DE3542956C2 - Steuervorrichtung für ein automatisches Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für ein automatisches Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Steuervorrichtung ist beispielsweise aus der DE-AS 24 49 382 bekannt. Dort ist eine rein hydraulische Steuervorrichtung ge­ zeigt, bei der die von der Feder belastete Wirkfläche des Steuerkolbens des Hauptdrucksteuerventils mit einem im wesentlichen in seiner Höhe begrenzten Einstelldruck beaufschlagt ist, der von einem Druckbegrenzungsventil geliefert wird. Eine dieser ersten Wirkfläche ent­ gegengerichtete 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.

Daneben ist aus der DE-OS 21 19 018 ein elektrisch betätigbares Schaltventil bekannt, mit dem der Druck an einer Steuerfläche, die einer federbelasteten Wirkfläche an einem Hauptdrucksteuerventil gegenüber liegt, in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Kraftfahrzeuges beeinflußbar ist. Außerdem ist aus der DE-AS 20 61 470 bekannt, zur Ansteuerung von gattungsgemäßen Hauptdrucksteuerventilen stufenlos regelbare elektrische Steuerventile zu nutzen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, eine Steuer­ vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art zu schaf­ fen, mit deren Hilfe auf möglichst einfache und elegante Weise eine will­ kürliche, stufenlose Hauptdruckbeeinflussung in weiten Grenzen möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentan­ spruchs 1. Dadurch, daß die zweite Wirkfläche des Steuerkolbens des Haupt­ drucksteuerventils und gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auch eine der Federkraft entgegengerichtete Wirkfläche des Steuerkolbens des Druckbegrenzungsventils mit einem von einem elektrischen Steuerventil gelie­ ferten, in Abhängigkeit vom Betriebszustand stufenlos veränderlichen Steuer­ druck beaufschlagt wird, ist es möglich, den Hauptdruck in weiten Grenzen in Abhängigkeit von der Veränderung des Betriebszustandes der Antriebsan­ ordnung zu beeinflussen und so den zur Betätigung der Schaltglieder vorge­ sehenen 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.

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 geliefer­ ten, durch eine Hauptdruckleitung 11 zugeführten Druckmittels zur Betäti­ gung der hier nicht dargestellten Schaltglieder, wie Kupplungen und Bremsen, sowie für die Versorgung des hier ebenfalls nicht gezeigten Drehmomentwand­ lers 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 Steuer­ ventil, sowie die zwischen diesen Ventilen angeordneten Druckmittelleitungen in einer Gehäuseplatte 4 der Getriebesteuerung angebracht.

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 p_H, der die in der Zeichnung mit 8a bezeichnete Ringfläche an der linken Stirnseite des Kolbenbundes 8 belastet. In gleicher Richtung wie dieser Hauptdruck p_H wirkt ein über eine Leitung 19 zugeführter Druck, der auf der in der Zeichnung mit 9a be­ zeichneten 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 Rückwärts­ fahrbereich ist diese Druckleitung 19 dagegen entlastet, führt also Atmos­ phärendruck.

An der linken endseitigen Stirnfläche 10a des Kolbenbundes 10 des Steuer­ kolbens 5 herrscht ein mit p₁₈ bezeichneter Steuerdruck, der über eine Druck­ mittelleitung 18 von dem elektrischen Steuerventil 3 zugeführt wird.

In Abhängigkeit von der Höhe der an den einzelnen Wirkflächen des Steuerkol­ bens 5 des Hauptdrucksteuerventils 1 angreifenden Drücke steuert die mit 6a bezeichnete Steuerkante des Kolbenbundes 6 die Höhe des Hauptdruckes p_H, indem diese Steuerkante die Verbindung der Hauptdruckleitung 11 mit einer zur Atmosphäre bzw. dem Pumpensaugraum führenden Auslaßleitung 13 mehr oder weniger öffnet bzw. verschließt.

Das insgesamt mit 2 bezeichnete Druckbegrenzungsventil besitzt einen Steuer­ kolben 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 Einstell­ druck der Druckleitung 17 beaufschlagt ist. An der linken endseitigen Stirn­ fläche 24a des Kolbenbundes 24 schließlich wirkt der über eine Zweigleitung 18a aus der Druckleitung 18 zugeführte Steuerdruck p₁₈, der von dem elektri­ schen Steuerventil 3 erzeugt wird.

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 Druck­ leitung 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.

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 Druckbegrenzungsven­ til 2 gelieferten Einstelldruck (p₁₇) verändert werden kann.

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 abhän­ gig von der Fahrgeschwindigkeit und/oder von der geodätischen Höhe des Fahrzeugs sein kann, liefert das Druckbegrenzungsventil 2 einen mit Ein­ stelldruck bezeichneten Druck, der aus dem über die Leitung 14 vom Haupt­ drucksteuerventil 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 ent­ gegenwirkt. 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.

Es zeigt sich also, daß der Einstelldruck p₁₇, der an der rechten Stirn­ seite des Steuerkolbens des Hauptdrucksteuerventils 1 wirkt, gerade in ent­ gegengesetzter Richtung wie der Steuerdruck p₁₈ verändert wird, der an der linken Stirnseite des Steuerkolbens 5 des Hauptdrucksteuerventils 1 ansteht. Auf diese Weise wirkt sich also eine Veränderung des Steuerdrucks besonders stark auf eine Veränderung des Hauptdruckes aus. Während eine Erhöhung nur des Steuerdruckes p₁₈ schon zu einer gewissen Reduzierung des Hauptdruckes führt, da durch diesen auf der Wirkfläche 10a 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 Auslaß­ leitung 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 p₁₈ und eine gleichzeitige Erhöhung des Einstelldruckes p₁₇ eine besonders große Anhebung des Hauptdruckes er­ reicht, da durch diese Druckeinflüsse der Steuerkolben 5 des Hauptdrucksteu­ erschiebers 1 in der Zeichnung nach links zur zunehmenden Absperrung der Verbindung der Hauptdruckleitung 11 mit der Auslaßleitung 13 verstellt wird. Die Verschiebung des Steuerkolbens 5 des Hauptdrucksteuerventils erfolgt natürlich nur immer jeweils so lange, bis der sich damit einstellende geänder­ te 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.

Das Elektromagnetventil 3 wird nun zweckmäßigerweise in umgekehrter Abhän­ gigkeit 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 Steuer­ druck 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 Vollgas­ stellung schwankt, ergibt sich daraus eine Änderung des Hauptdruckes zwi­ schen 4 und 14 bar absolut in den Vorwärtsfahrbereichen und zwischen etwa 8 und 28 bar in dem Rückwärtsfahrbereich.

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.

Schließlich ist die Anordnung so getroffen, daß bei Ausfall des das elektri­ sche Steuerventil 3 beaufschlagenden Stromes der Steuerdruck p₁₈ auf den Atmosphärendruck abfällt, der Hauptdruck also auf seinen höchsten Wert ein­ gestellt wird, in dem das Getriebe voll funktionsfähig bleibt und auch höchste Drehmomente noch übertragen werden können.

Claims (4)

1. Steuervorrichtung für ein automatisches Kraftfahrzeug-Wechsel­ getriebe,
mit einem Hauptdrucksteuerventil (1) zur Steuerung eines be­ triebszustandsabhängigen Hauptdruckes für die Betätigung von Schaltgliedern des Wechselgetriebes,
bei der der Steuerkolben (5) des Hauptdrucksteuerventils (1) wenigstens eine der ersten Wirkfläche (8b) entgegengerichtete zweite Wirkfläche (10a) aufweist, die mit einem betriebs­ zustandsabhängigen und stufenlos veränderlichen Steuerdruck (p₁₈) beaufschlagbar ist, der von einem stufenlos verstellba­ ren elektrischen Schaltventil (3) geliefert wird,
mit einem Druckbegrenzungsventil (2), das einen Steuerkolben (20) umfaßt,
das einen in der Höhe begrenzten Einstelldruck (p₁₇) zur Be­ aufschlagung einer ersten, von einer Feder (16) belasteten Wirkfläche (8b) des Steuerkolbens (5) des Hauptdrucksteuerven­ tils (1) liefert,
und bei dem der Steuerkolben (20) des Druckbegrenzungsventils (2) eine von dem Einstelldruck (p₁₇) beaufschlagten, der Wir­ kung einer Feder (27) entgegengerichteten Wirkfläche (24a) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkfläche (24a) des Steuerkolbens (20) des Druckbe­ grenzungsventils (2) zur Veränderung des Einstelldruckes (p₁₇) mit dem Steuerdruck (p₁₈) beaufschlagt wird, mit dem das stu­ fenlos elektrisch verstellbare Steuerventil (3) auch die Wirk­ fläche (10a) des Steuerkolbens (5) des Hauptdrucksteuerventils (1) versorgt.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck (p₁₈) in umgekehrter Abhängigkeit von der Belastung des Kraftfahrzeug-Antriebsmotors veränderlich ist.

3. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Steuerdruck (p₁₈) in direkter Abhängigkeit von der geodä­ tischen Höhe des Kraftfahrzeugs veränderlich ist.

4. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Steuerventil durch ein den Druckmittelaustritt aus der Steuerdruckleitung (18) stufenlos steuerndes Elektromagnetventil (3) gebildet ist.