DE2050290C3 - Regelvorrichtung für den hydraulischen Leitungsdruck eines selbsttätig schaltbaren Wechselgetriebes von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs i.

Die Einstellung der verschiedenen Gänge eines selbsttätig schaltbaren Wechselgetriebes erfolgt durch tine Mehrzahl von Reibungskupplungen und Brem- *en, die mit dem hydraulischen Leitungsdruck beaufschlagt werden. Von diesem hydraulischen Leitungsdruck hängt somit die Größe des von diesem Reibungskupplungen und Bremsen übertragbaren Drehmoments ab. 1st diese sogenannte Drehmomentkapazität einer solchen Reibungskupplung oder Bremse auf Grund eines zu niedrigen Leitungsdrucks tu klein, kommt es zu einem Schlüpfen der zu koppelnden Glieder, so daß sich die Umschaltung auf einen anderen Gang verzögert oder der Motor durchdreht. Ist dagegen die Drehmomentkapazität zu groß, fassen die Reibungskupplungen und Bremsen augenblicklich, so daß sich ein Schaltruck ergibt. Der Leitungsdrucksoll also stets eine solche Höhe haben, daß es weder zu einem stark verzögerten Umschalten oder andauernden Schlüpfen noch zu einem zu harten Einrücken der Kupplungen und Bremsen kommt.

In der USA.-Patentschrift 3 053107 ist eine hydraulische Leitungsdruck-Regelvorrichtung beschrieben, bei der ein Drosselventil ein Verstärkungsventil eines Leitungsdruck-Regelventils mit Drosseldruck beaufschlagt. Die Regelung des Leitungsdrucks allein in Abhängigkeit vom Drosseldruck und damit vom Motordrehmoment reicht jedoch nicht aus, um ihn optimal dem jeweiligen Drehmomentbedarf anzupassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Gattung zu schaffen, die den Leitungsdruck noch feiner in Abhängigkeit vom jeweiligen Drehmomentbedarf regelt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Erfindungsgemäß werden also eine mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigende Signalspannung und eine mit zunehmendem Motordrehmoment ansteigende Signalspannung zu einer Kombinationsspannung kombiniert, die beim Unterschreiten eines vorgegebenen Werts eine Leitungsdruckreduzierung bewirkt. Auf diese Weise wird eine Abhängigkeit des Leitungsdrucks von der Turbinenraddrehzahl bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit erzielt, die an die Abhängigkeit des an den Reibungselementen des Wechselgetriebes tatsächlich angreifenden Turbinenraddrehmoments von der Turbinenraddrehzahl optimal angepaßt ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 ist eine graphische Darstellung, die die Änderung des Turbinenraddrehmoments gegenüber der Turbinenraddrehzahl eines Drehmomentwandlers eines selbsttätig schaltbaren Wechselgetriebes verdeutlicht;

Fig. 2 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Regelvorrichtung;

Fig. 3 ist ein Schaltbild eines bei der Regelvorrichtung nach Fig. 2 verwendeten elektronischen Steuerkreises;

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung des durch die Regelvorrichtung gemäß den Fig. 2 und 3 erzielten Reduzierbereichs;

Fig. 5 gibt ein Beispiel eines hydraulischen Steuerkreises, der einen Teil der Regelvorrichtung nacli Fig. 2 bildet;

Fig. 6 ist eine graphische Darstellung der erfindungsgemäß erzielbaren Leitungsdrücke.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, variiert das Turbinenrad drehmoment eines Drehmomentwandlers in Abhän gigkeit von der Turbinenraddrehzahl. Die Kurve / gibt den Verlauf des Turbinenraddrehmoments de: Drehmomentwandlers bei niedrigerem Motordreh moment an, wobei C₁ und C₂ die jeweiligen Kupp lungspunkte des Drehmomentwandlers anzeigen. Fu einen weichen Eingriff der Reibungselemente soll de Leitungsdruck im wesentlichen proportional zun Turbinenraddrehmoment des Drehmomentwandler gesteuert werden. Dazu wird elektronisch in Abhän

»igkeit von einer Änderung der Turbinenraddrehzahl oder der Fahrzeuggeschwindigkeit ein Reduziersignal erzeugt. Das Reduziersignal wird dann an ein Leitungsdruck-Regelventil des hydraulischen Steuerlcreises angelegt, um eine Reduzierung des Leitungsdrucks und dadurch ein weiches Schalten zwischen den Gängen zu erreichen.

Eine entsprechende Regelvorrichtung ist schematisch in Fig. 2 gezeigt. Das Wechselgetriebe 10 ist über eine nicht gezeigte Antriebswelle mit einem Antriebsmotor, zum Beispiel einer Brennkraftmaschine 11, verbunden und besitzt eine Abtriebswelle 12, die über geeignete Einrichtungen mit den nicht gezeigten Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs in Verbindung steht.

Die mit 13 bezeichnete Regelvorrichtung besitzt einen Fahrzeuggeschwindigkeitsgeber 14 zum elektronischen Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Drehzahl der Abtriebswelle 12 und zum Erzeugen einer entsprechenden Signalspannung. Der elektronijche Fahrzeuggeschwindigkeitsgeber 14 kann beliebig aufgebaut sein und liefert eine negative Signalspannung, deren Größe mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt. Die von dem Fahrzeuggetchwindigkeitsgeber 14 erzeugte Signalspannur.g wird über eine Leitung 15 an einen elektronischen Steuerkreis 16 angelegt, in welchem sie für die elektronische Erzeugung eines Reduziersignals verwendet wird. An den elektronischen Steuerkreis 16 ist ferner ein Motordrehmomentgeber 17 angeschlossen, der das Motordrehmoment erfaßt und eine diesem entsprechende Signalspannung erzeugt. Der elektronische Motordrehmomentgeber 17 kann beliebig aufgebaut sein und erzeugt eine negative Signalspannung, deren -Größe mit steigendem Motordrehmoment zunimmt. Das Motordrehmoment kann dadurch erfaßt werden, daß der Ansaugleitungsdruck oder die Gaspedalstellung ermittelt wird. Die von dem Motordrehmomentgeber 17 erzeugte Signalspannung gelangt über eine Leitung 18 in den elektronischen Steuerkreis 16. Dieser spricht auf die Fahrzeugsgeschwindigkeits-Signalspannung und die Motordrehmoment-Signalspannung an und steht ausgangsseitig über eine Leitung 19 mit einer Solenoideinheit 20 in Verbindung. In Abhängigkeit von den beiden Signalspannungen wird die Solenoideinheit 20 erregt oder bleibt entregt, wobei bei deren Entregung, wenn der Steuerkreis 16 also ein Nullsignal abgibt, eine Reduzierung des Leitungsdrucks des hydraulischen Steuerkreises 21 erfolgt. Das selbsttätig schaltbare Wechselgetriebe wird also durch den hydraulischen Steuerkreis 21 derart gesteuert, daß ein weiches Einrücken der Getriebegänge gewährleistet ist.

Die Fig. 3 gibt ein Beispiel für den elektronischen Steuerkreis 16, der eine Schmitt-Triggerschaltung aufweist. Die Signalspannung V_c, die über die Leitung 15 von dem Fahrzeuggeschwindigkeitsgeber 14 geliefert wird, wird über einen Widerstand 22 an einen Knoten 23 angelegt, der zugleich von dem Motordrehmomentgeber 17 über die Leitung 18 und einen Widerstand 24 mit der Signalspannung V, eingespeist wird. Die Größe der Signalspannung I', wachst mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit, während die Größe der Signalspannung V₁ mit ansteigendem Motordrehmoment zunimmt. Der Knoten 23 ist über eine Leitung 25 mit der Basis eines Transistors 26 verbunden. Der Kollektor des Transistors 26 ist über einen Widerstand 27 an eine Zuleitung 28 angeschlossen.

die eine konstante Spannung von z. B. 10 Volt liefert. Der Emitter des Transistors 26 ist geerdet. Eine Diode 29 ist zwischen dem Emitter und der Basis des Transistors 26 eingeschaltet, um den Transistor vor einem Überstrom zu schützen. Der Kollektor des Transistors 26 ist zugleich über einen Widerstand 30 mit der Basis eines Transistors 31 verbunden. Die Basis des Transistors 31 ist über einen Widerstand 32 geerdet, während der Kollektor über einen Widerstand 33 an der

ίο Zuleitung 28 angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors 31 ist geerdet, während dessen Kollektor über einen Widerstand 34 mit der Leitung 25 in Verbindung steht und zugleich an die Basis eines Transistors 35 angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors 35 ist über einen Widerstand 36 an die Leitung 28 angeschlossen, während sein Emitter an der Basis eines Transistors 37 liegt. Der Kollektor des Transistors 37 ist über einen Widerstand 38 an die Zuleitung 28 angeschlossen, während sein Emitter mit der Basis eines Transistors 39 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 39 ist mit der Zuleitung 28 über eine Diode 40 verbunden, die einen unzulässig hohen Stromfluß durch den Transistor 39 verhindert. Ein zwischen der Diode 40 und dem Kollektor des, Transistors 39 liegender Knoten 41 ist an eine Leitung 42 angeschlossen. Die Leitungen 28 und 42 sind an Leitungen 28a und 42a angeschlossen, die zu der nicht gezeigten Solenoideinheit 20 führen.

Wenn die an dem Knoten 23 anliegende Kombinationsspannungeinen vorbestimmten Wert überschreitet, wird der Transistor 26 leitend, wodurch auch die Transistoren 31, 35, 37 und 39 leitend werden. Damit fließt ein Strom von der Einspeisung zu den Leitungen 28a und 42a, die zu der Spule der Solenoideinheit 20 führen, wodurch diese betätigt wird, was einen Anstieg des Leitungsdrucks zur Folge hat. Fällt andererseits die an dem Knoten 23 anliegende Kombinationsspannung unter einen vorbestimmten Wert ab, sperrt der Transistor 26, wodurch auch die übrigen Transistören bis zum Transistor 39 sperren, so daß die Solenoideinheit 20 entregt wird, bzw. ein Nullsignal empfängt, was zu einer Reduzierung des Leitungsdrucks führt. Es ist zu bemerken, daß die an dem Knoten 23 anliegende Spannung mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit und mit abnehmendem Motordrehmoment sinkt.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel für den Bereich, in dem die Solenoideinheit 20 unerregt gehalten wird, d. h. mit einem Nullsignal eingespeist wird. Dieser Bereich wird im folgenden als Reduzierbereich bezeichnet. Fig. 5 zeigt im einzelnen den hydraulischen Steuerkreis 21, der durch den elektronischen Steuerkreis 16 gesteuert wird, um das Reduzieren des Leitungsdrucks zu bewirken. Der hydraulische Steuerkreis 21 besitzt

_5S eine Ölpumpe 50, ein Leitungsdruck-Regelventil 51. ein Verstärkerventil 52, ein Drosselventil 53 und eine Auslaßdüse 54, die durch die Solenoideinheit 20 gesteuert wird.

Die Ölpumpe 50 liefert Druckflüssigkeit aus einen

hu Sumpf 55 in eine Druckleitung 56. Die Druckleitung 56 ist an das Leitungsdruck-Regelventil 51 ange schlossen, d;is wiederum über eine Zweigleitung 56i an nicht dargestellte Steuer- oder Scrvoeinrichtunger fur das Betätigen der Reibungskupplungen und Rei (S₅ bungsbremsen angeschlossen ist, um das Umschaltet zwischen den Gängen des Wechselgetriebes zu bewir ken.

Das LeiUingsdruck-Regelventil 51 regelt dei

Druck in der Druckleitung 56 und besitzt einen verschiebbaren Ventilschieber mit mehreren im Abstand stehenden Schultern 58,59,60 und 61. Das Leitungsdruck-Regelventil 51 besitzt öffnungen 62 bis 67. Die öffnung 62 steht mit der Auslaßdüse 54 in Verbindung. Die Öffnung 63 mit einer darin vorgesehenen Drosselstelle 63a steht mit der Druckleitung 56 in Verbindung, mit der auch die öffnungen 64 und 65 verbunden sind. Die öffnung 67 ist eine Abflußöffnung, durch die Überschußflüssigkeit zum Vermindern des Leitungsdrucks aus der Druckleitung 56 abgezogen wird. Eine Feder 68 dient dazu, den Ventilschieber 57 des Leitungsdruck-Regelventils 51 in der Zeichnung nach oben zu bewegen. Ferner steht das Leitungsdruck-Regelventil 51 mit dem Verstärkerventil 52 in Wirkungsverbindung.

Das Verstärkerventil 52 besitzt einen verschiebbaren Ventilschieber 69 mit auf Abstand stehenden Schultern 70 und 71. Auf dem Ventilschieber 69 sitzt eine Stoßstange 72, die mit der Schulter 61 des Leitungsdruck-Regelventils 51 zusammenwirkt, um den Leitungsdruck in der Druckleitung 56 zu erhöhen. Der Ventilschieber 69 sitzt verschiebbar in einer Buchse 73, die eine öffnung 74 hat, welche mit einer Zweigleitung 75a einer Leitung 75 in Verbindung steht, die ihrerseits mit dem Drosselventil 53 verbunden ist.

Das Drosselventil 53 besitzt einen verschiebbaren Ventilschieber 76 mit einer Bohrung 77. Es besitzt mehrere öffnungen 78,79 und 80, von denen die öffnung 78 eine Abflußöffnung ist. Die öffnung 79 steht mit der Leitung 75 und die Öffnung 80 mit einer Zweigleitung 56b in Verbindung, die an die Zweigleitung 56a angeschlossen ist. Der Ventilschieber 76 hat im Abstand stehende Schultern 81 und 82. An der Schulter 82 sitzt eine Stoßstange 83 eines Druckfühlers 84, der mit der nicht dargestellten Ansaugleitung des Motors verbunden ist. Der Druckfühler 84 arbeitet in Abhängigkeit von der Änderung des Ansaugleitungsdrucks des Motors, wobei sich die Stoßstange 83 mit zunehmendem Ansaugleitungsdruck des Motors in Richtung auf die Ventilschulter 82 bewegt. Damit spannt die Stoßstange 83 den Ventilschieber 76 in der Zeichnung nach unten vor.

Der Flüssigkeitsdruck in der öffnung 79 herrscht in der nicht bezeichneten Flüssigkeitskammer des Drosselventils 53 und wirkt auf das in der Zeichnung untere Ende der Ventilschulter 81 ein. Hierdurch wird der Flüssigkeitsdruck auf einen Wert moduliert, der durch die Kraft bestimmt wird, die auf die Ventilschulter 82 wirkt. Dementsprechend steigt der Flüssigkeitsdruck in der Leitung 75 an, wenn die Drosselklappe des Motors voll geöffnet ist, und fällt ab, wenn die Drosselklappe nur etwas geöffnet ist, d. h. wenn der Ansaugleitungsdruck relativ niedrig ist. Der Flüssigkeitsdruck in der öffnung 79 spricht also auf den Ansaugleitungsdruck des Motors an und wird für das Variieren des Leitungsdrucks verwendet. Dieser Flüssigkeitsdruck wird im folgenden als Drosseldruck bezeichnet.

Der Drosseldruck in der Leitung 75 wird zu der öffnung 74 des Verstärkerventils 52 geleitet und wirkt dort auf die Schulter 71 ein, um den Ventilschieber 69 in der Zeichnung nach oben zu bewegen. Hierdurch wird der Ventilschieber 57 des Leitungsdruck-Regelventils 51 nach oben bewegt, so daß die Verbindung zwischen den öffnungen 64 und 66 und die Verbindung zwischen den Öffnungen 65 und 67 gesperrt wird. Dadurch wird der Leitungsdruck in der Druckleitung 56 erhöht. Steigt der Ansaugleitungsdruck an. wird somit der Leitungsdruck am Lcitungsdruck-Regelvcntil 51 entsprechend erhöht. Dadurch wird die für die Reibungselementc benötigte Drehmomcntkapazität sichergestellt. Entsprechend nimmt der Leitungsdruck mit abnehmendem Drosseldruck ab.

Zur Änderung der Drehmomentkapazität der Reibungselemente ist es erforderlich, bei ansteigender Fahrzeuggeschwindigkeit eine Reduzierung des Lci-

;o tungsdrucks herbeizuführen, wie es zuvor erörtert wurde. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß der Drehmomentwandler bei ansteigender Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem reduzierten Drehmomentverhältnis arbeitet. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht wird, ist es erwünscht, daß das von dem Drehmomentwandler gelieferte Drehmoment reduziert wird, da dann das Drehmomentverhältnis selbst vermindert wird. Eine erwünschte Reduzierung des Leitungsdrucks wird durch den Einsatz der Auslaßdüse 54 bewirkt.

Die Auslaßdüse 54steht mit einer Flüssigkeitskammer 86 in Verbindung, die ihrerseits über eine Drosselstelle 85 in der Zweigleitung TSb mit dem Drosseldruck beaufschlagt wird. Der Querschnitt der Auslaßdüse 54 ist größer als der der Drosselstelle 85. so daß der Flüssigkeitsdruck in der Flüssigkeitskammer 86 niedriger als der Drosseldruck in der Leitung 75 ist. Die Auslaßdüse 54 wird von der Solenoideinheit 20 betätigt.

Die Solenoideinheit 20 besitzt eine Spule 87, einen Kolben 88, der als Anker und als Tauchkolben wirkt, sowie eine Feder 89 für das Vorspannen des Kolbens 88 in Richtung auf die Auslaßdüse 54. Die Solenoideinheit 20 ist so angeordnet, daß der Kolben 88 die Auslaßdüse 54 schließt, wenn das Fahrzeug relativ schnell fährt. Die Solenoideinheit 20 wird dann unerregt gehalten, so daß der Energieverlust niedrig bleibt. Wenn beim Einsatz der Solenoideinheit 20 die Spule 87 erregt wird, wird der Kolben 88 gegen die Kraft der Feder 89 zurückgezogen, so daß die Auslaßdüse 54 geöffnet wird. Die in der Flüssigkeitskammer 86 befindliche Flüssigkeit wird dann durch die Auslaßdüsc 54 abgeführt. Dadurch gibt der Flüssigkeitsdruck in der Zweigleitung 75c der Kraft der Feder 68 des Leitungsdruck-Regelventils 51 nach. In diesem Fall geht der Drosseldruck durch die Öffnung 74 de? Verstärkerventils 52. Der Drosseldruck wirkt dann auf die Schulter 71, um die Stange 72 nach oben zu bewegen. Hierdurch wird der Ventilschieber 57 nach oben be» cgt und unterbindet die Verbindungen zwischen den öffnungen 64 und 66 sowie zwischen der Öffnungen 65 und 67. Damit steigt der Leitungsdruck in der Druckleitung 56 an, wenn das Fahrzeug mil einer relativ niedrigen Geschwindigkeit fährt. Wird nun die Solenoideinheit 20 entregt, bzw. mil einem Nullsignal beaufschlagt, schiebt die Feder 8S den Kolben 88 vor und schließt damit die Auslaßdüsc 54. Bei geschlossener Auslaßdüse 54 wird in der Flüs sigkeitskammer 86 ein Staudruck aufgebaut. Diesel Staudruck gelangt über die Zweigleitung 75 c zu dei öffnung 62 und wirkt auf die Schulter 58 des Lei tungsdruck-Regelventils 51. Hierdurch bewirkt siel der Ventilschieber 57 gegen die Kraft der Feder 61 nach unten, so daß die Verbindungen zwischen der öffnungen 64 und 66 und zwischen den öffnunger

65 und 67 hergestellt werden. Die Flüssigkeit in de Druckleitung 56 wird nun durch die Abflußöffnungen

66 und 67 abgeführt, was eine Reduzierung des ai

len Reibungselementen wirksamen Leitungsdrucks ledeutet. Die Reibungselemente werden also bei höicrcn Fahrzeuggeschwindigkeiten weicher betätigt. AObci unerwünschte Stöße vermieden werden.

In Fig. 6 ist die Änderung des Leitungsdrucks gezeigt, die als Ergebnisse des Einsatzes der Solenoideinheit 20 und der Auslaßdüse 54 erhalten wird. Die Kurven D. E und F geben den Leitungsdruck bei hohem, mittlerem und niedrigem Motordrehmoment wieder. Je höher das Motordrehmoment ist. desto größer ist die Verschiebung des Reduzierpunkts in Richtung auf eine höhere Turbinenraddrehzahl, bei dereine gewünschte Reduzierung des Leitungsdrucks erfolgt. Hat das Molordrehmoment ein Minimum en reicht, ist der Drosseldruck nahezu Null, so daß keine Reduzierungbewirkt wird, was durch die gerade Linie /·" dargestellt ist.

Da die Solenoideinheil 20 im Reduzierbereich gemäß Fig. 4 mit einem Nullsignal beaufschlagt wird, also unerregt bleibt, wird der durch sie verursachte

[o Energieverlusi unter normalen Fahrbedingungen des Fahrzeugs minimal gehalten.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

409 651

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Regelvorrichtung für den hydraulischen Leitungsdruck eines selbsttätig schaltbaren Wechselgetriebes von Kraftfahrzeugen, gekennzeichnet durch einen elektronischen Steuerkreis (16), der eine erste, mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigende Signalspannung von einem Fahrzeuggeschwindigkeitsgeber (14) mit einer zweiten, mit zunehmendem Motordrehmoment ansteigenden Signalspannung von einem Motordrehmomentgeber (17) zu einer Kombinationgsspannung kombiniert und beim Unterschreiten eines vorgegebenen Werts dieser Kombinationsspannung ein Ausgangssignal an eine Betätigungseinrichtung (20) einer verschließbaren Auslaßdüse (54) abgibt, die auf dieses Ausgangssignal hinein Leitungsdruck-Regelventil (51) derart mit Drosseldruck aus einem Drosselventil (53) beaufschlagt, daß der Leitungsdruck reduziert wird.

2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßdüse (54) beim Unterschreiten eines vorgegebenen Wertes der Kombinationsspannung auf Grund eines Nullsignals als Ausgangssignal des Steuerkreises (16) an die Betätigungseinrichtung (20) zur Erzeugung eines im reduzierenden Sinne auf das Leitungsdruck-Regelventil (51) einwirkenden Staudrucks aus dem Drosselventil (53) geschlossen wird.

3. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßdüse (54) mit einem in Verschlußrichtung durch ein Federelement (89) vorgespannten Kolben (88) einer Solenoideinheit als Betätigungseinrichtung (20) in geöffneten oder geschlossenen Zustand bringbar ist, und daß das Drosselventil (53) vom Ansaugleitungsdruck des Motors steuerbar ist.

4. Regelvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Steuerkreis eine Schmitt-Trigger-Schaltung aus einem ersten (26) und einem zweiten Transistor (31) enthält und die Basis des ersten Transistors über jeweils einen Widerstand (22 bzw. 24) mit dem Geschwindigkeitsgeber (14) bzw. mit dem Motordrehmomentgeber (17) verbunden ist.