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Steuervorrichtung für ein automatisches
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Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf eine
Steuervorrichtung für ein automatisches Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine derartige Steuervorrichtung ist beispielsweise aus der DE-AS
24 49 382 bekannt. Dort ist eine rein hydraulische Steuervorrichtung gezeigt, bei
der die von der Feder belastete Wirkfläche des Steuerkolbens des Hauptdrucksteuerventils
mit einem im wesentlichen motorlastabhängigen, in seiner Höhe begrenzten Einstelldruck
beaufschlagt ist, der von einem Druckbegrenzungsventil geliefert wird. Eine dieser
ersten Wirkfläche entgegengerichtete zweite Wirkfläche des Hauptdrucksteuerventil-Steuerkolbens
wird von einem Druck belastet, der in Abhängigkeit von der Schaltstellung des Getriebes
steht, indem in allen Fahrbereichen außer dem Rückwärtsgang dort Hauptdruck ansteht.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, eine
Steuervorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art zu schaffen,
mit deren Hilfe auf möglichst einfache und elegante Weise eine willkürliche, stufenlose
Hauptdruckbeeinflussung in weiten Grenzen möglich ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs
1. Dadurch, daß die zweite Wirkfläche des Steuerkolbens des Hauptdrucksteuerventils
und gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auch eine der Federkraft entgegengerichtete
Wirkfläche des Steuerkolbens des
Druckbegrenzungsventils mit einem
von einz lektrischen Steuerventil gelieferten, in Abhängigkeit vom Betriebszustand
stufenlos veränderlichen Steuerdruck beaufschlagt wird, ist es möglich, den Hauptdruck
in weiten Grenzen in Abhängigkeit von der Veränderung des Betriebszustandes der
Antriebsanordnung zu beeinflussen und so den zur Betätigung der Schaltglieder vorgesehenen
Hauptdruck jeweils optimal anzupassen, so daß einerseits eine sichere Übertragung
der Drehmomente und andererseits komfortable Schaltvorgänge möglich sind. Weitere
zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den Merkmalen weiterer
Unteransprüche.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand
eines schematischen Schaltbildes dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird.
In der Zeichnung ist mit 1 ein Hauptdrucksteuerventil bezeichnet, das den Druck
des von einer hier nicht dargestellten Zahnradpumpe gelieferten, durch eine Hauptdruckleitung
11 zugeführten Druckmittels zur Betätigung der hier nicht dargestellten Schaltglieder,
wie Kupplungen und Bremsen, sowie für die Versorgung des hier ebenfalls nicht gezeigten
Drehmomentwandlers und der Getriebesteuerung eines automatischen Kraftfahrzeug-Getriebes
steuert. Das Hauptdrucksteuerventil 1 ist ebenso wie ein diesem zugeordnetes Druckbegrenzungsventil
2 und ein mit 3 bezeichnetes elektrisches Steuerventil, sowie die zwischen diesen
Ventilen angeordneten Druckmittelleitungen in einer Gehäuseplatte 4 der Getriebesteuerung
angebracht.
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Das Hauptdrucksteuerventil 1 weist dabei einen insgesamt mit 5 bezeichneten
Steuerkolben mit einer Anzahl von Kolbenbünden 6 bis 10 auf, der unter dem Einfluß
einer an der rechten Stirnseite 8b des Kolbenbundes 8 angreifenden Feder 16 sowie
eines auf derselben Stirnseite anstehenden Druckes einer Einstelldruckleitung 17
steht. In entgegengesetzter Richtung wirkt der über eine Leitung 14a zurückgeführte
Hauptdruck H' der die in der Zeichnung mit 8a bezeichnete Ringfläche an der linken
Stirnseite des Kolbenbundes 8 belastet. In gleicher Richtung wie dieser Hauptdruck
PH wirkt ein über eine Leitung 19 zugeführter Druck, der auf der in der Zeichnung
mit 9a bezeichneten Ringfläche des Kolbenbundes 9 lastet. Dieser Druck entspricht
in den Wählhebelstellungen N (Leerlauf), D (Normalfahrt) sowie in allen weiteren
Vorwärtsfahrbereichen des Getriebes dem Hauptdruck, im Rückwärtsfahrbereich ist
diese Druckleitung 19 dagegen entlastet, führt also Atmosphärendruck.
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An der linken endseitigen Stirnfläche 1Oa des Kolbenbundes 10 des
Steuerkolbens 5 herrscht ein mit p18 bezeichneter Steuerdruck, der über eine Druckmittelleitung
18 von dem elektrischen Steuerventil 3 zugeführt wird.
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In Abhängigkeit von der Höhe der an den einzelnen Wirkflächen des
Steuerkolbens 5 des Hauptdrucksteuerventils 1 angreifenden Drücke steuert die mit
6a bezeichnete Steuerkante des Kolbenbundes 6 die Höhe des Hauptdruckes p , indem
diese Steuerkante die Verbindung der Hauptdruckleitung 11 mit einer zur Atmosphäre
bzw. dem Pumpensaugraum führenden Auslaßleitung 13 mehr oder weniger öffnet bzw.
verschließt.
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Das insgesamt mit 2 bezeichnete Druckbegrenzungsventil besitzt einen
Steuerkolben 20, der einen mittleren Steuerbund 21 mit zwei seitlichen Steuerkanten
21a und 21b sowie weitere Kolbenbünde 22 bis 24 aufweist. Während an der in der
Zeichnung rechten Stirnfläche 22a des Kolbenbundes 22 eine mittels einer Einstellbuchse
28 einstellbare Druckfeder 27 angreift, wird die in der Zeichnung linke ringförmige
Stirnfläche 23a des Kolbenbundes 23 von dem Druck einer Druckmittelleitung 29a beaufschlagt,
die als Zweigleitung der Leitung 29 mit dem von dem Druckbegrenzungsventil 2 gelieferten
Einstelldruck der Druckleitung 17 beaufschlagt ist. An der linken endseitigen Stirnfläche
24a des Kolbenbundes 24 schließlich wirkt der über eine Zweigleitung 18a aus der
Druckleitung 18 zugeführte Steuerdruck P18, der von dem elektrischen Steuerventil
3 erzeugt wird.
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Während 30 eine Gehäusetasche des Druckbegrenzungsventils 2 bezeichnet,
die sowohl mit der zu dem Federraum 15 des Hauptdrucksteuerventils 1 führenden Druckleitung
17 als auch mit der über eine Drosselstelle 32 zu der Druckleitung 18 und damit
zu dem elektrischen Steuerventil 3 führenden Druckleitung 29 verbunden ist, bezeichnet
31 eine im Bereich eines Kolbenabsatzes 26 zwischen den Kolbenbünden 21 und 23 angeordnete,
mit der Atmosphäre verbundene Auslaßleitung. 14 stellt schließlich eine Druckmittelleitung
dar, die im Bereich des zwischen den beiden Kolbenbünden 21 und 22 des Steuerkolbens
20 gebildeten Kolbenabsatzes 25 angeschlossen ist und andererseits mit der Hauptdruckleitung
11 verbunden ist.
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Das elektrische Steuerventil 3 besteht aus einem Elektromagnetventil,
bei dem die Strombeaufschlagung einer Spule 35 in Abhängigkeit von
bestimmten
Betriebszuständen des Fahrzeugs bzw. Fahrzeugmotors elektronisch steuerbar ist,
so daß die als Ventilkörper dienende Ventilkugel 34 den mit der Druckmittelleitung
18 verbundenen Druckmittelauslaß 33 mehr oder weniger stark verschließt. Durch entsprechende
Steuerung der Stromversorgung der Spule 35 kann daher in der Druckleitung 18 ein
Steuerdruck erzeugt werden, der zwischen dem Atmosphärendruck und etwa dem von dem
Druckbegrenzungsventil 2 gelieferten Einstelldruck (P17) verändert werden kann.
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Während also das elektrische Steuerventil 3 einen stufenlos veränderlichen
Steuerdruck p18 liefert, der beispielsweise abhängig von der Leistung des Antriebsmotors
des Kraftfahrzeugs ist, gegebenenfalls auch zusätzlich abhängig von der Fahrgeschwindigkeit
und/oder von der geodätischen Höhe des Fahrzeugs sein kann, liefert das Druckbegrenzungsventil
2 einen mit Einstelldruck bezeichneten Druck, der aus dem über die Leitung 14 vom
Hauptdrucksteuerventil 1 zugeführten Hauptdruck abgeleitet wird, in der Höhe jedoch
begrenzt ist. Diese Druckbegrenzung wird in erster Linie von der Druckfeder 27 festgelegt,
der der über die Zweigleitung 29a rückgeführte und auf die Wirkfläche 23a des Kolbenbundes
23 lastende Einstelldruck entgegenwirkt. Da zusätzlich zu diesem rückgeführten Einstelldruck
auch der über die Leitung 18a auf die in der Zeichnung linke Stirnfläche 24a des
Steuerbundes 24 geführte Steuerdruck p18 des elektrischen Steuerventils 3 einwirkt,
der in seiner Höhe veränderlich ist, ist somit auch der von dem Druckbegrenzungsventil
2 gelieferte Einstelldruck, der über die Leitung 17 in den Federraum 15 des Hauptdrucksteuerventils
1 geleitet wird, in der Höhe veränderlich. Dabei ergibt sich mit steigendem Steuerdruck
p18 ein fallender Einstelldruck P17, da dann der Steuerkolben 20 in der Zeichnung
nach rechts gedrückt wird, so daß die Steuerkante 21a die Verbindung der Gehäusetasche
30 mit der Auslaßleitung 31 aufsteuert, während im umgekehrten Fall, das heißt bei
sinkendem Steuerdruck p18 der Steuerkolben 20 in der Zeichnung nach links verstellt
wird, so daß die in der Zeichnung rechte Steuerkante 21b des Steuerbundes 21 die
Verbindung der Gehäusetasche 30 mit der den Hauptdruck führenden Verbindungsleitung
14 aufsteuert, so daß dann der Einstelldruck p17 auf ein höheres Niveau einreguliert
wird.
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Es zeigt sich also, daß der Einstelldruck P17, der an der rechten
Stirnseite des Steuerkolbens des Hauptdrucksteuerventils 1 wirkt, gerade in entgegengesetzter
Richtung
wie der Steuerdruck P18 verändert wird, der an der linken Stirnseite des Steuerkolbens
5 des Hauptdrucksteuerventils 1 ansteht.
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Auf diese Weise wirkt sich also eine Veränderung des Steuerdrucks
besonders stark auf eine Veränderung des Hauptdruckes aus. Während eine Erhöhung
nur des Steuerdruckes pl8 schon zu einer gewissen Reduzierung des Hauptdruckes führt,
da durch diesen auf der Wirkfläche 10c des Kolbenbundes 10 wirkenden Druck der Steuerkolben
5 in der Zeichnung nach rechts verschoben wird, so daß die Steuerkante 6a die Verbindung
der Hauptdruckleitung 11 mit der Auslaßleitung 13 aufsteuert, ergibt sich durch
die gleichzeitige Absenkung des auf der rechten Stirnseite 8b des Kolbenbundes 8
wirkenden Einstelldruckes P17 eine Verstärkung dieses Hauptdruck-Absenkeinflusses.
Umgekehrt wird durch eine Verringerung des Steuerdruckes p16 und eine gleichzeitige
Erhöhung des Einstelldruckes p17 eine besonders große Anhebung des Hauptdruckes
erreicht, da durch diese Druckeinflüsse der Steuerkolben 5 des Hauptdrucksteuerschiebers
1 in der Zeichnung nach links zur zunehmenden Absperrung der Verbindung der Hauptdruckleitung
11 mit der Auslaßleitung 13 verstellt wird.
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Die Verschiebung des Steuerkolbens 5 des Hauptdrucksteuerventils erfolgt
natürlich nur immer jeweils so lange, bis der sich damit einstellende geänderte
Hauptdruck, der auf der Wirkfläche 8a des Steuerbundes 8 wirkt, groß genug ist,
um die in der Zeichnung angedeutete Gleichgewichtsstellung des Hauptdrucksteuerkolbens
5 wieder herzustellen.
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Das Elektromagnetventil 3 wird nun zweckmäßigerweise in umgekehrter
Abhängigkeit von der Belastung des Antriebsmotors angesteuert, so daß sich bei steigender
Belastung des Antriebsmotors ein fallender Steuerdruck ergibt, während umgekehrt
bei fallender Belastung der Steuerdruck ansteigt. In der Nullgasstellung (bei freigegebenem
Fahrpedal) wird daher der maximale Steuerdruck erreicht, der etwa dem Einstelldruck
p17 entspricht, während in der Vollgasstellung infolge vollständiger Öffnung des
Magnetventils 3 nahezu Atmosphärendruck herrscht. Wenn der Einstelldruck beispielsweise
nur zwischen etwa 4 bar absolut in der Nullgasstellung und 5 bar absolut in der
Vollgasstellung schwankt, ergibt sich daraus eine Änderung des Hauptdruckes zwischen
4 und 14 bar absolut in den Vorwärtsfahrbereichen und zwischen etwa 8 und 28 bar
in dem Rückwärtsfahrbereich.
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Durch die Verwendung eines elektrischen Steuerventils ist eine beliebige
stufenlose und auf elektronischem Wege durchführbare Ansteuerung möglich, so daß
für die unterschiedlichen Betriebszustände jeweils optimal angepaßte Hauptdrücke
erzeugt werden können, die einerseits eine sichere Übertragung der Drehmomente in
den einzelnen Schaltgliedern, zum anderen aber auch eine komfortvolle, nämlich möglichst
wenig ruckbehaftete Schaltung zwischen den einzelnen Getriebegängen sicherstellt.
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Schließlich ist die Anordnung so getroffen, daß bei Ausfall des das
elektrische Steuerventil 3 beaufschlagenden Stromes der Steuerdruck p18 auf den
Atmosphärendruck abfällt, der Hauptdruck also auf seinen höchsten Wert eingestellt
wird, in dem das Getriebe voll funktionsfähig bleibt und auch höchste Drehmomente
noch übertragen werden können.