DE2137160A1 - Hydraulische steuervorrichtung zum selbsttaetigen umschalten eines umlaufgetriebes, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

VOLKSWAGEIiWERK Aktiengesellschaft

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Hydraulische Steuervorrichtung zum selbsttätigen Umschalten eines Umlaufgetriebes, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuervorrichtung zum selbsttätigen Umschalten eines mit einem hydrodynamischen Vorschaltglied, beispielsweise einem Drehmomentwandler, versehenen Umlaufgetriebes, insbesondere für Kraftfährzeuge, mit einer dem höheren Gang zugeordneten Kupplung, einer dem niedrigeren Gang zugeordneten Bremse, deren beidseitig beaufschlagbarer Bremskolben, an der Anlegeseite den Servodruck über eine eine Druckminderung des hydraulischen Mediums hervorrufende Einrichtung erhält, und einem Schaltschieber, der in Abhängigkeit von der Schalt st ellung, die durch von der Fahrgeschwindigkeit und der Belastung des Fahrzeugmotors herrührende Steuerdrücke bestimmt.ist, die von der Anlegeseite des Kupplungskolbens und der Löseseite des Bremskolbens kommenden, -Servodruck führenden L_eitui@9abeim Zurückschalten an die Atmosphäre legt.

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Eine derartige Vorrichtung ist bei dem Automatikgetriebe des Volkswagens 16OO bereits bekannt und mit Erfolg benutzt. Sie schaltet den 2. und den 3. (direkten) Gang des Getriebes, inaeirt sie beim Hochschalten die Löseseite des Bremskolbens der Bremse für den zweiten Gang und den Kolben der Direktkupplung mit Servodruck beschickt. Beim Zurückschalten, woraxif der Bezug der Erfindung gerichtet ist, spielt sich der Vorgang umgekehrt ab. Jetzt entlastet der Schalt schieber den Kolben der Direktkupplung und die Lose-Seite des Bremskolbens der Bremse für den zweiten Gang, so daß die 2. Gangbrewee infolge des an der Anlegeseite < ψ des Bremskolbens bereits anstehenden Servodruckes anziehen kann. Das geschieht mit Verzögerung, damit sich der Motor inzwischen auf die erforderliche Drehzahl hochdrehen kann. Die Verzögerungseinrichtung besteht aus einer Düse kleineren Durchraessersund einer¹ Düse größeren Durchmessers, die in der für das Anziehen der 2. Gangbremse vorgesehenen Leitung parallel zueinander geschaltet sind, und einem Steuerschieber in dem Leitungsstx*ang der großen Düse. Der Kolben des Steuerschiebers nimmt geschwindigkeitsabhängig zwei Endstellungen ein und leitet dementsprechend das hydraulische Mittel entweder nur über die kleine oder zusätzlich: auch über die große Düse, so daß die Bremse mit größerer oder mit kleinerer Verzögerung anzieht. Diese Steuerung· arbeitet in zwei Geschwindigkeitspunkten. Es gibt auch Einrichtungen, die in ähnlicher Weise für drei Geschwindigkeitspunkte ausgelegt sind.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, das eingangs genannte Steuersystem im Einblick auf die geschwindigkeitsabhängigen Übergänge von einem höheren Gang in einen niedrigeren Gang weiter zu verfeinern, d.h. die Übergänge stufenlos zu machen.

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Beim Umschalten von einem höheren in einen niedrigeren Gang, z.B. vom 3. in den 2. Gang, muß die Motordrehzahl entsprechend dem Gangübersetsungssprung von einer niedrigeren auf eine höhere Drehzahl wechseln.

Der absolute Drehzahlsprung ist bei niedriger Fahrgeschwin-^ digkeit kleiner als bei hoher Fahrgeschwindigkeit. Das bedeutet, daß die Zeit, die der Motor benötigt, um auf die · entsprechende Drehzahl hochzulaufen, je nach Fahrgeschwindigkeit unterschiedlich lang ist.

. Beim Herunterschalten wird Dei der eingangs genannten Vorrichtung die Kupplung gelöst und die Bremse angezogen. Wird die Bremse zu früh angezogen, so wird der Motor durch die Wagenmasse beschleunigt, und es gibt einen Yerzögerungs-Schaltstoß. Wird die Bremse zu spät angelegt, so dreht sich der Motor zunächst über die Synchrondrehzahl hinaus' und wird durch die zufassende Bremse auf die richtige Drehzahl heruntergedrückt. Hierbei gibt es einen Beschleunigungsstoß. Die richtige Zeitspanne zwischen Lösen der Kupplung und Anziehen der Bremse ist die, die der Motor zur Eigenbeschleu-· nigung benötigt. Diese Zeitspanne wird bei dem Stand der Technik, wie vorstehend bereits erwähnt, durch unterschiedlich schnelles Füllen des Betätigungszylinders der Bremse an der Anlegeseite fahrgeschwindigkeitsabhängig gesteuert.

Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß nur in der Kupplungsleitung Abfallverzögerung des Servodruckes hervorgerufen wird mittels eines zu der Kupplung parallel geschalteten Druckspeichers, der den Servodruck so lange in der Kupplungsleitung aufrechterhält, bis er sich anfangs über eine Drossel und anschließend über eine in stufenloser Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs freige-

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gebene Bypassleitung entleert, und daß die der Bremse zugeordnete ,Druckminderungseinrichtting aus nur einer Drossel "besteht. Die Erfindung ermöglicht ein vollkommen weiches Umschalten des Getriebes in den niedrigeren Gang in dem Geschwindigkeitsbereich, in dem sich die Geschwindigkeiten zweier benachbarter Gänge überlappen, indem die Anlegezeit der Bremse konstant gelassen und der Zeitpunkt des Lösens der Kupplung innerhalb der Breissanlegezeit fahr geschwindigkeitsabhängig stufenlos Terschoben wird.

Zweckmäßig verläuft die Bypassleitung, die die in der Kupplungsleitung befindliche Drossel überbrückt, durch einen Steuerschieber, der in automatischen Getrieben allgemein gebräuchlich ist und daher verhältnismäßig preiswert beschafft, werden kann. Dabei» ist der Steuerschieber derart ausgebildet, daß vorteilhaft das anfangs von dem Druckspeicher zurückstömende Medium die Drossel durchfließt uiid zu gleich statischen Druck auf die eine Seite des Kolbens des Steuerschiebers axisübt und diesen dadurch gegen eine an der anderen Seite des Kolbens anstehende Kraft einer Feder und den von der Fahrgeschwindigkeit herrührenden Steuerdruck in der einen Endstellung hält, die dem Schließen der Bypassleitung entspricht. In der anderen Endstellung des Kolbens werden zweckmäßig die Zu- und Abgänge der Bypassleitung an dem Steuerschieber durch einen Absatz des Kolbens überbrückt.

Um dei Servodruck in der Kupplungsleitung_s nachdem diese beim Zurückschalten bereits an die Atmosphäre gelegt worden ist, mit einfachen und billigen Mittelnweiter aufrechtzuerhalten, ist vorteilhaft der Druckspeicher als ein Zylinder mit einem schwimmend gelagerten Kolben ausgebildet, der an der einen Seite während der Getriebefunktion Servodruck erhält und an der anderen Seite ebenfalls mit Servodruck be-

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- 5 aufschlagbar und mit einer Feder vorgespannt ist.

Um eine Kupplungsfunktion mit möglichst wenigen Betätigungsorganen zu erreichen, ist die Kupplung in der Lösestellung zweckoäßig durch Federn gehalten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielß näher . erläutert.

Es zeigt

Figur 1 ein Diagramm, bei dem die Drücke in den Leitungen, die zu der Anlegeseite des Bremskolbens bzw. des Kupplungskolbens eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebes führen, über die Zeit aufgetragen sind;

Figur 2 ein Diagramm, aus dem die Drehzahländerungen des Motors während der Druckänderungen in den Leitungen ersichtlich sind und

Figur 5 eine Schaltungsanordnung für die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Umschalten eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebes zwischen dem 2. und dem 3· Gang.

Im 5· Gang hält der Servodruck die dem 3· Gang zugeordnete Kupplung geschlossen und die dem 2. Gang zugeordnete Bremse gelöst. Dabei steht auch an der Anlegeseite des doppelseitig beaufschlagbaren und abgestuften Bremskolbens Servodruck an, er kann aber nicht zur Wirkung kommen, da er auf die kleinere Fläche des Kolbens lastet. Dieser Servordruck ist in Figur strichpunktiert dargestellt und mit P.., bezeichnet, während der an der Anlegeseite des Kupplungskolbens anstehende Servo-

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druck mit voller Linie dargestellt und mit P_{1 q} bezeichnet ist. Diese Drücke P₁, und P_{1 q} sind bis zum Beginn des Zurück-' Schaltens in den 2. Gang, in dem die Kupplung gelöst und die Bremse angezogen ist, bei dem Zeitpunkt t₁ gleichgroß. Bei t.. erfolgt eine plötzliche Entlastung der Löseseite des Bremskolbens, so daß derselbe durch den an der anderen Seite des Kolbens bereits anstehenden Servodruck P₁ ^ praktisch ohne Widerstand verschoben werden kann. Die Entlastung verursacht einen plötzlichen Einbruch in dem Servodruck P₁₇> und er kann erst wieder nach der vorbestimmten Beendigung des ^ S ehalt vor gange s bei t_? wieder aufbauen, wenn die Bremse gerade anzieht.

Bei t₁ wird zugleich auch die Anlegeseite des Kupplungskolbens entlastet, der Servodruck P_{1 q} fällt aber dabei nicht unbedingt sofort auf die Atmosphäre herab, sondern in kontinuierlicher Abhängigkeit von der Fahrzeuggesehwindigkeit. Wenn die Umschaltung des Getriebes bei höheren Geschwindigkeiten erfolgt, fällt P_{1 q} gleich auf die Atmosphäre, und die Kupplung löst sich sofort. Damit sind der Antriebsmotor und die Abtriebswelle des Getriebes auseinandergekuppelt. Jetzt steht die gesamte Schaltzeit t_?-t₁ zur Verfügung, damit der wohlgemerkt unter Last stehende Antriebsmotor gemäß dem P Diagramm nach Figur 2 von der Drehzahl n, des 3· Ganges auf die Drehzahl n_? des 2. Ganges hochlaufen kann.

Bei niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeiten wird zwar die Anlegeseite des Kupplungskolbens ebenfalls bei t₁ entlastet, durch eine Einrichtung jedoch verhindert, daß die Kupplungsleitung sofort drucklos wird und damit sich die Kupplung löst. Jetzt verbleibt ein abnehmender, allerdings für den Anzug der Kupplung ausreichender Druck in der Kupplungsleitung, der erst, entweicht, wenn ein Geschwindigkeitsfühler

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innerhalb der Schaltzeit tp-t.. das später bewirkt. Dies kann z.B. bei Drücken Ρ-,η» ^iq' ^¹*³- ^Γ-ιο"ι ä.h. ^^ei entsprechenden Fahrzeuggeschwindigkeiten, geschehen, wie der gestrichelte Verlauf des Diagramms gemäß Figur 1 es zeigt. Jetzt ist die Zeit, in der die Antriebs anlage auseinandergekuppelt ist, abnehmend kürzer, so daß der Motor auch nur die weniger hoehliegenden, in Figur 2 gestrichelt angedeuteten Drehzahlen nl, Πρ* und n'^M, in denen also die Energie absolut, v/eich in dem zweiten Gang zu fließen beginnen kann, erreichen kann.

Eine Schaltanordnung, deren Arbeitsweise den vorgeschriebenen Diagrammen entspricht, zeigt Figur 3 in einer Schaltphase, in der ein Sehaltschieber 1 infolge geänderter Betriebsverhältnisse von dem 3· Gang in die dem 2. Gang entsprechende Stellung bereitS₄ umgeschaltet hat, die zugehörige Kupplung 2 und die Bremse 3 ihre Bewegungen jedoch noch nicht ausgeführt haben. Der Kolben 4 cles Schaltschiebers 1 enthält in üblicher Weise an seinen beiden Enden hydraulisches Medium zugeführt, und zwar, an dem einen Ende über eine Leitung 5, die fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Druck liefert, und an dem anderen, mit einer Feder belasteten Ende über "eine Leitung 6, in der motorbelastungsabhängiger Druck herrscht. Der Kolben 4j der stufig ausgebildet ist und zwischen den Enden noch mit Leitungen 7 für die "kick down"-Schaltung verbunden ist, steuert einen Servodruckkreis, mit dem die Anpreßdrücke für die einzelnen S ehalt servomotoren für das Getriebe aufgebracht werden, indem eine Leitung 8 wahlweise mit einer eine Drossel 9 aufweisenden Zuflußleitung oder mit der Atmosphäre bei 0 verbunden wird.

Die Leitung 8 setzt sich in einer Leitung 11 fort, die zu der größeren, mit einer Feder belasteten Fläche (Löseseite) eines stufig ausgebildeten Bremskolbens 12 für die Betä-

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tigung der Bremse 3 führt. Me kleinere Fläche (Anlegeseite) des Bremskorbens 12 ist wirkungsniäßig mit einer Leitung 13 verbunden, in der ebenfalls Servodruck ansteht und eine
Drossel 14 und ein Rückschlagventil 15 angeordnet sind,
das in Funktion tritt, wenn das hydraulische Medium von dem Bremskolben 12 zurückströmt.

Aus der Leitung 8 zweigt eine Leitung 16 ab, an der jenseits der Drossel 17 bzw. eines diese überbrückenden Rückschlagventils 18 eine Kupp lungs leitung 19 anschließt, die wiederum in Leitungen 19a und 19b verzweigt.

Me Leitung 19a führt zu einem Kupplungskolben 20 der Kupplung 2, der in Richtung des Lösens unter der Kraft eina:
Feder 21 steht und zum Zusammenpressen der Kupplungslamellen bei der Herstellung einer Verbindung zwischen den zwei Kupplungsteilen bestimmt ist.

Die Leitung 19b mündet in einen Druckspeicher 22, und zwar unter dem in einem geschlossenen Zylinder 23 angeordneten Kolben 24» der von unten durch eine Feder 25 verspannt ist und auf den Kopf über eine Leitung 26 Servodruck zugeführt erhält.

™ Zwischen der Leitung 16 und der Kupplungsleitung 19 ist

eine Bypassleitung 27 vorgesehen, die die Drossel 17 und
das Rückschlagventil 18 überbrückt.'Diese Bypassleitung 27 ist mit ihren Zu- 28 und Abgängen 29 durch einen Steuerschieber JO geführt, dessen Kolben 3I zwischen den Enden einen Absatz 32 aufweist und an dem einen Ende, zu dem eine Leitung 33 mit fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigem Druck führt, mit einer Feder 34 belastet ist. Die Länge des Absatzes 32 des Kolbens ;<1 ist so bemessen, daß in der einen Endstel-

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lung des Kolbens 31» die der Feder 34 abgewandt ist, die Zu- und Abgänge 28 bzw. 2$ miteinander unmittelbar in Tea.¹-bindung stehen, in der anderen, entgegengesetzten Endstellung jedoch der Kolben 31 den Abgang 29 der Bypassleitung schließt, so daß die Flüssigkeit aus der Leitung 28 über einen Kanal 35 auf die der Feder 34 abgewandten Rückseite des Kolbens 31 fließen kann.

Die Zusammenwirkung der vorbeschriebenen Schaltorgane ist folgende:

Im 3· Gr*ng befindet sich der Kolben 4 des Schaltschiebers 1 in der linken Position (gezeichnet ist.hia? die rechte Position). Der in der Zuflußleitung 10 herrschende Servodruck hält dann über den Leitungsstrang 8, 16 und 19 die Kupplung 2 geschlossen und über den Leitungsstrang 8 und 11 die Bremse 3 gelöst. Die Umschaltung in den zweiten Gang wird durch Verschiebung des Kolbens 4 von links nach rechts durch Änderung der Steuerdrücke, in den Leitungen 5 und 6 (oder 7) eingeleitet. Damit wird die Servoleitimg 8, wie gezeichnet, an 0 gelegt. Die Löseseite (große Fläche) des Bremskolbens 12 wird sofort entlastet und dex" Bremskolben 12 durch den an der Anlegeseite (kleine Fläche) liegenden Servodruck über die Drossel I4 nach oben bewegt (Bremsanlegen). Dieser Vorgang ist nach einer vorbestimmten Zeit stets beendet. Den Druckverlauf zeigt die strichpunktiert dargestellte Linie der Figur 1.

Obwohl die Kupplungsleitung I9 über die Leitung 16 eben- " falls an der bereits an 0 gelegten Leitung 8 angeschlossen ist, wird der Servodruck in der Kupplung 2 nur langsam abgebaut, wenn die umschaltung bei höheren. Fahgeschwiidigkeiten erfolgen soll. Die Kupplung 2 löst im Augenblick des senkrechten Druckabfalles ähnlich den Linien P₁Qf P₁^

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und P."¹ der Figur 1. Gesteuert wird dieser Druckverlauf P^q mit Hilfe des Steuerschiebers 30, des Druckspeicherπ und der Drossel I7. Die Leitung 19, d.h. die Kupplung 2, wird über die Drossel 17 in Abhängigkeit der Kennung des Druckspeicher.^ 22 entlastet, bis der Druck an der Wiegefläche J6 des Steuerschiebers JO soweit abgefallen ist, daß der in der Leitung 33 herrschende fahrgeschwindigkeit !•.'»abhängige Steuerdruck zusammen mit der Eraft der Feder 34 den Kolben 31 in die rechte Position schiebt. Damit wird die Drossel 17 umgangen und der Servodruck fällt steil ab, d.h. die Kupplung 2 löst. Die Motordrehzahl η, vor der Schaltung nimmt gemäß Figur 2 die Drehzahl n* oder n*^xoder n* (oder n„) nach der Schaltung an.

Je nach Höhe des Steuerdrucks in der Leitung 33» gleich Höhe der Fahrgeschwindigkeit, wird also durch früheres oder späteres Umschalten des Steuerschiebers 30 der Wirkbereich des Druckspeichers 22 früher oder später beendet, die Kupplung gelöst und somit das Hochlaufen der Motordrehzahl bis zum Anziehen der Bremse 3 innerhalb einer stets gleichen Zeitspanne freigegeben.

Der Kolben 24 des Druckspeichers 22 wird gegen den dauernd anliegenden Servodruck in der Leitung 26 durch den Servodruck in der Leitung 19 und die Feder 25 gespannt. Spannen (Füllen) des Druckspeichers 22 geschieht während der Hochschaltung in den dritten Gang über die Leitung 8, das Rückschlagventil 18 unter Umgehung der Drossel I7 und über· den Leitungsstrang I9 und 19b. Der Kolben 24 bewegt sich jetzt nach oben, der Steuerschieber 30 schaltet durch Druckaufbau an der Wiegefläche 36 des Kolbens 3I in die gezeichnete linke Position.

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Claims (6)

1. Anspruch- e

   ί 1. hydraulische Steuervorrichtung zum selbsttätigen Umschalten eines mit einem hydrodynamischen Vorschaltglied', "beispielsweise einem Drehmomentwandler, versehenen Umlaufgetriebes> insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer dem höheren Gang zugeordneten Kupplung, einer dem niedrigeren Gang zugeordneten Bremse, deren beidseitig beaufschlagbarer Bremskolben an der Anlegeseite den Servodruck über eine eine Druckminderung des hydraulischen Mediums hervorrufende Einrichtung erhält, und einem Schaltschieber, der in Abhängigkeit von der Schalt st ellung, die durch von der Fahrgeschwindigkeit und der Belastung des FahrzeugDiotors herrührende Steuerdrücke bestimmt ist, die von der Anlegeseite des KupplungskolbeAs und der Löseseite des Bremskolbens kommenden, Servodruck führenden Leitungen beim Zurückschalten an die Atmosphäre legt, dadurch gekennzeichnet, daß nur in der Kupplungsleitung (19» 19&» 19b) Abfallverzögerung des Servodruckes hervorgerufen wird mittels eines zu der. Kupplung (2) parallel geschalteten Druckspeichers (22), der den Bervodruck so lange in der Rupplungsleitung aufrechterhält, bis er sich anfangs über eine Drossel (I7) und anschließend über eine in stufenloser Abhängigkeit von der Geschwin-

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   digkeit des Fahrzeugs freigegebene !Bypassleitung (27) entleert, und daß die der Bremse (3) zugeordnete Druck-HBnderungseinrichtung aus nur einer Drossel (I4) "besteht.
2. 2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die in der Kupplungsleitung (19) befindliche Drossel (I7) überbrückende Bypassleitung (27) durch einen Steuerschieber (30) verläuft.
3. 3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das anfangs von dem Druckspeicher (22) zurückströmende "Medium die Drossel (I7) durchfließt und zugleich statischen Druck auf die eine Seite des Kolbens (31) des Steuerschiebers (30) ausübt und diesen dadurch gegen eine an der anderen Seite des Kolbens anstehende Kraft einer Feder (34) und den von der Fahrgeschwindigkeit herrührenden Steuerdruck in der einen Endstellung hält, die dem Schließen der Bypassleitung (27) entspricht.
4. 4. Steuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3j dadurch gekennzeichnet» daß der Kolben (3I) des Steuerschiebers (30) zwischen den Enden einen Absatz (32) mit einer Länge aufweist, die in der anderen Endstellung des Kolbens die Zu- (28) und Abgänge (29) .der Bypassleitung (27) überbrückt .
5. 5. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckspeicher (22) ein Zylinder (23) mit einem schwimmend gelagerten Kolben (24) diät, der an der einen Seite während der Getriebefunktion Servodruck erhält und an der anderen Seite ebenfalls mit Servodruck beaufschlagbar und mit einer Feder (25) vorgespannt ist.

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6. 6. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung- (2) in der Lösestellung durch Federn (21) gehalten ist.

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