DE3836754A1 - Elektrisch ansteuerbares, hydraulisches druckregelventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisch ansteuerbares, hydraulisches Druckregelventil zur steuerbaren Druckmittelbe­ aufschlagung eines Schaltgliedes eines automatischen Kraftfahr­ zeuggetriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Druckregelventil ist in der DE-OS 36 10 636 be­ schrieben. Dort wird der von dem Beaufschlagungsdruck abgeleitete Druck zur Erzeugung der Rückstellkraft herangezogen, indem eine der von dem Steuerdruck belasteten Wirkfläche des Steuerkolbens entgegengerichtete Wirkfläche mit dem Beaufschlagungsdruck des Schaltgliedes belastet wird. Vorausgesetzt wird dabei eine Aus­ führung des Ventils, bei der sein Steuerkolben bei abgeschalteter Strombeaufschlagung des Elektromagnetventils in einer Stellung steht, in der das Schaltglied ausgerückt ist. Bei dieser Ausführung kann durch Ansteuerung des Elektromagnetventils der Druckver­ lauf am Schaltglied beliebig eingestellt werden, so daß der Schaltvorgang in weiten Grenzen beliebig steuerbar ist. Insbe­ sondere kann auch ein bestimmter gewünschter Schlupf des Schalt­ gliedes während des Schaltvorganges eingestellt und aufrecht­ erhalten werden.

Nun sind jedoch in einer elektrohydraulischen Steuereinrichtung für ein automatisches Kraftfahrzeuggetriebe im allgemeinen auch Drucksteuerventile für Schaltglieder vorhanden, die bei abgeschalteter Strombeaufschlagung des zugeordneten Elektro­ magnetventils das entsprechende Schaltglied zum Einrücken bringen sollen. Insbesondere gilt dies auch für das Drucksteuerventil, das der ersten Kupplung K 1 eines automatischen Schaltgetriebes zugeordnet ist, durch deren Einrücken unter anderem auch der beim Anfahren des Fahrzeugs benutzte erste Getriebegang erreicht wird.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, ein für ein derartiges Schaltglied vorgesehenes Drucksteuerventil zu schaffen, bei dem ebenfalls die Möglichkeit besteht, den Beaufschlagungsdruck durch elektrische Ansteuerung eines Elektromagnetventils in weiten Grenzen zu steuern. Darüber hinaus soll dieses Drucksteuerventil geeignet sein, das Schalt­ glied bei eingeschalteter Strombeaufschlagung in einer Stellung zu halten, in der es zwar ausgerückt ist, der Beaufschlagungsdruck aber doch einen endlich hohen Wert beibehält, der gegebenenfalls nur geringfügig unterhalb des für das Einrücken erforderlichen Beaufschlagungsdruckes liegt.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich durch die im Patentan­ spruch 1 angegebenen Merkmale. Durch die erfindungsgemäße Rück­ führung des Schaltglied-Beaufschlagungsdruckes in den unter dem Einfluß des Elektromagnetventils stehenden Steuerdruckraum zur Bildung des Steuerdruckes wird auch bei solchen Drucksteuer­ ventilen, bei denen der Steuerkolben bei abgeschalteter Strombe­ aufschlagung des Elektromagnetventils die Schaltglied-Beaufschlagung­ mit der Druckmittelzuführungsleitung verbindet, also das Schalt­ glied einrückt, eine Möglichkeit geschaffen, den Beaufschlagungs­ druck des Schaltgliedes in weiten Grenzen durch entsprechende Ansteuerung des Elektromagnetventils zu verändern.

Wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Rückstell­ kraft durch eine Rückstellfeder gebildet wird, die an einer der von dem Steuerdruck belasteten Wirkfläche entgegengerichteten Wirkfläche angreift und diese Rückstellfeder zugleich derart bemessen ist, daß der sich bei voller Strombeaufschlagung des Elektromagnetventils einstellende Steuerdruck geringfügig unter­ halb des für das Einrücken des Schaltgliedes erforderlichen Beaufschlagungsdruckes liegt, dann wird durch volle Strombelastung des Elektromagnetventils zwar das Schaltglied ausgerückt, jedoch in einem Zustand gehalten, der das sofortige, nahezu verzögerungs­ freie Wiedereinrücken des Schaltgliedes durch Reduzierung der Strombeaufschlagung des Elektromagnetventils ermöglicht. Dies kann insbesondere dort von besonderem Vorteil sein, wo zum Zwecke der Kriechverhinderung, insbesondere in der Dauerfahrstellung des Getriebes und bei freigegebenem Fahrpedal, dieses Schaltglied zum Zwecke der Zugkraftunterbrechung ausgerückt wird. Mit der Wiederbetätigung des Fahrpedals kann dann unverzüglich das Schalt­ glied wiedereingerückt und damit der Antrieb wiederhergestellt werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines schematischen Längsschnittes durch ein Drucksteuerventil (Fig. 1) und anhand eines Diagramms dargestellt, in dem der Schaltglied-Beaufschlagungsdruck für verschiedene Fahrpedalstel­ lungen über dem von dem Elektromagnetventil eingestellten Steuer­ druck aufgetragen ist.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist mit 1 das Drucksteuerventil insgesamt bezeichnet, das zur Druckbeaufschlagung eines Schalt­ gliedes, beispielsweise der in mehreren Vorwärtsfahrgängen eines automatischen Getriebes, insbesondere auch im ersten Gang, einge­ schalteten ersten Kupplung K 1, vorgesehen ist. Eine zu dieser mit 2 bezeichneten ersten Kupplung K 1 führende Druckbeaufschla­ gungsleitung ist dabei mit 4 beziffert, während eine von einem hier nicht gezeigten Handsteuerventil kommende Druckmittelzu­ führungsleitung mit 3 angegeben ist, in der zumindest in den Vorwärtsfahrstellungen des Getriebewählhebels ein gegebenenfalls fahrpedalabhängiger Hauptdruck ansteht.

Das Drucksteuerventil 1 weist einen Steuerkolben 5 mit drei Kolbenbünden 6, 7, 8 sowie zwischengeschalteten Kolbenabsätzen 9 und 10 auf, der in einer zylindrischen Gehäusebohrung 11 der Getriebesteuerung verschiebbar gehalten ist. An der in der Zeichnung unteren Stirnseite 8 a des Kolbenbundes 8 greift eine Rückstellfeder 12 an, die in einem über eine Auslaßleitung 14 mit Atmosphärendruck beaufschlagten Federraum 13 angeordnet ist. Anstelle der Beaufschlagung durch die Rückstellfeder 12 könnte die Stirnfläche 8 a auch von einem konstanten zur Bildung der Rückstellkraft belastet sein. Der Rückstellkraft entgegen­ gerichtet ist ein in einem Steuerdruckraum 16 anstehender Steuer­ druck, der die in der Zeichnung obere endseitige Stirnfläche 7 a des Kolbenbundes 7 belastet. Zur Einstellung des Steuerdruckes in dem Steuerdruckraum 16 dient ein mit 15 bezeichnetes Elektro­ magnetventil, das eine stufenlos mit elektrischem Strom ansteuer­ bare Spule 17 zur Beeinflussung der Schließkraft eines hier als Kugel ausgebildeten, eine mit dem Drucksteuerraum 16 ver­ bundene Druckmittelauslaßleitung 19 verschließenden Ventilkörpers aufweist.

Der Steuerdruckraum 16 ist über eine Drosselstelle 20 mit einer Zweigleitung 4 a der zu dem Schaltglied 2 führenden Druckbeauf­ schlagungsleitung 4 verbunden, die ihrerseits mit einer Gehäuse­ tasche 21 des Drucksteuerventils 1 verbunden ist. Der mit 6 bezeichnete Kolbenbund dient mit seinen Steuerkanten 6 a und 6 b zur stellungsabhängigen Verbindung dieser Gehäusetasche 21 mit der Druckmittelzuführungsleitung 3 bzw. mit einer Auslaßleitung 22. Dabei sind die Druckmittelzuführungsleitung 3 und die Auslaß­ leitung 22 so an das Drucksteuerventil 1 angeschlossen, daß bei vollständig abgeschaltetem Elektromagnetventil 15 und bei dann durch die Rückstellfeder 12 in der Zeichnung nach oben in die Endstellung verstellten Steuerkolben 5 eine Verbindung zwischen der Druckmittelzuführungsleitung 3 und der Druckbeauf­ schlagungsleitung 4 über den Kolbenabsatz 10 hergestellt ist, so daß das Schaltglied 2, in diesem Fall also die erste Kupplung K 1, eingerückt ist. In diesem Fall kann sich in dem Steuerdruckraum 16 bis auf einen Restdruck kein Druck aufbauen. Die Drosselstelle 20 verhindert dabei, daß der Druck in der Druckbeaufschlagungs­ leitung 4 wesentlich abfallen kann.

Der Beaufschlagungsdruck der Kupplung entspricht in diesem Fall daher im wesentlichen dem vollen über die Druckmittelzuführungs­ leitung 3 zugeführten Hauptdruck, der auch fahrpedalabhängig veränderbar sein kann. Bei freigegebenem Fahrpedal ist dieser Druck (Nullgasdruck) niedriger als beispielsweise bei voll durchge­ tretenem Fahrpedal (Vollgasdruck).

Bei Strombeaufschlagung der Magnetspule 17 wird die Ventilkugel 18 zunehmend zur Versperrung der Druckmittelauslaßleitung 19 betätigt, so daß sich in dem Steuerdruckraum 16 ein Steuerdruck aufbaut, der je nach Strombeaufschlagung des Elektromagnetventils mehr oder weniger groß ist. Die Höhe des Steuerdruckes wird dabei zwischen dem bei vollständig geöffneten Magnetventil an­ stehenden Restdruck und dem bei vollständig geschlossenem Magnet­ ventil sich einstellenden maximalen Steuerdruck liegen. Dieser maximale Steuerdruck ergibt sich bei voller Strombeaufschlagung des Elektromagnetventils 15 in einer Höhe, die gerade dazu aus­ reicht, den Steuerkolben 5 des Drucksteuerventils 1 in der in der Zeichnung gezeigten Gleichgewichtsstellung zu halten, in der der Steuerbund 6 mit seinen Steuerkanten 6 a und 6 b die Ver­ bindung der Gehäusetasche 21 mit der Druckmittelzuführungslei­ tung 3 und der Auslaßleitung 22 gerade unterbricht. Dieser maximale Steuerdruck wird dabei durch den Steuerbund 6 geregelt, da bei einem Ansteigen des Steuerdruckes der Steuerkolben 5 in der Zeichnung nach unten zur Öffnung der Verbindung der Druckmittel­ beaufschlagungsleitung 4 mit der Auslaßleitung 22 und damit zur Druckabsenkung, dagegen bei einer Verringerung des Steuer­ druckes zu einer Verstellung des Steuerkolbens 5 in der Zeichnung nach oben und damit zu einer Öffnung der Verbindung der Druckbe­ aufschlagungsleitung 4 mit der Druckmittelzuführungsleitung 3 mit der Folge einer Anhebung des Beaufschlagungsdruckes und auch des Steuerdruckes führt.

Durch entsprechende Bemessung der hier durch die Rückstellfeder 12 bewirkten Rückstellkraft oder auch durch Veränderung ihrer Vorspannung mittels einer hier nicht gezeigten Einstellvorrichtung kann dieser bei voller Strombeaufschlagung des Elektromagnetventils eingeregelte maximale Steuerdruck und damit auch der in diesem Betriebszustand in der Druckbeaufschlagungsleitung 4 anstehende und das Schaltglied belastende Beaufschlagungsdruck so eingestellt sein, daß er das Einrücken des Schaltgliedes gerade nicht mehr bewirken kann. Das Schaltglied steht dann unmittelbar vor dem Einrücken, die Leerwege des im allgemeinen hydraulischen Stell­ gliedes sind weitgehend überbrückt und nur die Lamellen des im allgemeinen als Lamellenkupplung ausgebildeten Schaltgliedes sind noch nicht zur gegenseitigen drehmomentübertragenden Anlage gekommen. Dies ist dann aber ein erwünschter Zustand des Schalt­ gliedes für den Fall, daß es nur vorübergehend, beispielsweise zur Vermeidung des Kriechens in der Fahrstellung D des Getriebe­ wählhebels bei freigegebenem Fahrpedal ausgerückt ist. Das Elektro­ magnetventil 15 des der ersten Kupplung K 1 zugeordneten Druck­ steuerventils 1 würde dann zumindest in der Dauerfahrstellung D des Getriebes bei freigegebenem Fahrpedal und beispielsweise im Stand der Fahrzeugs zur Abschaltung der ersten Kupplung K 1 angesteuert. Es würde sich damit der oben beschriebene Zustand einstellen, der den Vorteil hätte, unmittelbar nach der Wiederbe­ tätigung des Fahrpedals ein weitgehend unverzögertes Wiederein­ rücken der ersten Kupplung K 1 zu bewirken. Gegebenenfalls könnte auch vorgesehen sein, daß dieses Ausrücken der ersten Kupplung K 1 durch entsprechende volle Strombeaufschlagung des Elektromagnet­ ventils 15 bei freigegebenem Fahrpedal und praktisch stehendem Fahrzeug nur dann erfolgen kann, wenn zusätzlich auch die Bremse betätigt ist. Gegebenenfalls auftretende kleinere Rutschmomente an der Kupplung K 1 könnten mit Hilfe der Fußbremse weggebremst werden.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß ein völliges Auskuppeln der ersten Kupplung K 1 beispielsweise im vierten Gang eines automatischen Vierganggetriebes mit Hilfe eines anderweitig vorgeschlagenen, hier nicht näher dargestellten sogenannten Überdeckungsventils erfolgen kann, das in der Druckbeaufschla­ gungsleitung zu dem betreffenden Schaltglied eingeschaltet ist und bei Druckbeaufschlagung anderer Schaltglieder, hier der dem vierten Gang zugeordneten dritten Kupplung K 3 und der Bremse B 2 zur Unterbrechung der Druckbeaufschlagungsleitung verstell­ bar ist.

In der Fig. 2 ist im übrigen in dem Diagramm der Verlauf des Beaufschlagungsdruckes für das Schaltglied 2 über dem Steuerdruck bei verschiedenen Fahrpedalstellungen und entsprechend unterschied­ lichen Hauptdrücken der Druckmittelzuführungsleitung 3 mit p_4V und p_4N angegeben, wobei V für Vollgas- und N für Nullgas des Fahrpedals steht. Mit p ₁₆ ist der Verlauf des Steuerdruckes angegeben, der seinen maximalen Wert mit p_{16 max} erreicht, der unterhalb des mit p_{2 min} bezeichneten Mindesteinrückdruckes des Schaltgliedes 2 liegen sollte.

Claims (4)

1. Elektrisch ansteuerbares, hydraulisches Druckregelventil zur steuerbaren Druckmittelbeaufschlagung eines Schaltglie­ des eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebes mit einem Steuerkolben, der unter dem Einfluß eines entgegen einer Rückstellkraft wirkenden, von einem betriebszustandsabhän­ gig ansteuerbaren Elektromagnetventil stufenlos einstell­ baren Steuerdruckes den in einer zu dem Schaltglied führen­ den Druckbeaufschlagungsleitung herrschenden Beaufschlagungs­ druck durch stellungsabhängige Verbindung der Druckbeaufschla­ gungsleitung mit einer Druckmittelzuführungsleitung bzw. mit einer Auslaßleitung steuert, wobei eine Wirkfläche des Steuerkolbens mit einem von dem Beaufschlagungsdruck abge­ leiteten Druck beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (5) bei abgeschalteter Strombeaufschla­ gung des Elektromagnetventils (15) in einer die Druckbeauf­ schlagungsleitung (4) mit der Druckmittelzuführungsleitung (3) verbindenden Stellung steht und daß der von dem Beauf­ schlagungsdruck abgeleitete Druck dem von dem Elektromagnet­ ventil (15) gesteuerten Steuerdruckraum (16) zur Bildung des Steuerdrucks zuführbar ist.

2. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruckraum (16) mit der zu dem Schaltglied (2) führenden Druckbeaufschlagungsleitung (4) über eine Dros­ selstelle (20) verbunden ist.

3. Druckregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rückstellkraft durch eine Rückstellfeder (12) gebildet ist, die an einer der von dem Steuerdruck belasteten Wirkfläche (7 a) entgegengerichteten Wirkfläche (8 a) des Steuer­ kolbens (5) angreift.

4. Druckregelventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft derart bemessen ist, daß der sich bei voller Strombeaufschlagung des Elektromagnetventils (15) einstellende Steuerdruck in dem Steuerdruckraum geringfügig unterhalb des für das Einrücken des Schaltgliedes (2) erforder­ lichen Beaufschlagungsdruckes liegt.