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Diese Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung.
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In Getrieben des Standes der Technik wird ein Akkumulator
verwendet, um für das richtige Druckzeitintervall während
einer Geschwindigkeitsänderung zu sorgen und somit die
geringste Störung während eines Schaltvorgangtransienten zu
schaffen. Die Akkumulatoren sind historisch lediglich
verwendet worden, um die aufkommende Reibungseinrichtung zu
steuern, die im allgemeinen eine fluidbetriebene Struktur vom
Scheibentyp ist. Die Reibungseinrichtung kann eine Kupplung
oder eine Bremse sein. In der Steuerungsterminologie wird
die fluidbetriebene Struktur vom Scheibentyp bei einer
Diskussion eines Verhältniswechsels allgemein als eine Kupplung
bezeichnet, und in dieser Beschreibung soll der Begriff
"Kupplung" dementsprechend interpretiert werden. Der
abgehenden Reibungseinrichtung ist es im allgemeinen gestattet,
sich frei zu entleeren, und die Akkumulatorsteuerung wird
gewöhnlich vom sich entleerenden Kreis entfernt und entweder
separat oder über einen separaten verengten Durchgang
entleert, so daß der Akkumulator keinen Einfluß auf die
abgehende Einrichtung hat.
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Diese Systeme würden den Motor sich frei auf die neue
Geschwindigkeitsanforderung für das aufkommende
Übersetzungsverhältnis beschleunigen lassen. Wenn der Verhältniswechsel
oder -übergang vielmehr zu einem Freiläufer als zu einer
Reibungseinrichtung vorgenommen wird, ist die
Schaltvorgangszeitabstimmung korrekt und die Schaltvorgangsqualität recht
glatt. Jedoch wäre es wirtschaftlicher, wenn das abgehende
Reibungsglied mit einer gewünschten Ausrückrate während des
verhältniswechsels gesteuert oder anderweitig moduliert
werden könnte. Dies ist besonders für einen Schaltvorgang des
Kupplung-zu-Kupplung-Typs wichtig, bei dem Zeit erforderlich
ist und irgendeine Maßnahme ergriffen werden muß, um die
aufkommende Kupplung bei Synchronisation aufzubringen, während
die abgehende Kupplung gelöst wird.
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Um zufriedenstellende Schaltvorgangsqualität zu erhalten,
ist vorgeschlagen worden, pulsbreitenmodulierte
Solenoidventile zu verwenden, um sowohl die aufkommende als auch die
abgehende Kupplung oder Reibungseinrichtungen zu steuern. Dies
erfordert ausreichende elektronische Steuerung und
Fähigkeiten der elektronischen Steuereinheit, um die unabhängige
Steuerung des Drucks an jeder Reibungseinrichtung zu
gestatten. Während diese Einrichtungen für gute
Schaltvorgangsqualität sorgen, erhöhen sie auch die Kosten des
Getriebecontrollers.
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Im US-Patent Nr. 4,274,308 ist eine automatische
Getriebevorrichtung offenbart, die eine Stoßsteuerungsanordnung im
hydraulischen Steuerungssystem umfaßt. Die
Stoßsteuerungsanordnung umfaßt einen Druckakkumulator, der Fluiddruck aufnimmt,
welcher auf fluidbetriebene Kupplungen während verschiedener
Betriebszustände des Getriebes aufgebracht wird. Diese
Zustände umfassen Auswahl des Vorwärtsantriebsbereiches,
Auswahl des Rückwärtsgangs und den Aufwärtsschaltvorgang
zwischen dem ersten und zweiten Gang im
Vorwärtsantriebsbereich. Der Schwellendruck, bei welchem der Druckakkumulator
damit beginnt, Druck aufzunehmen, wird mit der Motorlast
variiert, indem der Hauptleitungsdruck, wenn auf die
fluidbetriebenen Kupplungen aufgebracht, im Druckakkumulator derart
verwendet wird, daß er dem kupplungsbetätigenden Fluiddruck
entgegenwirkt. Dies wird erzielt, indem der Druckakkumulator
mit einem fluidbetriebenen Kolben versehen wird, der
unterschiedliche erste, zweite und dritte effektive
Druckoberflächenbereiche aufweist, die unterschiedlich Druckfluid
ausgesetzt werden, und zwar in Abhängigkeit davon, welche
Kupplungen
betätigt werden, um den erforderlichen Schaltvorgang
oder Übersetzungsverhältnis in jedem Moment zu schaffen.
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Die vorliegende Erfindung strebt danach, eine verbesserte
Getriebevorrichtung zu schaffen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine
Getriebevorrichtung geschaffen, wie in Anspruch 1
spezifiziert.
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Die vorliegende Erfindung kann eine Getriebevorrichtung
schaffen, in welcher eine Reibungseinrichtung mit einem
Akkumulator zusammenwirken kann, der sowohl während aufkommender
als auch abgehender Zustände eines Verhältniswechsels
wirksam ist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform schafft einen Akkumulator
innerhalb eines Kupplungsbetätigungskreises, der eine Druck-
Zeit-Beziehung während des Eingriffs und Lösens schaffen
kann, die beim Steuern der Schaltvorgangsqualität während
eines Verhältniswechsels nützlich ist. Der
Akkumulationseffekt während des Eingriffs und Lösens kann erreicht werden,
indem ein effektiver Bereich des Akkumulators, der für
Kupplungsdruck empfindlich ist, zwischen
Aufwärtsschaltvorgangsund Abwärtsschaltvorgangswechseln geändert wird. Der
Bereich, der während dieser beiden Zustände verwendet wird,
kann ein Verhältnis aufweisen, welches im wesentlichen
gleich dem Verhältnis der aufkommenden und abgehenden
Geschwindigkeitsverhältnisse ist.
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In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann dies
erreicht werden, indem der eine Bereich während des
Kupplungseingriffs und sowohl dieser Bereich als auch ein
zweiter Bereich während des Kupplungslösens verwendet wird. Dies
kann erreicht werden, indem der sekundäre Bereich während
des Kupplungsaufwärtsschaltens entleert wird und dann die
beiden Bereiche während des Herunterschaltens miteinander
verbunden werden. Diese Bereichsverbindung kann während des
Schiebeventils erreicht werden, welches bereits zur
Verfügung steht, um während eines Verhältniswechsels eine
Druckrichtung zur Reibungseinrichtung und von dieser weg zu
schaffen.
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In akkumulatorunterstützten Controllern des Standes der
Technik ist es bekannt, den Akkumulator einfach über eine große
Verengung zu entleeren, wodurch er wirksam als eine
Zeitabstimmeinrichtung entfernt wird, oder den Akkumulator
separat zu entleeren, was wiederum die Zeitabstimmeinrichtung
entfernt. Die vorliegende Erfindung kann jedoch die
Akkumulatorfunktion während eines Verhältniswechsels verwenden,
während eine Reibungseinrichtung außer Eingriff gebracht wird.
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Die Erfindung kann in einigen Ausführungsformen ein
Kupplungseingriffscontroller mit einem einzelnen Akkumulator
schaffen, der betreibbar ist, um die Druckänderungsrate an
einem Kupplungskolben sowohl während des Eingriffs als auch
des Lösens zu steuern.
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Vorteilhafterweise kann ein Akkumulator und ein Controller
für eine Reibungsdrehmomenteinrichtung vorgesehen sein, in
welcher eine erste Akkumulatorkammer unter Druck gesetzt und
gefüllt wird während eines Eingriffszyklus der
Reibungsdrehmomenteinrichtung, und in welcher sowohl die erste Kammer
als auch eine zweite Kammer unter Druck gesetzt und entleert
werden während eines Ausrückzyklus der Reibungseinrichtung.
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In einer Ausführungsform wirkt ein Vorspanndruck in einer
Vorspannkammer entgegengesetzt zu den ersten und zweiten
Kammern, wobei ein Federglied in einer der ersten und zweiten
Kammern angeordnet ist, um eine Kraft entgegengesetzt zu dem
Druck in der Vorspannkammer auszuüben.
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In einer anderen Ausführungsform wird ein erster Bereich
während des Eingriffs unter Druck gesetzt, wobei der erste und
ein zweiter Bereich während des Ausrückens unter Druck
gesetzt werden, worin das Verhältnis des ersten Bereiches zur
Summe der ersten und zweiten Bereiche im wesentlichen gleich
dem Verhältnis des abgehenden Übersetzungsverhältnisses zu
einem aufkommenden Übersetzungsverhältnis ist.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nachstehend lediglich veranschaulichend unter Bezugnahme auf die
begleitenden zeichnungen beschrieben, in welchen:
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Figur 1 eine diagrammatische Darstellung eines Teils
einer Ausführungsform eines
Getriebesteuerungskreises und einer fluidbetriebenen
Reibungseinrichtung ist, und
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Figur 2 ein Graph von Druck gegen Zeit für die
Reibungseinrichtung während einer
Verhältnisänderung in sowohl einem aufkommenden Zustand
als auch einem abgehenden Zustand ist.
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Nach Figur 1 umfaßt ein Getriebecontroller einen
Hauptsteuerkasten 12, in welchem eine Steuerpumpe, eine Vielzahl von
herkömmlichen Steuerventilen, wie beispielsweise
Schiebeventilen und Zeitabstimmventile, untergebracht sind, und der
von einer elektronisch programmierten zentralen
Verarbeitungseinheit gesteuert wird. Der Getriebekontroller 12 weist
ein Paar von Ausgangsdruckleitungen auf, von denen eine mit
einem Leitungsdruckwert (PL) unter Druck gesetzt wird, und
von denen die andere gesteuert wird, um unter Druck gesetzt
zu werden und somit einen Schaltvorgangssteuerdruck (PS) zu
errichten.
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Der Getriebecontroller 12 ist mit einer
Schiebeventilanordnung 14 über den Schaltvorgangssteuerdruck PS und mit einem
Akkumulator 16 über den Leitungsdruck PL verbindbar. Der
Leitungsdruck PL ist auch mit der Schiebeventilanordnung 14
verbunden.
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Die Schiebeventilanordnung 14 umfaßt einen ventilkörper 18,
in welchem eine Ventilbohrung 19 ausgebildet ist. Eine
Ventilspule bzw. ein Ventilabstandsring 20 mit beabstandeten
Ventilen 22 und 24 ist gleitbar in der Ventilbohrung 19
angeordnet und zu einem Ende davon durch ein Federglied 25
gedrängt. Das Ventil 22 wirkt mit der Bohrung 19 zusammen, um
eine Schaltvorgangssteuerkammer 27 zu bilden, die in
Fluidverbindung mit dem Schaltvorgangssteuerdruck PS angeordnet
ist. In der gezeigten federeingestellten oder
heruntergeschalteten Position schließt das Ventil 22 wirksam den
Leitungsdruckdurchgang an einer Öffnung 28, während der Raum
zwischen den Ventilen 22 und 24 einen Kupplungsdurchgang 30
und einen Abwärtsschaltvorgangs-Akkumulatordurchgang 32 zu
einer Ablaßöffnung 34 öffnet, die über einen Verengung 36
mit dem Getriebesumpf, nicht gezeigt, verbunden ist.
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Wenn die Kammer 27 Schaltvorgangsdruck PS durch den
Controller 12 ausgesetzt ist, bewegt sich die Ventilspule bzw.
der Ventilabstandsring 20 nach links, wenn in Figur 1
betrachtet, gegen die Feder 25, bis sich die Öffnung 28 in
Fluidverbindung mit dem Durchgang 30 befindet, und der
Durchgang 32 ist bezüglich Fluidverbindung mit dem Durchgang 30
durch das Ventil 22 blockiert. Dies ist der
aufwärtsgeschaltete oder druckeingestellte Zustand der Ventilanordnung 14.
Wenn dieser Zustand eintritt, wird der Leitungsdruck PL über
eine Verengung 38 zur Öffnung 28 und daher zum Durchgang 30
geleitet, der sich in Fluidverbindung mit einer
Aufwärtsschaltvorgangsöffnung 40 auf dem Akkumulator 16 und zu einem
Kupplungseinlaß oder einer Steueröffnung 42 befindet, die in
einer herkömmlichen fluidbetriebenen Reibungseinrichtung 44
ausgebildet ist.
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Der Akkumulator 16 umfaßt einen Körperabschnitt 46, in
welchem eine mehrfach gestufte Bohrung 48 ausgebildet ist. Die
Bohrung 48 weist einen Bohrungsabschnitt 50 großen
Durchmessers und zwei Bohrungsabschnitte 52 und 54 kleineren
Durchmessers auf. Der Abschnitt 52 kleineren Durchmessers weist
vorzugsweise einen größeren Durchmesser als der Abschnitt 54
auf. Ein Akkumulatorkolben 56 ist gleitbar in der Bohrung 48
angeordnet und weist drei Abschnitte 58, 60 und 62
unterschiedlichen Durchmessers auf, die jeweils gleitbar in den
Bohrungen 52, 50 und 54 aufgenommen sind.
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Der Kolben 56 weist ein Ende 64, das mit dem einen Ende der
Bohrung 48 zusammenwirkt, um eine
Aufwärtsschaltvorgangskammer 66 zu bilden, ein zweites Ende 68, welches mit dem
anderen Ende der Ventilbohrung 48 zusammenwirkt, um eine
Vorspannkammer 70 zu bilden, und einen
Zwischendifferentialbereich 72 auf, der durch die Kolbenabschnitte 60 und 58
gebildet ist und mit der Bohrung 48 zusammenwirkt, um eine
Abwärtsschaltvorgangskammer 74 zu bilden. Die
Aufwärtsschaltungsvorgangskammer 66 befindet sich in Fluidverbindung mit
dem Durchgang 30, und die Abwärtsschaltvorgangskammer 74
befindet sich in Fluidverbindung mit dem Durchgang 32. Der
Akkumulator 16 umfaßt auch ein Federglied 69, welches zwischen
dem einen Ende der Bohrung 48 und dem Kolben 56 angeordnet
ist. Die Feder 69 bringt eine Kraft auf den Kolben 56 auf,
und zwar in einer solchen Richtung, um Fluiddruck in der
Vorspannkammer 70 zu überwinden und daher den Akkumulatorkolben
56 nach rechts, wenn in Figur 1 betrachtet, zu drängen.
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Wie aus Figur 1 ersichtlich, sind dann, wenn das
Schiebeventil 14 sich in der Abwärtschaltvorgangsposition befindet,
die Kammern 66 und 74 zwischen den Ventilen 22 und 24
miteinander verbunden, während in der
Aufwärtsschaltvorgangsposition die Öffnung 28 und der Durchgang 30 sich in
Fluidverbindung mit der Aufwärtsschaltvorgangskammer 66 befinden und
die Abwärtsschaltvorgangskammer 74 mit einem Ablaß 34
verbunden ist.
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Die fluidbetriebene Reibungseinrichtung 44 ist eine
Einrichtung vom Scheibentyp mit einem Gehäuse 80, in welchem eine
ringförmige Kammer 82 ausgebildet ist, die gleitbar einen
ringförmigen Kolben 84 stützt. Die Kammer 82 befindet sich
in Fluidverbindung über eine Öffnung 42 mit dem Durchgang
30. Die Reibungseinrichtung 44 umfaßt eine Vielzahl von
herkömmlichen Reibungsscheiben 86, die auf bekannte Art und
Weise mit dem Gehäuse 80 verkeilt sind, und eine Vielzahl
von Reibungsscheiben 88, die auf bekannte Art und Weise mit
einer Ausgangsnabe 90 verkeilt sind.
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Bekanntlich ist die Ausgangsnabe 90 allgemein mit einem
Zahnradglied in einer Planetenzahnradanordnung oder in einem
automatischen Gegenwellengetriebe vom Schalttyp verbunden. Das
Gehäuse 80 ist allgemein entweder ein rotierendes Glied, das
mit einer Getriebeeingangswelle verbunden ist, oder ein
stationäres Glied, das mit dem Getriebegehäuse verbunden ist.
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Die Reibungseinrichtung 44 kann daher eine Kupplung oder
eine Bremse sein. In der Steuerungsterminologie wird die
Einrichtung vom Scheibentyp bei einer Diskussion eines
Verhältniswechsels im allgemeinen als eine Kupplung bezeichnet,
wobei der Wechsel zwischen Reibungseinrichtungen vom
Scheibentyp im allgemeinen als ein
Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang bezeichnet wird.
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Wenn die Kammer 82 unter Druck gesetzt wird, bewegt sich der
Kolben 84 gegen eine Vielzahl von Rückholfedern 92, bis die
Reibungsscheiben 86 und 88 in Reibungsanstoß gedrängt sind.
Während dieses Abschnitts der Kolbenbewegung wird von der
Reibungseinrichtung 44 keine Arbeit verrichtet oder keine
drehmomentübertragende Reaktion errichtet. Dies ist
allgemein als die Kupplungsaufnahmezeit bekannt, in der die
Rückholfedern 92 zusammengedrückt sind, um den Beginn von
Kupplungseingriff zu gestatten.
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Wenn ein Aufwärtsschaltvorgang durch den Getriebecontroller
12 befohlen wird, steigt der Druck im Durchgang 30 längs der
Linie 94 des in Figur 2 gezeigten Graphen an, bis Punkt 96
erreicht ist. Am Punkt 96 auf der Kurve reicht der Druck in
der Kammer 66, zusammen mit der Zusammenwirkung der Feder
69, aus, um den Druck in der Vorspannkammer 70 zu überwinden
und den Kolben 56 zu veranlassen, damit zu beginnen, sich
nach rechts in der Ansicht von Figur 1 zu bewegen. Während
der Akkumulatorkolben 56 sich bewegt und die Kammer 66 an
Größe zunimmt, wird der Druckanstieg im Durchgang 30 und
daher in der Kammer 82 verzögert, wie durch die Linie 98 im
Druck/Zeit-Graph von Figur 2 dargestellt.
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Während dieser Zeit wird der Akkumulator 16 gefüllt, und die
Kupplung 44 wird in Eingriff gebracht, und zwar gemäß einem
Schlupfzustand, bis ausreichend Kupplungskapazität erreicht
ist, um dem vollen Drehmoment des aufkommenden Verhältnisses
gewachsen zu sein. Wenn der Akkumulatorkolben 56 das Ende
seines Hubs erreicht, ist Punkt 100 auf dem Graphen von
Figur 2 erreicht, und ein schneller Anstieg im Druck in der
Kammer 82 findet statt, bis Leitungsdruck erzielt ist an
Punkt 102. Somit wird der Aufwärtsschaltvorgangsdruck der
aufkommenden Reibungseinrichtung auf eine
akkumulatorunterstützte Art und Weise gesteuert.
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Wenn ein Abwärtsschaltvorgang oder
Verhältnisänderungswechsel durch den Getriebecontroller 12 befohlen wird, dann wird
die Reibungseinrichtung 44 außer Eingriff gebracht, während
eine andere Reibungseinrichtung innerhalb des Getriebes in
Eingriff gebracht wird.
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Wenn ein die Einrichtung 44 außer Eingriff bringender
Schaltvorgang von der Schiebeventilanordnung 14 signalisiert wird,
das heißt die Ventilanordnung in die in Figur 1 gezeigte
federeingestellte Position bewegt wird, nimmt der Druck in der
Kammer 82 schnell längs der Linie 104 des Graphen von Figur
2 zum Punkt 106 ab. An diesem Punkt 106 befindet sich der
Druck in der Kammer 74 und in der Kammer 66, zusammen mit
der Kraft der Feder 69, auf einem Niveau, bei dem der
Fluiddruck in der Vorspannkammer 70 damit beginnt, den Kolben 56
nach links, wenn in Figur 1 betrachtet, zu bewegen. Somit
veranlaßt das zusätzliche Fluid, welches über das Ventil 14
abgelassen werden muß, wie durch die Kammern 74 und 66
repräsentiert, die Druck/Zeit-Beziehung, entlang der Linie 108
von Figur 2 zu verlaufen. Die Steigung der Linie 108 wird
durch den Vorspanndruck und die Größe der Verengung 36
gesteuert.
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Wenn der Akkumulator 16 ausreichend Hub ausgeführt hat, um
die Kammern 74 und 66 zu entleeren, wird Punkt 110 in Figur
2 erreicht, wonach der Druck in der Kammer 82 schnell
entlang der Linie 94 abfällt.
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Figur 2 zeigt eine Vielzahl von Phantomlinien, die parallel
zur Zeitachse verlaufen, nämlich die Linien 116, 118, 120,
122 und 124. Die oberste Linie 124 repräsentiert den Wert
des Leitungsdrucks PL. Die unterste Linie 116, die durch
Punkt 106 verläuft, repräsentiert den Druckwert in der
Kammer 82, bei welchem die Reibungseinrichtung 44 ausreichend
Druck aufweist, um eine Reaktion während eines
Abwärtsschaltvorgangs zu schaffen. Dies ist der Druck, auf welchem die
abgehende Reibungseinrichtung während des Lösens gehalten
wird. Dieser Druck wird lange genug gehalten, um
sicherzustellen, daß die Geschwindigkeitsänderung abgeschlossen ist,
bevor die abgehende Einrichtung vollständig gelöst ist. Die
Linie 118 verläuft durch den Punkt 96, welcher der Druckwert
ist, bei welchem die aufkommende Reibungseinrichtung
ausreichend Drehmomentkapazität aufweist, um das aufkommende
Übersetzungsverhältnis zu errichten.
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Das Verhältnis zwischen den aufkommenden und abgehenden
Übersetzungsverhältnissen (R1/R2) ist gleich dem Verhältnis der
Drücke an den Punkten 96 und 106. Die Linie 120
repräsentiert den erforderlichen oder den Druck gleich der
Federkraft (FS) dividiert durch die Fläche des Abschnitts 72.
Dieser Druck würde die Reaktionen der Kammern 74 und 66 im
Akkumulator umfassen. Die Linie 122 repräsentiert das Maß an
Druck oberhalb der Linie 118, das durch die Federkraft
dividiert durch die Fläche des Endes 64 erzeugt wird. Somit
repräsentiert der Leitungsdruck (PL) 122 Leitungsdruck mal
Fläche drei (A3) dividiert durch Fläche eins (A1). A3 ist
die Fläche des Endes 68, das Vorspannende des Akkumulators
16. Die Leitung 120 repräsentiert einen Druckwert gleich dem
Leitungsdruck PL mal Fläche drei (A3) dividiert durch Fläche
zwei (A2). A2 ist die Fläche des Akkumulators 16 während des
Abwärts schaltvorgangsabschnitts des Zeitabstimmzyklus. A1
ist die Fläche des Aufwärtsschaltvorgangsabschnitts des
Akkumulators 16 während des Zeitabstimmzyklus.
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Es ist einleuchtend, daß das Verhältnis von Fläche zwei zu
Fläche eins auch gleich dem Verhältnis der
Übersetzungsverhältnisse vor und nach dem Wechsel ist (A1/A2=R1/R2). Da der
Akkumulator 16 annähernder zu den Druckanforderungen für die
Reibungseinrichtung während des abgehenden Zeitabstimmzyklus
paßt, sind die Schaltvorgangstransienten beseitigt, und der
Schaltvorgang wird viel glatter und komfortabler für den
Fahrer. Mit der verbesserten Akkumulatorsteuerung findet eine
idealere Drucksteuerung für sowohl Aufwärtsschaltvorgang als
auch Abwärtsschaltvorgang statt, und dies hält die Steuerung
während des ganzen erforderlichen Zeitintervalls aufrecht,
welches notwendig ist, um den Schaltvorgang oder den
Verhältniswechsel zu vollenden. Dies kann die Konsistenz der
Schaltvorgangsqualität sicherstellen.