DE2537006C2

DE2537006C2 - Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2537006C2
Application number: DE2537006A
Authority: DE
Inventors: Helmut Ing.(Grad.) 7140 Ludwigsburg Espenschied
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-08-20
Filing date: 1975-08-20
Publication date: 1983-11-03
Also published as: DE2537006A1; SE434489B; FR2321640A1; SE7609224L; IT1066871B; GB1547276A; FR2321640B1; US4094211A; JPS5225975A

Description

a) die Rückführflächen (28,29,30) des Regelventils (13) sind binär gestuft und das Regelventil (13) ü ist Ober Magnetventile (15) steuerbar,

b) den Magnetventilen (15) ist ein Druckregelventil (9) vorgeschaltet,

c) die Magnetventile (15) werden von einem Steuergerät (16) für digital-analog-Verarbeitung zugeschaltet, wobei die Schaltstellungen (52—57) von der Stellung des Fahrpedais (39) eines Verbrennungsmotors (12) beeinflußbar sind.

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2 Getriebe nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das die Magnetventile (15) schaltende Steuergerät (16) von Betriebsgrößen, wie die Drehzahl des Verbrennungsmotors (12), unter Berücksichtigung der Stellung des Fahrpedals (39) und durch die Stellung des Wählhebels (38) zur Gangbegrti.zung beeinflußbar ist

3. Getriebe nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Magnetventile (15) schaltende Steuergerät (16) mit analog-digitaler Charakteristik durch das Signal »Schaltvorgang« beeinflußbar ist

4. Getriebe nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitglied (61) die Dauer des Signals Schaltvorgang elektronisch begrenzt

5. Getriebe nach einem der Ansprüche 3 oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des Signals Schaltvorgang von Betriebsgrößen beeinflußbar dt. wie der Stellung des Fahrpedals (39), der Änderung der Drehzahl des Verbrennungsmotors (12). der Drehzahl des Wechselgetriebes (10), sowie der Unterscheidung von Hoch- oder Rückschaltvorgang, wobei der Einfluß der Betriebsgrößen einzeln, teilweise oder in der Gesamtheit erfolgen kann.

6. Getriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 5. so dadurch gekennzeichnet, daß das Signal Schaltvorgang intermittierend erfolgt, wobei die Impulsbreiten unter Benutzung der Betriebsgrößen konstant oder variabel sind.

7. Getriebe nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal Schaltvorgang intermittierend erfolgt, wobei die Bestimmung der Impulsbreiten durch einen Vergleich der Sollwerte mit den Istwerten der Änderung der Drehzahl des Verbrennungsmotors (10) erfolgt, und daß der w Sollwert konstant oder durch Einwirkung ganz oder teilweise, der anderen Betriebsgrößen variabel ist.

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Die Erfindung betrifft ein Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem derartigen bekannten Wechselgetriebe mit stark wechselnder Last wird der Druck des Schaltdruckmittels in Abhängigkeit der sich ändernden Fahrzeuglast ebenfalls geändert Entsprechend der Belastung erhalten die Schaltglieder des Getriebes einen relativ niedrigen oder einen relativ hohen Druck, wobei die Anpassung des Druckes an die Last kontinuierlich oder stufenweise erfolgen kann. Die Änderung des Druckmitteldrucks kann z. B. auf elektrischem Wege erfolgen, und zwar dadurch, daß ein eine Federkraft zu oder abschaltender Elektromagnet vorgesehen ist (DE-OS 19 07 653).

Dieses bekannte Wechselgetriebe hat den Nachteil, daß der Druck des Schaltdruckmittels in Abhängigkeit von der sich ändernden Fahrzeuglast noch nicht optimal erfolgt, so daß unter Umständen immer noch Belastungsstöße am Getriebe und Fahrzeug bei Schaltvorgängen entstehen können.

Es ist weiterhin bekannt, am Steuerschieber des Regelventils zwei abgestufte Schaltflächen vorzusehen, über die der Schaltdruck je nach Ansteuerung über ein Servoventil variiert werden kann (GB-PS !3 86 370). Auch mit dieser Einrichtung lassen sich die obengenannten Nachteile noch nicht behebea

Es ist auch für sich bekannt, einem elektromagnetisch betätigbaren Steuerventil für die Druckmittelsteuerung der Schaltkupplungen bzw. Bremsen Jes Automatikgetriebes einen Hauptdruckregler vorzuschalten, über den das von der Pumpe geförderte Druckmittel Ober einen Wählschieber und den genannten Vorsteuerregler auf die richtige Merige bzw. den richtigen Druck gebracht wird (DE-OS 23 52 939). Damit ist nur ein Teilmerkmal an sich, jedoch nicht in der erfindungsgemäßen Anordnung bekannt, so daß auch mit diesem bekannten Wechselgetriebe bzw. dessen Steuerung noch keine optimalen Schaltzustände erreicht werden können.

Demgegenüber ist es die Vifgabe der Erfindung, ein Wechselgetriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, insbesondere für automatische Kraftfahrzeuggetriebe, mit dem es möglich ist. ue. Schaltdruck so an den jeweiligen Belastungszustand der Brennkraftmaschine anzupassen, daß Belastungsstoße am Getriebe und Fahrzeug bei Schaltvorgängen weitgehend gemildert werden.

Diese Aufgabe wird erfindui.gsgemäß durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Insbesondere durch die binäre Abstufung der Rückführflächen ist es möglich, einen bei jeder Motordrehzahl 'är einen Schaltvorgang günstigen Schaltdruck bereitzustellen, welcher der idealen Schaltdruck-Kennlinie des jeweiligen Wechselgetriebes nahekommt.

Durch das den Magnetventilen vorgeschaltete Druckregelventil erreicht man überwiegend eine gleichmäßige Druckstufung. Bei dieser Maßnahme wird davon ausgegangen, daß das Motordrehmoment durch die Kupplung nicht verändert wird.

Wesentlich für das Zustandekommen des erfindungsgemäßen Erfolgs ist das Steuergerät für Digital-Analog-Verarbeitung, wobei die Schaltstellungen von der Stellung des Fahrpedals eines Verbrennungsmotor! beeinflußbar sind. Der dort vorgesehene elektronische Lastgeber führt zu dem gewünschten Schaltdruck hoher Genauigkeit unbeeinflußt von Zwischengliedern.

Weitere Vorteile des Erfindungsgegenstands ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der

Zeichnung dargestellt und in der zugehörigen Beschreibung näher erläutert. Es zeigt in nichtmaßstäblicher Darstellung

F i g. 1 das Blockschaltbild mit näherer Darstellung des Regel- und Magnetventil,

F i g. 2 das Schaltbild des elektronischen Steuergeräts,

Fig.3 die optimal nachgebildete Kennlinie bei achtstufiger Ausführung und

F i g. 4 die durch ein Beispiel der Erfindung benutzten Schaltdruck-Kennlinie.

Ein Wechselgetriebe 10 für Kraftfahrzeuge bildet mit

einem Drehmomentwandler 11 eine Einheit, und beide sind mit einem Verbrennungsmotor 12 gekuppelt Das

Wechselgetriebe 10 enthält zum Schalten der Gänge

nicht näher dargestellte Reibelemente, denen ein

_ Hydraulikmittel zuführbar ist, dessen Schaltdruck von

' der jeweiligen Belastung veränderbar ist

Der Schaltdruck und ein dem Drehmomentwandler 11 zuführbarer Wandlerdruck wird in einer in F i g. 1 dargestellten Anordnung erzeugt, welche im wesentlichen aus einem Regelventil 13, drei zu einem Ventübiück 14 zusammengefügten Magnetventilen 15 und einem Steuergerät 16 besteht Von einer die erforderliche Druckerhöhung bewirkende P'impe 17 führen eine Druckleitung 18 zu einem Umschaltventil 21 mit drei Anschlüssen und zwei Schaltstellungen, eine zum Ventilblock 14 führende Druckleitung 20, welche sich in diesem als gemeinsame Zuleitung für die drei Magnetventile 15 fortsetzt, und eine zum Regelventil 13 führende Druckleitung 19 mit einer ein Druckbegrenzungsventil 24 speisenden Stichleitung 23; das Druckbegrenzungsventil 24 wirkt dabei gleichzeitig als Höchstdruck- und Sicherheitsventil der Hydraulikanlage. In die Druckleitung 20 ein Druckregelventil 9 eingebaut und mithin den Magnetventilen 15 vorgeschaltet

Das Regelventi 13 nimmt im Gehäuse 25 einen Regelschieber 26 und einen mit diesem axial fluchtenden Steuerschieber 27 auf. Dieser hat drei Rückführflächen 28,29 und 30. wobei die Räche 28 ein Siebtel, die Fläche 29 zwei Siebtel und die Räche 30 vier Siebtel der Summe allei drei Rückführflächen 28 bis 30 ergeben. Die Abstufung der Rückführflächen 28 bis 30 ist mithin binär gestaffelt, so daß sich acht Flächenkoiwbinationen mit Einschluß der Räche 35 erzielen lassen, die sich jeweils um ein Siebtel der Gesamtfläche aller drei Rückführflächen 28 bis 30 unterscheiden. Drei Steuerdruckleitungen 31, 32 und 33 verbinden die jeweilige Ableitung der Magnetventile 15 mit denjenigen Eingängen des Regelventil;; 13. welche eine Beaufschlagung der Rückführflächen 28 bzw. 29 bzw. 30 ermöglichen.

Der Regelschieber 26 hat eine Grundfläche 35 und zwei Steuerkanten 34 und stützt sich über eine Feder 36 axial am Gehäuse 25 ab. Dabei setzt sich die Druckleitung 18 'iber das Umschaltventil 21 in den Bereich der Grundfläche 35 des Gehäuses 25 fort und eine Schaltdruckleitung 47 sowie eine Wandlerdruckleitung 46 führen vom Gehäuse 25 zum Wechselgetriebe 10bzw. Drehmomentwandler II.

Ein mit dem Verbrennungsmotor 12 gekoppelter Drehzahlgeber 37 übermittelt über eine Leitung 42 der jeweiligen Drehzahl proportionale Impulse dem Steuergerät 16; ebenso übermittelt eine Leitung 40 von einen Wählhebel 38 die jeweilige Stellung »Gänge begrenzt« oder »Gänge normal« dem Steuergerät 16; dieses ist außerdem über eine Leitung 41 mit einem Pedal 39 derart verbunden, daß der jeweiligen Pedaistellung eine digitale Größe im Steuergerät 1 entspricht. Mit dem Druckregelventil 9 läßt sich eine gleichmäßige Druckstufung erzielen, die bei weniger gebräuchlichen automat'ι ~hen Getrieben mit hydraulischer Kupplung zweckni^ii-.g sein kann.

Das in Fig.2 näher dargestellte elektronische Steuergerät 16 enthält in bekannter Weise einen Stufenschalter 50, dessen Kontaktbrücke 51 — außer der Nullstellung 52 — fünf Schaltstellungen 53 bis 57 ermöglicht Des weiteren sind drei Relais 58,59 und 60

ίο installiert und ein elektronischer Schalter mit Zeitglied 61 ist eingebaut welches das Signal Schaltvorgang verarbeitet und dessen Dauer begrenzt

Die den Drehzahlgeber 37 mit dem Steuergerät 16 verbindende Leitung 42 führt in einen Wandler 62 mit digitaler-analoger-Charakteristik, dessen Ausgang in einen Operationsverstärker als Schwellwertschalter 63 führt dessen Ausgang in einen Verstärker 64 einmündet Die Leitung 40 vom Wählhebel 38 führt in ein Logikelement 65, welches mit einer Widerstandskette 66 verbunden ist die über eine Leitung 67 an dem Operationsverstärker 63 angebunde ist Dem Verstärker €4 und das Relais 60 verbindet eine Leitung 68.

Das Schaubild in F i g. 3 stellt dar: auf der Horizontalen die Motordrehzahl in Umdrehungen pro Minute und auf der Vertikalen den Schaltdruck in bar. Die dem Wechselgetriebe 10 zugeordnete Schaltdruck-Kennlinie 70 hat im Wandlungsbereich 71 einen steil abfallenden Ast und im Kupplungsbereich 72 einen flach abfallenden Ast Für das Schalten des Wechselgetriebes 10 ist entsprechend der jeweiligen Motordrehzahl ein durch die Kennlinie 70 bestimmter Schaltdruck zu bilden, damit der Schaltvorgang optimal erfolgen kann. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des in F i g. 1 dargestellten Regelventils 13 im Zusammenwirken mit dem dieses Regelventil steuernden Magnetventilen 15 wird bei optimaler Auslegung ein gestufter Schaltdruck 73 erzeugt welcher in beiden Bereichen 71 und 72 — vorteilhaft im Kupplungsbereich 72 — der nachzubildenden Schaltdruck-Kennlinie 70 günstig nahe':ommt.

Hierdurch ist dargestellt daß mit progressiver Druckstufung der Verlauf der Schaltdruck-Kennlinie bei autc rfiatischen Getrieben mit Wandler nur wenige Stufen benötigt, um den Schaltdruck gut nachzubilden. Das Schaubild nach Fig.4 zeig: die praktische Auslegung, wie sie näher erläutert ist mit der Schaltdruck-Kennlinie 70 von F ig. 3. Des weiteren sind fünf Kennlinien 74 bis 78 mit ihren im Wandlungsbereich 71 und im Kupplungsbereich 72 verlaufenden Ästen eingezeichnet, welche dem jeweiligen Winkel der

so Drosselklappenöffnung zugeordnet sind, beispielsweise ergibt sich die Kennlinie 74 bei einem derartigen Winkel von 5 bis 22%, die Kennlinie 75 bei einem solchen von 23 bis 27%. die Kennlinie 76 bei einem Winkel von 28 bis 35%. Mo Kennlinie 77 bei einem Winkel von 36 bis 45% und die Kennlinie 78 bei einem Winkel von 46 bis 100%.

Die strichpunkiu rte Kennlinie 79 ergibt sich bsi

einem öffnungswinkel der Drosselklappe von Null

Grad und bei einer Stellung des Wählhebels 38 »Gänge

normal«; wohingegen die strichüerte Kennlinie 80 sich einstellt bei ebenfalls nullprozentigem öffnungswinkel, jedoch abei bei einer Stellung des Wählhebels 38 »Gänge begrenzt«.

Anhand der F i g. 1 bis 5 wird nun nunmehr der erfindungsgemäße Ablauf eines Schaltvorganges des Wechselgetriebes beschrieben. Dabei sind die Schalt und Steuerelemente der F i g. 1 und 2 in stromlosem Zustand dargestellt.

Das Wechselgetriebe 10 entspricht dem weltweiten

Standard mit Planetensatz. Zum besserem Verständnis werden Druckangaben gemacht, wie sie allgemein üblich sind.

Der Wählhebel 38 wird von '/»Neutral« nach »Automatik« bewegt. Der Schaltdruck in Neutral mit

I bar (diese Druckabsenkung ist Besonderheit vorliegender Ausführung) wird auf 4 bar bei Stellung des Fahrpedals 39 in Nullast angehoben, die Vorwärtskupplung wird langsam von 1 bar auf 4 bar beaufschlagt.

Wird dagegen der Wählhebel 38 von »Neutral« nach »Rückwärts« bewegt, dann wird mit dem hydraulischen Umschalter 21 (Fig. 1)das digitale Druckregelventil 13 ausgeschaltet und es spricht das Druckbegrenzungsund Sicherheitsventil 24 an, das wegen des höheren Reaktionsmomentes beim Rückwärtsdrehen des Planetensatzes auf 15 bar eingestellt ist. Der Druck steigt langsam in Kupplung und Bremse für den Rückwärtsgang von I auf 16bar an. Der Druck bleibt im

Rückwärtsgang ufiauiiüngig Vüfi dcf Belastung dann

konstant, da weitere Schaltvorgänge nicht mehr erfolgen.

Geht die Vorwärtsfahrt bei z. B. Vollast im ersten Gang weiter, dann steigt der Schaltdruck von 4 bar auf

II bar. Der Stufenschalter 50 in Fig.2 wird von Stellung 52 auf 57 der Kontaktbrücke 51 bewegt, die Magnetventile 15 werden hierbei aus Gründen der Sicherheit sukzessive ausgeschaltet. Eindeutige Verhältnisse bringt hierbei das Relais 58 an den Übergängen der Schaltstufen, insbesondere bei 54 nach 55, wenn die Kontaktbrücke 51 die ab- und auflaufende Bahn überbrückt.

Bei Weiterfahrt unter Vollgas und Erhöhung der Motordrehzahl wird der Schaltdruck von 11 auf 6,3 bar gemäß Fig.4 abgesenkt. Diese Maßnahme erfolgt in Anpassung an den Übergang des hydrodynamischen Wandlers von der Wandlungs- in die Kupplungsphase.

Ein bestimmter Stromwert bei Stellung Vollgas des Stufenschaitffs 50 und das Signal aus der Motordrehzahl bestimmen den Umschaltpunkt im Operationsverstärkers 63, der wiederum das Relais 60 betätigt.

Kommt es bei Weiterfahrt zu einem Schalten vom ersten in den zweiten und vom zweiten in den dritten Gang, dann wird beispielsweise bei Vollast der Druck von 6,3 auf 4 bar reduziert, wenn ein bestimmter Wert der Änderung der Motordrehzahl überschritten wird. Ist die Änderung der Motordrehzahl wieder kleiner geworden, dann steigt wieder der Druck auf 6.3 bar:

wird sie wieder größer, fällt wieder der Druck. Dieser Vorgang ist auf beispielsweise 500 ms begrenzt. Dadurch wird ein optimal weicher Schaltvorgang unabhängig von unterschiedlichen Zuständen des Getriebes erzielt. Durch die Begrenzung des Vorganges

ίο auf beispielsweise 500 ms wird vermieden, daß die Kupplungslamellen thermisch überbeansprucht werden. Bei Rückschaltungen, z. B. wieder unter Vollast, wird der Druck in gleicher Höhe, jedoch ohne Berücksichtigung der Änderung der Motordrehzahl, über eine Zeit von beispielsweise wieder 500 ms abgesenkt. Dies ergibt auch bei Rückschaltvorgängen ein weiches Schalten, welches anders als Hochschaltvorgänge verlüuft. Die Bremse des zweiten Ganges wird weiche beaufschlagt und beim D'jfchis'jfen dss S^vnchronⁿunk!cs konini! ?** von selbst zur Beendigung des Schleifvorganges. Nach internationalem Standard wirkt beim Rückschalten in den ersten Gang ein Freilauf mit. Gegen diesen Freilauf läuft der hochdrehende Motor langsam an, wenn die Bremse des bisherigen Ganges verzögert geöffnet wird.

Begrenzungsschaltungen sind in automatischen Kraftfahr/euggetrieben üblich, um zu häufiges Hin- und Herschalten des Getriebes, z. B. beim Befahren von Serpi ivincn im Gebirge, zu vermeiden. Für vorgenannten Fall sind keine besonderen Maßnahmen im Druckversorgungssystem nötig. Soll jedoch mit dem Getriebe gebremst werden, sind in Verbindung mit der Gangbegrenzung Maßnahmen im Druckversorgungssystem erforderlich. Gemäß Fig.4 wird bei steigender Motordrehzahl und Stellung des Fahrpedals 39 auf Nullast der Schaltdruck angehoben, damit das erhöhte Bremsmoment über die Kupplungen und Bremsen übertragen werden kann. Hierzu haben der Stufenschalter 50 in F i g. 2 und der Wählhebel 38 je einen Kontakt, der bewirkt, daß der Operationsverstärker 63 bei niedriger Motordrehzahl das Relais 60 einschaltet und einen Schaltdruck von 4 bar bewirkt, und bei steigender Motordrehzahl gemäß Fig.4 auf 6Λ bar umschahet, dabei das Relais 60 wieder ausschalte»

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge mit zum Schalten der Gänge betätigbaren Reibelementen, denen ein Hydraulikmittel zuführbar ist, und dessen s Schaltdruck von der jeweiligen Wagenlast veränderbar ist und wobei den Schaltdruck sowohl für die Bereitstellung und/oder Einwirkung auf die Reibelemente vor und nach einem Schaltvorgang als auch während des Schaltvorganges ein Regelventil (13) erzeugt, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: