kolben 16 wird aufgrund des Öldrucks in der Arbeitskammer 19 einer nach links gerichteten Kraft unterworfen, die die Verriegelungskupplung in Eingriff bringt.

Es wird nun der Betriebsfall beschrieben, bei dem die Ölpumpe 12 keine ausreichende Ölmenge zu liefern in der Lage ist. Die Ölabgaberate der Ölpumpe 12 ist bei niedrigen Maschinendrehzahlen, beispielsweise beim Anfahren aus dem Stillstand, klein. In diesem Zustand ist der Systemdruck in der Ölleitung 60 nicht ausreichend hoch, um den Kolben 62 des Systemdruck-Regelventils 14 in seinen Gleichgewichtszustand zu bringen. Er bleibt daher

in der in Fig. 1 in der oberen Hälfte dargestellten Stellung. In dieser Stellung des Kolbens 62 steht der Kanal 3Od nur über die Ausschnitte 20 mit dem Kanal 30c in Verbindung. Dies stellt einen Ölfluß durch die Aus-

schnitte 20 in den Kanal 30c mit einer vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit sicher, auch wenn die Ölabgaberate der Ölpumpe 12 nicht ausreichend hoch ist. Das Öl im Kanal 30c wird über die Ölleitung 62, die öffnung 68 und die Ölleitung 70 der Arbeitskammer 19 zugeführt. Da das Verriegelungs-Steuerventil 64 die Ölleitung 66 mit der Ölleitung 62 verbindet, wenn das Fahrzeug aus dem Stillstand anfährt, wird das Öl im Kanal 30c der Verriegelungs-Freigabekammer 18 ebenfalls über die Ölleitung 62, das Verriegelungs-Steuerventil 64 und die Ölleitung 66 zugeführt. Die Verriegelungskupplung bleibt daher im gelösten Zustand, wodurch sanftes Anfahren des .Fahrzeugs aufgrund der Drehmoment vervielfachenden Wirkung des Drehmomentwandlers sichergestellt ist.

Um einen Ausfall der Ölversorgung der Kupplungs- und Bremseinheit zu vermeiden, wenn die Ölpumpe 12 nicht genügend Öl zu liefern in der Lage ist, sind die Ausschnitte 20 im wirksamen Strömungsquerschnitt ausreichend klein dimensioniert, um einen Drosselungseffekt hervorzurufen und eine ausreichende Mindestmenge an- Öl sicherzustellen, um die Verriegelungskupplung im gelösten Zustand zu halten. Obgleich bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Erfindung der Drosselungseffekt von den Ausschnitten 20 im Bund 32d des ersten Kolbens

32 hervorgerufen wird, kann dieser doch auch durch Verringerung der Größe eines Loches erzeugt werden, das in der separaten Platte 48 ausgebildet ist und sich zum Kanal 30c hin öffnet, oder indem man die Ölleitung 62 enger macht.

Durch die Maßnahmen der Erfindung ist es möglich, sanft und schnell aus dem Stand anzufahren, weil eine Fluid-

zufuhr zu einer Verriegelungs-Freigabekammer in gedrosselter Weise durchgeführt wird, auch wenn das Systemdruck-Regelventil seinen Gleichgewichtszustand nicht einnehmen kann und der Systemdruck niedriger ist, als ein vorbestimmter Wert, bei dem das Systemdruck-Regelventil den Gleichgewichtszustand einnimmt.

■ a-

Leerseite

Claims (3)

Hydraulischer Steuerkreis für ein automatisches Kraftfahrzeuggetriebe Patentansprüche

1. Hydraulischer Steuerkreis für ein automatisches Kraftfahrzeuggetriebe, mit einer von der Maschine des Kraftfahrzeugs getriebenen Pumpe und einem Drehmomentwandler, der in einem Gehäuse ein Pumpenrad und ein Turbinenrad aufweist und eine Verriegelungskupplung enthält, die einen Verriegelungs-Kupplungskolben aufweist, der beweglich im Wandlergehäuse angeordnet ist und dieses in eine Verriegelungs-Freigabekammer und eine Arbeitskammer teilt, in der das Pumpenrad und das Turbinenrad angeordnet sind, dadurch g e-

kennzeichnet, daß ein Systemdruck-Regelventil (14) vorgesehen ist, das mit der Pumpe (12) verbunden ist und das hydraulische Fluid regelt, das von der Pumpe (12) abgegeben wird, und einen Systemdruck· erzeugt,.daß das Systemdruckregelventil (14)

einen Kanal (3Oc) aufweist, zu welchem es eine Fluid-. verbindung von der Pumpe (12) herstellt, wenn der Systemdruck höher ist, als ein vorbestimmter Wert, ι ■ um es einem Teil des von der Ölpumpe (12) abgegebenen hydraulischen Fluids zu erlauben, zu dem Kanal (30c) zu fließen, daß Einrichtungen (62, 66, 70) vorgesehen sind, die·'den Kanal (30c) mit der Verriegelungs-Freigabekammer (18) und der Arbeitskammer (19) zu verbinden, und daß Einrichtungen (20) vorgesehen 15' sind, die eine begrenzte Strömungsverbindung zwischen der Pumpe (12) und den vorgenannten Einrichtungen (62, 66, 70) herstellen.

•

2. Hydraulischer Steuerkreis nach Anspruch · 1 , da-, durch gekennzeichnet, daß das Systemdruck-Regelventil (14) einen Kolben (32) enthält, der einen Bund (32d) aufweist, der mit dem Kanal (30c) zusammenwirkt,·und daß die Einrichtungen zum Bewirken der verengten Strömungsverbindung Ausschnitte (20) an jenem Bund (32d) des Kolbens (32) sind.

3. Hydraulischer Steuerkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungs-Kupplungskolben (16) eine kuppelnde Stellung einnimmt, wenn der Fluiddruck innerhalb der . ' Arbeitskammer (19) größer ist als der Fluiddruck in der Verriegelungs-Freigabekammer (18), und daß der

■ Verriegelungs-Kupplungskolben (16) eine die Kupplung lösende Stellung einnimmt, wenn der Fluiddruck in.

der Verriegelungs-Freigabekammer (18) größer ist, als in der Arbeitskammer (19).