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Hydraulisches Steuerventilsystem für ein mehrgängiges,
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selbsttätig schaltendes, hydrokinetisch-mechanisches Wechselgetriebe
für Kraftfahrzeuge Die Erfindung geht aus von einem hydraulischen Steuerventilsystem
für ein mehrgängiges, selbsttätig schaltendes hydrokinetisch-mechanisches Wechselgetriebe
für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erläuterten Art.
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Aus der DE-OS 22 27 555 der Anmelderin ist bereits ein hydraulisches
Steuerventilsystem für ein mehrgängiges, selbsttätig schalten des hydrokinetisch-mechanisches
Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge bekannt, bei dem die verschiedenen Elemente eines
Planetenräder- Wechselget riebes, bestehend aus einem Vorschalt-Satz und einem Simpson-Satz,
über Kolben - bzw. Servo-Einrichtungen, ausgehend von einem Handwählventil über
ein den Leitungsdruck steuerndes Hauptdruck-Regulierventil und in Abhängigkeit von
auf die Drehmomentanforderung bzw. die Fahrgeschwindigkeit ansprechenden Steuerventilen
sowie den entsprechenden Kolben - bzw. Servo-Einrichtungen und den entsprechenden
Gangstufen zugeordneten Schaltventilen betätigt wurden, wobei für besondere Betriebsbereiche
spezielle Ventile vorgesehen wurden, um z. B.
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unterschiedliche Abwärtsschaltfunktionen für eine 4-3 Abwnrtsschaltung
zu steuern, abhängig davon, ob der Fahrer das Fahrzeug im Schiebebetrieb laufen
läßt oder aber eine Drehmomentanforderung signalisiert.
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Bei diesem bekannten Steuerventilsystem sind einem llandwählventil
eine Vielzahl von Schaltpositionen zugeordnet, die in an sich bekannter Weise unterschiedliche
Betriebsbereiche des Wechselgetriebes bewirken. Die hierbei bisher übliche Auslegung
erfolgte in der Weise, daß bei einer Wahl einer Schaltposition mit dem Handwählventil
unmittelbar die dieser Schaltposition zugeordnete Schaltung durch gefti rt wurde.
Lediglich bei einer Wahl der Schaltposition "1" bei zu hoher
Fahrgeschwindigkeit
wurde die Durchführung dieser Schaltung ausgesetzt und statt dessen eine Schaltung
in den 2, Gang bewirkt, bis die Fahrgeschwindigkeit sich soweit verringert hatte,
daß eine gefahrlose Schaltung in den 1.Gang möglich war.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein hydraulisches Steuersystem der
erläuterten bekannten Art derart zu verbessern, daß es für ein Wechselgetriebe,
wie es in der parallelen Patentanmeldung P 34 17 703.5, angemeldet am 12. Mai 1984
der Anmelderin beschrieben ist und daß sich von dem in der oben genannten Offenlegungsschrift
erläuterten Wechselgetriebe im Wesentlichen dadurch unterscheidet, daß einerseits
eine Wandler-Uberbrückungskupplung vorgesehen ist und andererseits der vierte Vorwärtsgang
als Schongang ausgelegt ist, anwendbar ist, wobei zusätzlich eine Steuerung zum
geschwindigkeitsabhängigen Verhindern des Einrückens des 2. Ganges und des Rückwärtsganges
bei WählhebelFehlbedienungen geschaffen werden soll.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem bei einem hydraulischen
Steuerventilsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 die im Kennzeichenteil
des Anspruchs 1 und der folgenden Ansprüche aufgezeigten Merkmale angewendet werden.
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Dadurch, daß im Steuerventilsystem ein eigenes Rückwärtsgang-Schaltventil,
als Rückwärtsgang-Verhinderungsventil bezeichnet, eingesetzt wird, das an einem
Ende dem Fliehkraftreglerdruck GOV ausgesetzt ist, wird erstmalig bei Einlegen des
Handwählventiles in die Schaltposition "R" bei hoher Fahrgeschwindigkeit der Vollzug
der Schaltung solange blockiert, bis die Fahrgeschwindigkeit auf etwa 16 km/h abgesunken
ist, bei der die Schaltung ohne Gefahr möglich ist.
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Dadurch, daß das 2-3 Schaltventil mit einer modifizierten Druckbeaufschlagung
versehen wird, in der eine durch Einlegen des Handwählventiles in die Schaltposition
"2" bei hoher Fahrgeschwindigkeit ausgelöster Steuerdruck nicht wirksam wird, bevor
durch Absinken der Fahrgeschwindigkeit das 2-3 Schaltventil seine Einbaulage einnimmt,
können Beschädigungen des Wechselgetriebes vermieden werden.
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Die Erfindung wird anhand eines in den beiliegenden Zeichnungen gezeigten
Ausführungsbeispiele s näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 a - g schematische Schaubilder des mehrgängigen,
hydrokinetisch-mechanischen Getriebes mit Schongang, wobei die in den unterschiedlichen
Gängen wirksamen Getriebeelemente hervogehoben sind Fig. 2 eine Aufstellung über
die bei den am Handwählventil eingestellten Betriebsbereichen in den unterschied
-lichen Gängen eingerückten bzw. angelegten Kupplungen und Bremsen Fig. 3 A, B,
C und D eine Gesamtanordnung des hydraulischen Steuerventilsystems mit einer Vielzahl
von an sich bekannten Schalt- und Steuerventilen, die mit ihrcn entsprechenden Bezeichnungen
versehen sind, denen in Klammer die Rezugszeichen zugefügt sind, mit denen diese
Ventile in der bekannten DE-OS 22 27 555 bezeichnet sind.
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Die erfindungsgemäßen zusätzlichen Steuerventile bzw.
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die modifizierten Steuerventile sind hierbei durch ein hinterlegtes
Raster hervorgehoben und die die einzelnen Ventile verbindenen Leitungen sind mit
Buchstaben-und Zahleneinfügungen versehen, die angeben, in welchem Betriebszustand
die jeweilige Leitung welchen Druck führt Fig. 4 eine Schaltcharakteristik des hydraulischen
Steuerventilsystems in Fig. 3
Fig. 5 eine Tabelle der aus der bekannten
DE-OS 22 27 555 vorgegebenen Schaltungslogik Fig. 6 eine Tabelle der erfindungsgemäßen,
erweiterten Schaltungslogik Zunächst wird auf die Figuren 1 und 2 Bezug genommen,
aus denen der Getriebeaufbau und die in den unterschiedlichen Gangstufen betätigten
Kupplungen und Bremsen zu entnehmen sind.
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Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, besteht die Getriebeanordnung aus einem
Motorantrieb E, der mit dem Pumpenteil I eines hydrokinetischen Drehmomentwandlers
treibend verbunden ist. Das Turbinenteil T, der unter Zwischenschaltung des üblichen
Statorteiles S vom Pumpenteil I getrieben wird, treibt über eine Wandler- bzw. Antriebswelle
C den Planetenträger C1 eines Vorschalt-Satzes an.
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Darüberhinaus ist im Bereich des Drehmomentwandlers eine Uberbrückungskupplung
LUCL vorgesehen, die wahlweise eingerückt werden kann.
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Der Vorschalt-Satz weist ein Sonnenrad S1, Planetenräder P1 und ein
Ringrad R1 auf. Das Sonnenrad S1 ist mit einer Bremstrommel verbunden, die von einem
Bremsband B1 umfaßt wird und die gleichzeitig einen Teil einer Kupplung CL1 bildet.
Das Ringrad R1 bildet den Abtrieb des Vorschalt-Satzes und ist mit einer Mittenwelle
M treibend verbunden.
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Das dem Vorschalt-Satz über die AntriebswelleWandlerwelle C mitgeteilte
Drehmoment kann einerseits durch Einrücken der Kupplung CL1, die das Sonnenrad S1
mit dem Planetenträger C1 verbindet, in beiden Drehrichtungen übertragen werden,
oder wird im Drehmomentbetrieb im 1., 2. und 3. Gang durch das Sperren einer zwischen
dem Planetenträger C1 und der Mittenwelle M angeordneten Überholkupplung OWC1 in
Antriebadrehrichtung übertragen.
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Die Mittenwelle M bildet das Eingangsglied für einen bekannten Simpson-Satz,
der in üblicher Weise zwei Eingangskupplungen aufweist, von denen die Kupplung CL2
die miteinander verbundenen Sonnenräder S2 und S3 antreiben kann und von denen die
Kupplung CL3 das Ringrad R2 antreiben kann. Der Planetenträger C2 sowie das Ringrad
R3 sind hierbei mit der Abtriebswelle 0 des Getriebes treibend verbunden.
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Eine dritte Bremse B3 ist vorgesehen, um den Planetenträger C3 in
beiden Drehrichtungen festzulegen und zusätzlich ist eine weitere hintere, zweite
flberholkupplung bzw. - bremse OWC2 vorgesehen, um den Planetenträger C3 in einer
Drehrichtung festzulegen.
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Aus Fig. 2 sind die in den durch die Stellung des Handwählventiles
gewählten Schaltpositionen in den einzelnen Gangstufen eingerückten und betätigten
Kupplungen und Bremsen zu ersehen.
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In der Schaltposition "P", entsprechend "Parken" erfolgt keine Steuerung.
In dieser Position wird die Motordrehzahl über den Wandler und die Antriebswelle
C zum Planetenträger C1 geleitet. Der auf dem Planetenträger C1 aufgepreßte Freilaufinnenrin
g der Dberholkupplung OWC1 leitet über die in Motordrehrichtung sperrenden Freilaufklemmkörper
das Moment auf den Freilaufaußenring, der von der Mittenwelle M gebildet wird. Die
Mittenwellc M ihrerseits treibt in starrer Verbindung den Vorwärtskupplungskörper.
Der Kraftfluß endet hier, da sowohl die Vorwärtskupplung CL3 als auch die Rückwärts-
und Direktgangkupplung CL2 gelöst sind. Zusätzlich wird die Abtriebswelle O noch
durch einen Parkmechanismus blockiert, der unterhalb von etwa 6 km/h einrastet.
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In der Schaltposition "R", dem Rückwärtsgang, ist im Vorschalt-Satz
die Kupplung CL1 eingerückt und die Wberholkupplung OWC1 sperrt, während im Simpson-Satz
die Kupplung CL2 und die Bremse B3 betätigt sind. Der Kraftfluß im vorderen Bereich
bis zum Vorwärtskupplungskörper ist gleich mit der Schaltposition "P". Ueber die
geschlossene Rückwärtsgang - und Direktgangkupplung CL2 und der mit der
Kupplungstrommel
fest verbundenen Antriebsglocke werden die verbundenen Sonnenräder S2 und S3 angetrieben.
Da über das angelegte Rückwärtsgang-Bremsband B3 die hintere Trommel und damit der
Planetenträger C3 des dritten Planetensatzes gehalten wird, dreht das Ringrad R2
und die Abtriebswelle O in umgekehrter Drehrichtung mit der reduzierten Drehzahl
der Rückwärtsgangübersetzung von 2,11:1.
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In der Schaltposition "N" entsprechend "Neutral" erfolgt keine Steuerung.
Der Kraftfluß in der Schaltposition "N" ist gleich wie in "P", das heißt es findet
kein Abtrieb statt. Hierbei wird die Abtriebswelle allerdings nicht blockiert.
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In der Schaltposition "DE", dem Automatikbereich, in dem das Getriebe
selbsttätig entsprechend der Drehmomentanforderung und der Fahrgeschwindigkeit zwischen
den Gangstufen 1 bis 4 wechselt, ist in den unteren drei Vorwärtsgängen der Vorschalt-Satz
durch die Wirkung der l:lberholkupplung OWC1 gesperrt und im Simpson-Satz sind im
1.
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Gang die Kupplung CL3 und die Uberholkupplung OWC2 betätigt, im 2.
Gang die Bremse B2 und die Kupplung CL3 betätigt und im 3. Gang die Kupplung CL2
und die Kupplung CL3 betätigt.
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Zusätzlich hierzu wird im 3. Gang die Wandler-Uberbrückungs-Kupplung
LUCL eingerückt. Im 4. Gang ist gleichfalls die Wandler-Uberbrückungs-Kupplung LUCL
eingerückt und durch die angelegte Bremse Bl wird der Vorschalt-Satz wirksam, das
heißt, er ist nicht gesperrt sondern übersetzt im Verhältnis der Verzahnung ( z.
Zt. 0,75 : 1 ).
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Der Simpson-Satz bleibt im gleichen Zustand wie im 3. Gang, d. h.
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die beiden Kupplungen CL2 und CL3 sind eingerückt.
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Im einzelnen verlnuft der Kraftfluß in den einzelnen Gängen wie folgt:
DEll - 1. Gang Zugbetrieb Der Kraftfluß im vorderen Bereich bis zum Vorwärtskupplungskörper
ist gleich mit der Position ??P1,. Durch Druckbeaufschlagung
wird
die Vorwärtskupplung CL3 eingerückt und das Ringrad R2 des zweiten Planetensatzes
in Motordrehrichtung angetrieben. Vom Ringrad R2 werden die Planetenräder P2 in
gleicher Richtung mitgenommen. Dadurch wird das Sonnenrad S2 in umgekehrter Drehrichtung
angetrieben. Dieses Sonnenrad S2 treibt über die Planetenräder P3 des dritten Planetensatzes
das Ringrad R3 an, welches dadurch wieder in Motordrehrichtung dreht. Der hintere
Planetenträger stützt sich dabei an der Überholbremse OWC2 ab.
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Die Kombination der in Serie geschalteten Planetensätze ergibt für
den 1. Gang eine lDbersetzung von 2.474 : 1, wobei auch das Drchmoment gemeinsam
vom Planetenträger C2 des zweiten und vom Ringrad R3 des dritten Planeten satzes
auf die Abtriebswelle O übertragen wird.
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DE - 1. Gang Schubbetrieb Im Schubbetrieb wird die hintere flberholbremse
OWC2 überrollt, so daß kein Durchtrieb zum Wandler besteht und der Motor auf Leerlaufdrehzahl
abfallen kann. Auch die vordere Überholkupplung OWC1 würde überrollen, aber dies
kommt nicht mehr zum -Tragen.
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DE - 2. Gang Zugbetrieb Der Kraftfluß im vorderen Bereich bis zum
Ringrad R2 des zweiten Planetensatzes ist gleich mit dem 1. Gang in Schaltposition
"DE".
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Zusätzlich zur Vorwärtskupplung CL3 wird durch Druckbeaufschlagung
der Anlegeseite des Servos des 2. Gangbandes die zweite Bremse B2 angelegt und dadurch
die Trommel der Rückwärts- und Direktgangkupplung CL2 und über die damit starr verbundene
Antriebsglocke das Sonnenrad S2 des zweiten Planetensatzes abgebremst. Die im Planetenträger
gelagerten Planetenräder P2 des zweiten Planetensatzes werden vom Ringrad R2 angetrieben
und drehen sich mit dem Planetenträger C2 um das gehaltene Sonnenrad S2, wobei der
Planetenträger C2 in starrer Verbindung mit der Abtriebswelle im CFbersetzungsverhllltnis
von 1.47:1 dreht.
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DE - 2. Gang Schubbetrieb Im Schubbetrieb treibt die Abtriebswelle
0 den Planetenträger C2 des zweiten Planetensatzes an, der sich dadurch mit seinen
Planetenrädern P2 um das gehaltene Sonnenrad S2 dreht und über das Ringrad R2 und
die Vorwärtskupplung CL2 die Mitten welle antreibt.
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Der Kraftfluß endet an der vorderen ersten Uberholkupplung OWC1, die
in Schubrichtung überrollt wird. Dadurch kann die blotordrehzahl auf Leerlauf abfallen.
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DE - 3. Gang Zugbetrieb Der Kraftfluß im vorderen Bereich bis zum
Ringrad R2 des zweiten Planetensatzes ist gleich mit dem 1. Gang in Schaltposition
"DE".
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Der Wechsel vom 2. zum 3. Gang ist dadurch gekennzeichnet daß durch
Druckbeaufschlagung der Löseseite des Servos des 2. Gangbandes die zweite Bremse
B2 löst und dafür durch Druckbeaufschlagung die Rückwärts- und Direktgangkupplung
CL2 schließt, wodurch dann über die Antriebsglocke die Sonnenräder S2 und S3 angetrieben
werden. Da nun vom zweiten Planetensatz Ringrad R2 und Sonnenrad S2 mit Antriebswellendrehzahl
angetrieben werden, treibt der Planetenträger C2 die Abtriebswelle 0 mit der gleichen
Drehzahl Zusätzlich wird nach der 2-3 Schaltung auch die Wandlerüberbrückungskupplung
LUCL angelegt, so daß der Wandler ohne Schlupf arbeitet. Dadurch wird im 3. Gang
eine echte 1:1 flbersetzung erreicht.
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DE - 3. Gang Schubbetrieb Ebenso wie im 2. Gang in Position "DE" wird
die vordere Uberholkupplung OWC1 überrollt und der Motor kann auf Leerlaufdrehzahl
abfallen.
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DE - 4. Gang Zugbetrieb Der Kraftfluß im hinteren Bereich ab der
Mittenwelle M ist gleich wie im 3. Gang in Position "DE". Zusätzlich wird durch
Druckbeaufschlagung der Anlegeseite des Servos der ersten Bremse Bl, die erste Bremse
B1 betätigt, wodurch über die Bremstrommel und deren Verbindung zum Sonnenrad S1
dieses festgehalten wird. Wie eingangs schon beschrieben, dreht sich dadurch die
Mittenwelle als Abtrieb in starrer Verbindung mit dem Ringrad R1 im t:lbersetztmgsverhältnis
von 0.75 : 1.
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DE - 4. Gang Schubbetrieb Im Gegensatz zu den Gängen 1, 2 und 3 in
Position "DE" wird die erste Überholkupplung OWC1 nicht überrollt, da das Sonnenrad
S1 auch im Schub festgehalten wird und somit der Planetenträger C1 von der Mittenwelle
M angetrieben wird. Dadurch dreht der Motor immer mit der Drehzahl, die der Fahrzeuggeschwindigkeit
in Verbindung mit der Antriebsstrang-Ubersetzung entspricht. Es findet die sogenannte
Motorbremsung statt.
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In der Schaltposition "D", dem Automatikbereich, in dem nur zwischen
den Gangstufen 1 bis 3 geschaltet wird, sind wieder die im vorhergegangenen erläuterten
Kupplungen und Bremsen betätigt, wobei sich durch die im Schiebebetrieb lösende
Überholkupplung OWC1 im Vorschalt-Satz eine erwünschte Freilaufwirkung ergibt. Mit
der Position "D" wurde die Möglichkeit geschaffen, ohne KD-Betätigung die Fahrzeughöchst
geschwindigkeit zu erreichen.
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In der Schaltposition "2" ist der Kraftfluß und das Obersetzungsverhältnis
im Zugbetrieb gleich wie in Position DE - 2. Gang beschrieben. Im Gegensatz zu den
Positionen "DE" und "D" fährt das Fahrzeug direkt im 2. Gang an und schaltet nicht
hoch. Dies ist vorteilhaft beim Anfahren auf weichem, sandigem oder glattem Untergrund
und
bei Talfahrten. Die Motorbremsung wid durch das Anlegen der
ersten Kupplung CL1 erreicht. Beim Anwählen der Schaltposition "2" bei hohen Geschwindigkeiten
schaltet das Getriebe geschwindigkeitsabhängig in den 2. Gang.
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In der Schaltposition "1" ist der Kraftfluß und das Ubersetzungsverhältnis
im Zugbetrieb gleich wie in Position DE - 1. Gang beschrieben. Zusätzlich wird über
das hintere Bremsband B3 die Rückwärtsgangtrommel gehalten. Da auch in dieser Position
die erste Kupplung CL1 beaufschlagt wird, findet eine Motorbremsung statt. Beim
Anwählen der Schaltposition "1" bei hohen Geschwindigkeiten schaltet das Getriebe
geschwindigkeitsabhängig in den 1. Gang. Ein Hochschalten aus dem 1. Gang findet
nicht statt.
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Damit eignet sich diese Schaltposition besonders für Talfahrten mit
großer Last oder steilem Gefälle.
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Aus den Fig. 3 A, B, C und D ist die Gesamtanordnung des hydraulischen
Steuerventilsystems zu ersehen, das die Funktionen des Anlegens und Lösens der Kupplungen
und Bremsen des Wechselgetriebes nach Fig. 1 in der in Zusammenhang mit Fig. 2 erläuterten
Aufeinanderfolge steuert. In den Fig. 3 A, B, C und D sind hierbei die Bezugszeichen
von aus der zum Stand der Technik in der Beschreibungseinleitung erwähnten früheren
Anmeldung DE-OS 22 27 555 bekannten Ventilen übernommen und in Klammern gesetzt
worden.
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Das Handwählventil, das von Hand aus in eine von sieben Schaltpositionen
gebracht werden kann, die durch die Symbole P, R, N, DE, D, 2 und 1 gekennzeichnet
sind, ist in Fig. 3 D mit dem Bezugszeichen (300) versehen.
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Ober die Steuerbünde des Handwählventiles (300) werden entsprechend
der gewählten Schaltposition unterschiedliche Leitungen mit Druck beaufschlagt,
wobei durch die eingefügten Buchstaben- und Zahlenkombinationen angegeben ist, in
welcher Schaltposition die entsprechende
Leitung Druck führt bzw.
welchen Druck sie führt. Führt ein und dieselbe Leitung in unterschiedlichen Schaltpositionen
oder Betriebsbereichen unterschiedliche Drücke, so sind diese jeweils durch einen
Schrägstrich voneinander getrennt angegeben. Zur Bezeichnung der jeweiligen Leitung
werden die entsprechenden Druckbezeichnungen in Klammern gesetzt.
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Obwohl im hydraulischen Steuerventilsystem eigentlich nur drei unterschiedliche
Drücke, der Leitungsdruck "LINE", der Drehmomentanforderungs- oder Drosseldruck
"TV" und der Fahrgeschwindigkeits-oder Fliehkraftreglerdruck "GOV" vorliegen, wird
jedem dieser Drücke eine neue Bezeichnung zugeteilt, sobald er von einem entsprechenden
Ventil freigegeben oder gesperrt oder aber verändert oder rnoduliert werden kann.
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Das für die Funktion des hydraulischen Steuerventilsystems erforderliche
Druckmittel wird hierbei in bekannter Weise von einer Pumpe zur Verfügung gestellt,
die den sogenannten System- oder Leitungsdruck LINE erzeugt, sobald der Verbrennungsmotor
des Kraftfahrzeuges läuft.
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Die Höhe des Leitungsdruckes LINE wird hierbei über ein Oldruck-Regulierventil
(202) und über ein Oldruck-Verstärkungsventil (214) in Abhängigkeit von Drucksignalen
gesteuert, die die Höhe der Drehmomentanforderung bzw. der Fahrgeschwindigkeit aufzeigen
oder wird durch die Schaltposition "R" bestimmt.
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Das Getriebe ist hierzu in bekannter Weise mit einem die Drehmomentanforderung
erfassenden Drosseldruckventil (230) versehen, das aus dem Leitungsdruck ein der
Drehmomentanforderung proportionales Drucksignal, auch Drosseldruck TV genannt,
erzeugt, das für die Beeinflussung von verschiedenen Schaltventilen erforderlich
ist.
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Das Getriebe weist weiterhin in bekannter Weise ein die Fahrgeschwindigkeit
erfassendes Fliehkraftreglerventil (144) auf, das aus dem Leitungsdruck ein der
Fahrzeuggeschwindigkeit proportionales Drucksignal, auch Fliehkraftreglerdruck GOV
genannt, erzeugt, das glcichfalls auf
die verschiedenen Schaltventile
einwirkt, um die selbsttätigen Schaltvorgänge zu bewirken.
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Das hydraulische Steuerventilsystem weist in bekannter Weise eine
Anzahl von Schaltventilen auf, die in Abhängigkeit vom einwirkenden Leitungsdruck
LINE, von entsprechenden Federkräften, dem Drosseldruck TV und dem FLiehkraftreglerdruck
GOV das Anlegen und Lösen der entsprechenden Kupplungen und Bremsen einleiten.
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So ist ein 1-2 Schaltventil (428) ein 2-3 Schaltventil 450 = etwa
(446) und ein 3-4 Schaltventil 550 = etwa (334) vorgesehen, die in bekannter Weise
die Hochschaltungen steuern.
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Weiterhin sind entsprechende 3-2 Komfort-Steuerventile für unterschiedliche
Betriebsbereiche, so für den Schiebebetrieb (276) oder für den Drehmomentbetrieb
(278) vorgesehen (siehe Fig. 5).
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Darüberhinaus ist ein Schiebebetrieb-Verstärkungsventil (266) zur
Erhöhung des Leitungsdruckes im Schiebebetrieb angeordnet. Akkumulatorventile (166
und 570) sind angeordnet, um die Druckmittelabfuhr von der Löseseite der Servos
für B2 und B1 zu steuern und um ein entsprechend abgedämpftes Anlegen der Bremsbänder
zu erreichen.
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Weiterhin ist ein Drehmomentanforderungsventil oder auch Kick-down-Ventil
(314) vorgesehen, das in Abhängigkeit von einer maximalen Betätigung des Gaspedales
und der jeweiligen Geschwindigkeit eine Zwangsrückschaltung vom eingelegten Gang
in einen der niedrigeren Gänge bewirkt bzw. eine Hochschaltung verzögert oder verhindert.
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Da der Einfluß des Drosseldruckes TV bei hohen Fahrgeschwindigkeiten
noch zu einer weiteren Erhöhung des Leitungsdruckes LINE führen würde, ist ein Abschaltventil
(226) vorgesehen, das vom Fahrgeschwindigkeitsdruck GOV beeinflußt wird.
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Im nachfolgenden werden nunmehr die gemäß der Erfindung neuen Ventilanordnungen
bzw. gemäß der Erfindung modifizierten Ventilanordnungen erläutert, die in der Zeichnung
durch ein hinterlegtes Raster hervorgehoben sind.
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Die gewünschte Drehmomentwandler-flberbrückungssteuerun g während
eines Betriebes im 3. und 4. Gang wird über ein Drehmomentwandler-Uberbrückungskupplung-Steuerventil
500 und ein mit diesem zusammenwirkenden i:3berbrückungskupplung-Schaltventil 520
erreicht. Das Steuerventil 500 besteht im wesentlichen aus einem durch eine Feder
502 belasteten Ventilkörper 504, der im wesentlichen drei Steuerbündc 506, 508 und
510 aufweist, die so angeordnet sind, daß in der in Fig.
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3 gezeigten Stellung, in der die Wandlerkupplung LUCL geöffnet ist,
der Wandlerzulaufdruck CC dem Wandler über die Leitung (CC/EX) vor dem Uberbrückungskupplungskolben
zugeleitet wird und über die offene Uberbrückungskupplung in den Wandler-Trilock-Bereich
gelangt und von da als Wandlerrücklauf CDC über die Leitung (CDC/LUC) und das Steuerventil
500 über die Leitung (COOLER) fließt.
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In der zweiten, hochgeschalteten Stellung, in der die Wandlerkupplung
LUCL geschlossen ist, fließt Leitungsdruck LINE als Uberbrückungskupplungsdruck
LUC über die Leitung (CDC/LUC) in den Wandler-Trilock-Bereich während der Raum vor
dem Uberbrückungskupplungskolben als Wandlerrücklauf EX über die Leitung (CC/EC)
zum ölsumpf abgeleitet wird. Der Wandlerzulaufdruck CC aus der Leitung (CC/COOLER)
fließt über die Leitung (COOLER) unmittelbar zum Kühler.
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Das Steuerventil 500, insbesondere dessen Feder 502, ist hierbei so
ausgelegt, daß es auch in Abhängigkeit von der Höhe des Leitungsdruckes wirksam
werden kann, und zwar der Art, daß immer wenn im Fahrbetrieb im 3. und 4. Gang und
eingerückter Wandlerüberbrückungskupplung das Gaspedal losgelassen wird, die Wandlerüberbrückungskupplung
ausgerückt wird, da beim Loslassen des Gaspedales das Drosseldrucksignal stark abfällt
und damit der Leitungsdruck auf einen
Wert verringert wird, der
der Feder 502 ein nach unten schalten des Ventilkörpers 504 ermöglicht. Somit wird
im sogenannten Schiebebetrieb des Kraftfahrzeuges ein Hochdrehen der Antriebsmaschine
verhindert.
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Das Steuerventil 500 wird hierbei im Normalbetrieb geschwindigkeitsabhängig
über ein U.'berbrückungskupplungs-Schaltventil 520 angesteuert, das aus einem Ventilkörper
522 besteht, der vier Steuerbünde 523, 524, 525 und 526 aufweist und über eine Feder
527 in Einbaulage gehalten ist. Auf das untere Ende des Ventilkörpers 522 wirkt
hierbei der Fliehkraftreglerdruck GOV ein am Steuerbund 525 wirken ein Steuerdruck
TDClKDI2/lIR-I ein und an seinem oberen Ende wirkt ein Modulatorventil 530 ein,
das aus einem Ventilkörper 531 mit einem Steuerbund 532 und einer Feder (533) besteht
und das einerseits vom Drosseldruck TV/TVB und Steuerdrücken KD /211 /R-I und MOD
/KD /2111 R-I beaufschlagt ist.
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Befindet sich der Ventilkörper 522 des Drehmomentwandler-U.berbrückungskupplung-Schaltventiles
520 in der in Fig. 3 gezeigten Stellung, so wird Leitungsdruck LINE über den Zwischenraum
zwischen den Steuerbünden 528 und 526 als l::lberbrückungskupplungsdruck LUC zum
Dreh momentwandler-Üb erbrückungskupplung- Steuerventil 500 geführt und verstärkt
hier die Kraft der Feder 502, die den Ventilkörper 504 entgegen den am unteren Ende
einwirkenden Leitungsdruck LINE nach unten hält und hierdurch die Drehmomentwandler-lZberbrückungskupplung
ausgerückt hält. Sobald bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit der Fliehkraftreglerdruck
GOV zunimmt und die diesem entgegenwirkenden Steuerdrücke TDC/KD/2/1/R-I überwunden
werden, wird der Ventilkörper 522 hochgeschaltet und der Leitungdruck LINE abgesperrt.
Dadurch wirkt am oberen Ende des DrehmomentwandlerlZlberbrückungskupplung-Steuerventiles
nurmehr die Kraft der Feder 502 auf den Ventilkörper 504 ein, was bei ausreichend
hohem Leitungsdruck LINE, im Normalbetrieb stets zum Hochschalten des Ventilkörpers
504 führt, wodurch die Drehmomentwandler-v:lberbrückungskupplung eingerückt wird.
Lediglich bei losgelassenem Gaspedal ist,
wie bereits erläutert,
der Leitungsdruck nicht hoch genug, um eine Hochschalten des Ventilkörpers 504 entgegen
der Kraft der Feder 502 zu bewirken.
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Der Oberbrückungskupplungsdruck LUC des Schaltventiles 520 wirkt hierbei
über ein Kugelwechselventil 530 auf das Steuerventil 500.
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Wahlweise kann zu der gleichen Stelle auch ein Clberbrfickungskupplungs-Verhinderungsdruck
LU/INH geführt werden, der von einem l:lberbrückungskupplung-Verhinderungsventil
540 bereitgestellt wird, das durch einen Solenoid 542 elektrisch- oder mikroprozessor-gesteuert
betätigbar ist.
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Damit kann in Abhgängikeit von weiteren Betriebsbedingungen ein Einrücken
der Drehmomentwandler-flberbrückungskupplung verhindert werden bzw. die eingerückte
Kupplung geöffnet werden.
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In der Ventilbohrung des Dberbrückungskupplung-Schaltventiles 520
ist ein 3-2 Drehmomentbetrieb-Schaltvenfil 740 angeordnet. Das 3-2 Drehmomentbetrieb-Schaltventil
740 besteht aus einer in der Ventilbohrung angeordneten Ventilhülse 742, in der
ein Ventilkörper 744 angeordnet ist, der über eine Ventilfeder 745 nach oben gedrückt
wird. Der Ventilkörper 744 weist vier Steuerbünden 746, 747, 748 und 749 auf.
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Das 3-2Drehmomentbetrieb-Schaltventil 740 ermöglicht bei einer Drehmomentanforderung
unterhalb des Kick-down-Bereiches eine 3-2 Schaltung, um z. B. die erforderliche
Besehleunigung für einen Uberholvorgang bereitzustellen.
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Das für eine 3-4 Aufwärtsschaltung erforderliche 3-4 Schaltventil
550 besteht aus einem Ventilkörper 551 mit drei Steuerbünden 552, 553 und 554 und
eine Ventilfeder 555 und ist hierbei gegenüber einem üblichen Schaltventil dieser
Art (334) insofern unterschiedlich als sich über eine hydraulische Zwangsblockierung
des Schaltventiles bei sich in der Stellung D befindlichem Handwählventil das Hochschalten
in den
4. Gang verhindern läßt. Der einwirkende Kontrolldruck 3
wirkt hierbei über die Leitung (KD/3/2/1/R) ein. Ein auf das 3-4 Schaltventil 550
einwirkendes Modulatorventil 556 bewirkt hierbei in Abhängigkeit von dem einwirkenden
Drosseldruck TV/TVB, zwei Federn und dem am unteren Ende des 3-4 Schaltventiles
550 einwirkenden Fliehkraftreglerdrucks GOV ein selbsttätiges Hoch schalten in den
4. Gang, sofern sich das Handwählventil in der Stellung DE befindet.
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Um bei einer Fehlbetätigung des Handwählventiles bei hohen Fahrgeschwindigkeiten
ein gefährliches Einrücken des Rückwärtsganges zu verhindern ist ein Rückwärtsgang-Verhinderungsventil
580 vorgesehen, das oberhalb einer definierten Geschwindigkeit von z. B.
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16 km/h, bei Einlegen der Schaltposition "R" am Handwählventil ein
Lösen bzw. Beaufschlagen der für den der Rückwärtsgang erforderlichen Schaltelemente,
der zweiten Kupplung CL2, der ersten Kupplung CL1 und der dritten Bremse B3, verhindert.
Das Rückwärtsgang-Verhinderungsventil 580 weist hierzu einen Ventilkörper 582 auf,
der entgegen dem Druck einer Feder 584 über den an seinem einen Ende einwirkenden
Fliehkraftre glerdruck GOV bei hohen Fahrgeschwindigkeiten solange in seiner Sperrstellung
gehalten wird, bis die definierte Geschwindigkeit unterschritten ist und das Einlegen
des Ganges vollzogen werden kann.
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Da für die Schaltposition "1" am Handwählventil (300) auch das Einrücken
der dritten Bremse B3 erforderlich ist, wird bei Anwählen der Schaltposition "1"
durch das Handschaltventil (300) zwangsweise das Rückwärtsgangverhinderungsventil
580 unwirksam gemacht.
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In ähnlicher Weise kann bei einem Einlegen des Handwählventiles (300)
in die Schaltposition "2" bzw. "1" bei zu hoher Fahrgeschwindigkeit zunächst das
Einschalten des gewählten Ganges verhindert werden, bis die Fahrgeschwindigkeit
unter einen bestimmten Wert abgesunken ist, der ein gefahrloses Durchführen der
gewünschten Schaltung ermöglichst.
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Ein im wesentlichen einem üblichen 2-3 Schaltventil (446) entsprechendes
2-3 Schaltventil 450 in modifizierte Ausführung weist einen Ventilkörper 451 mit
fünf Steuerbünden 452, 453, 454, 455 und 456 auf, wobei am Steuerbund 455 der Druck
2/1JR-I sowie am Steuerbund 456 der Druck MOD/KD/211IR-I angreifen, während andererseits
am Steuerbund 452 der Fliehkraftreglerdruck (GOV) angreift, um bei einem Einlegen
des Handwählventiles in die Schaltposition "2" bei zu hoher Fahrgeschwindigkeit
das Betätigen der entsprechenden Schaltelemente solange zu verhindern, bis die Geschwindigkeit
des Fahrzeuges unter einen vorbestimmten Wert, z. B. 118 km/h abgesunken ist und
das Einlegen des 2. Ganges erfolgen kann.
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Ein an sich bekanntes D2 Schaltventil (429) wirkt mit einem an sich
bekannten 1-2 Schaltventil (428) zusammen. Das D2 Schaltventil (429) weist einen
Ventilkörper (430) mit sechs Steuerbünden (431 bis 436) auf, wobei am Steuerbund
(431) der Druck MODIKD/2/lIR-I angreift, am Steuerbund (432) der Druck 1/R-I und
am Steuerbund (434) der Druck D/3/2/1 angreift, während auf der anderen Seite am
Steuerbund (431) der Fliehkraftreglerdruck GOV angreift, so daß bei einem Einlegen
des Handwählventiles in die Schaltposition "1" bei zu hoher Fahrgeschwindigkeit
zunächst die Schaltelemente zum Einlegen des 2.
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Ganges betätigt und erst nachdem die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges
unter einen bestimmten Wert, z. B. 60 kmlh abgesunken ist, die gewünschte Schaltung
in den 1. Gang erfolgt.
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Für die Abstimmung der sehr wichtigen 3-2 Lastwechsefrückschaltung
wurde ein neues Ventilkonzept entwickelt, das gegenüber den früheren vier Betriebsbereichen
zur besseren Kalibrierung auf acht Betriebsbereiche erweitert wurde, wobei prinzipiell
das Konzept der Drosselung des Ausrückvorganges der zweiten Kupplung CL 2 und des
Anlegevorganges der zweiten Bremse B2 beibehalten wurde.
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Bei der bekannten Ventilanordnung gemäß der DE-OS 22 27 555 der Anmelderin
wirkt ein normales 2-3 Schaltventil (446) mit zwei 3-2 Komfortsteuerventilen zusammen,
einem 3-2 Schiebebetrieb-Steuerventil (276) und einem 3-2 Drehmomentbetrieb-Steuerventil
(278).
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Diese bekannte Ventilanordnung ermöglichte gemäß der in Figur 5 gezeigten
Schaltlogik abgestimmte 3-2 Schaltungen in vier Betriebsbereichen und zwar bei einer
über das Handwählventil eingeleiteten manuellen Schaltung im Schiebebetrieb, bei
einer selbsttätigen Schaltung im Schiebebetrieb, bei einer durch eine Kick-Down-Betätigung
erzwungenen Schaltung und einer durch eine gemäßigte Drehmomentanforderung veranlaßten
Schaltung.
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Demgegenüber wirkt bei der erfindungsgemäßen Ventilanordnung ein normales
2-3 Schaltventil (446) zusätzlich zu einem 3-2 Schiebebetrieb-Steuerventil 600,
das in etwa dem bekannten Ventil (276) entspricht und einem 3-2 Kick-Down-Schaltventil
640, das etwa dem bekannten Ventil (278) entspricht noch mit drei weiteren 3-2 Komfort-Steuerventilen
zusammen. Diese zusätzlichen 3-2 Komfort-Steuerventile sind ein 3-2 Drehmomentbetrieb-Steuerventil
620 sowie ein 3-2 Kick-Down-Steuerventil für den 2. Gang-Servo B2 660 und ein 3-2
Kick-Down-Steuerventil für die 3. Gang-Kupplung CL2 680.
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Durch die gemäß der Schaltlogik in Figur 6 erfolgende Betätigung der
erfindungsgemäßen Ventilanordnung werden abgestimmte 3-2 Abwärtsschaltungen für
acht unterschiedliche Betriebsbereiche erreicht.
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Eine 3-2 Rückschaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwärtsgang-
und Direktgangkupplung CL2 gelöst und das Bremsband für den 2. Gang B2 angelegt
wird.
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Die Beeinflussung des Rückschaltkomforts beruht im wesentlichen darauf,
daß das verdrängte 1J1 aus der öffnenden Kupplung CL2 und von der Löseseite des
anlegenden Kolbens des Servos der Bremse B2 über verschiedene Ventile und durch
unterschiedlich große Drosselöffnungen unterschiedlich schnell abfließen kann. Die
3-2 Rückschaltung läßt sich in drei generelle Bereiche einteilen:
DE-3-2
Rückschaltung im Schubbetrieb Bei Schubbetrieb bleibt das 3-2 Schiebebetrieb-Steuerventil
600 in seiner in Fig. 3 gezeichneten Einbaulage. Dadurch kann der Abflußdruck des
2. Gang Servos ISR ACC über den Kanal (ISR ACC EX) über die Drosselstelle LTV abfließen.
Der Abfluß druck der Kupplung CL2 HC REL kann über den Kanal (HC REL EX) unkallibriert
abfließen.
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DE-3-2 Rückschaltung bei D rehmomentanforderungsbetrieb TD Bei Drehmomentanforderungsbetrieb
ist der auf das untere Ende des 3-2 Schiebebetrieb-Steuerventil 600 einwirkende
Drosseldruck TV so hoch, daß es den Ventilkörper entgegen der Kraft der Feder hochschaltet.
Dadurch fließen bei niedriger Geschwindigkeit der Abflußdruck des 2. Gang Servos
ISR ACC und der Abflußdruck der Kupplung CL2 HC REL zusammen und werden je nach
der anliegenden Fahrgeschwindigkeit, die über den Reglerdruck GOV auf das untere
Ende des 3-2 Drehmomentbetrieb-Steuerventils 620 einwirkt, entweder über die Drosselstelle
TD1 oder die Drosselstelle TD2 abgeleitet. Bei höheren Fahrgeschwindigkeiten schaltet
der auf das untere Ende des 3-2 Kick-down Schaltventil 640 einwirkende Reglerdruck
GOV dieses Ventil um, wodurch der Abfluß druck der Kupplung CL2 HC REL und der Abflußdruck
des 2. Gang Servos ISR ACC wieder separiert werden.
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Der Abfluß druck der Kupplung CL2 HC REL wird dann über das 3-2 CL2
Kick-down Steuerventil 680 je nach Fahrgeschwindigkeit über Drosselstellen HC KD1
oder HC KD2 abgeführt während der Abflußdruck des 2. Gang Servos ISR ACC über Drosselstellen
ISR KD 1 oder ISR KD2 abfließen kann.
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DE-3-2 Rückschaltung bei Kick-down Betrieb Hierbei sind bei höherer
Fahrgeschwindigkeit das 3-2 Schiebebetrieb-Steuerventil 600, das 3-2 Drehmomentbetrieb-Steuerventil
620 und das 3-2 Kick-down Schaltventil 640 hochgeschaltet.
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Das 3-2 CL2 Kick-down Steuerventil 680 und das 3-2 B2 Kick-down Steuerventil
660 schalten ebenfalls fahrgeschwindigkeitsabhängig und leiten dadurch den Abfluß
druck der Kupplung CL2 HC REL über Drosselstellen HC KD1 bzw. HC KD2 bzw. den Abflußdruck
des 2. Gang Servos ISR ACC über Drosselstellen ISR KD1 bzw. ISR KD2 ab.
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Die beiden 3-2 Kick-down Steuerventile, das für den 2. Gang Servo
B2 660 und das für die 3. Gang-Kupplung CL2 680 sorgen dafür, daß je nach vorliegendem
Betriebsbereich, d. h, je nach vorliegender Fahrgeschwindigkeit bei einer durch
eine Kick-Down-Betätigung erzwungenen 3-2 Abwärtsschaltung ein unterschiedlich abgestimmtes
Lösen der zweiten Kupplung CL2 bzw. Anlegen der zweiten Bremse B2 erzielt wird,
in dem unterschiedliche Drosselstellen ISR KD1, ISR KD2 und HC KD1 und HC KD2 angesteuert
werden. Diese Drosselstellen bestimmen den Abfluß von Druckmittel aus der den 3.
Gang bestimmenden zweiten Kupplung CL2 bzw. aus der Löseseite des 2. Gang-Servo
B2 und damit die Geschwindigkeit des Anlegens des den 2. Gang bestimmenden Bremsbandes
der zweiten Bremse B2.
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Das 3-2 Drehmomentbetrieb-Schaltventil 740 sorgt hierbei für eine
Erweiterung des Betriebsbereiches, innerhalb dessen durch eine zügige, aber gemäßigte
Betätigung des Gaspedales und die hierdurch ausgedrückte Drehmomentanforderung eine
Abwärtsschaltung vom 3. Gang zum 2. Gang erfolgt, wobei das 3-2 Drehmomentbetrieb-Steuerventil
620 je nach Höhe des an seinem unteren Ende einwirkenden, fahrgeschwindigkeitsabhän
gigen Fliehkraftre glerdruch GOV unterschiedliche Drosselstellen TD1 bzw. TD2 ansteuert,
die für ein abgestimmtes Lösen der den 3. Gang bestimmten zweiten Kupplung CL2 und
Anlegen des Bremsbandes für die zweite Bremse B2 über den entsprechenden Servo sorgt.
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Die Schaltcharakteristik des erfindungsgemäßen hydraulischen Steuerventilsystems
kann in übersichtlicher Weise aus dem in Fig. 4 gezeigten Schaltdiagramm entnommen
werden, in dem auf der Abszisse die Fahrgcschwindigkeit und auf der Ordinate die
Gaspedalstellung angegeben ist und wo die jeweiligen Elochschaltungen in vollen
Linien und die entsprechenden Rückschaltungen in gestrichelten Linien eingezeichnet
sind.
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Betrachten wir z. B. eine Gaspedalstellung bei der ein Unterdruck
von 30 Keim2 auftritt. Wir wandern hierzu auf der horizontalen Linie bei 30 nach
rechts und können feststellen, daß ein Hoch schalten vom 1. in den 2. Gang etwas
unterhalb von 20 km/h pro erfolgt, die nächste Hochschaltung vom 2. in den 3. Gang
erfolgt bei etwas oberhalb von 30 kmlh, daraufhin wird bei etwa über 70 km/h die
Wandlerüberbrückungskupplung eingerückt und erst bei oberhalb von 80 km/h ein Hochschalten
in den 4. Gang bewirkt.
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Wandern wir auf der gleichen horizontalen Linie wieder nach links,
so können wir feststellen, daß an der mit Kreisen gekennzeichneten gestrichelten
Linie zunächst ein Ausrücken der Wandlerüberbrückungskupplung bei etwa 64 kmlh erfolgt
und hierauf bei etwa 55 km/h die Rückschaltung vom 4. Gang in den 3. Gang vorgenommen
wird. Die darauffolgende Rückschaltung vom 3. Gang in den 2. Gang erfolgt bei etwa
22 km/h und die darauffolgende Rückschaltung vom 2. Gang in den 1. Gang erfolgt
stets bei etwa 12 km/h.
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Aus einem Vergleich der verschiedenen horizontalen Linien und der
von diesen geschnittenen Hochschalt- bzw. Rückschaltlinien läßt leicht erkennen,
daß bei stärkerer Drehmomentanforderung, d. h. stärker niedergedrücktem Gaspedal
und damit absinkendem Vakuum die entsprechenden Hochsehaltungen stark zu höheren
Fahrgeschwindigkeiten hin verlagert werden.
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Die an der oberen Kante des Diagramms in kurzen gestrichelten und
vollen Linien gezeigten Schaltlinien betreffen die sogenannten Kick-down Hoch- bzw.
Rückschaltungen, die nur eingeleitet werden, wenn durch vollständiges Niederdrücken
des Gaspedals das sogenannte Kick-down-Ventil betätigt wird.
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Durch an der Ordinate bzw. der Abszisse in Strich-Punkt-Linien angedeutete
Bereiche mit den Bezeichnungen LTVC 600 ; TDC 620 ; KDT 640 ; ISR KDC und HC KDC
680 sind die Geschwiiidigkeitsbereiche aufgezeigt, in denen die unterschiedlichen
Komfortventile wirksam sind.
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Besonderen Wert wurde auch auf die sehr wichtige 3-2 Rückschaltung
gelegt, die, wie aus dem Diagramm zu ersehen ist, im Bereich zwischen etwa 45 und
65 km/h durch eine Drehmomentanforderung bewirkt werden kann, die jedoch nicht der
Vollgas- bzw. Kick-down-Stellung des Gaspedales entspricht. In ähnlicher Weise ist
auch eine 4-3 Rückschaltung bei Drehmomentanforderung unterhalb der Kick-down-Anforderung
möglich.
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Die erfindungsgemäß vorgenommene Erweiterung des hydraulischen Steuerventilsystems
in Verbindung mit den Verbesserungen der bekannten Ventilfunktionen ermöglicht einerseits
eine agilere Schaltcharakteristik bei Drehmomentanforderung durch den Fahrer und
andererseits einen höheren Komfort infolge der entsprechend den jeweiligen Betriebsbereichen
unterschiedlich abgestimmten Abwärtsschaltungen.
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