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Steuereinrichtung zur hydraulischen Betätigung mehrerer Schaltkupplungen
für Kraftfahrzeugwechselgetriebe Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zur
hydraulischen Betätigung mehrerer Schaltkupplungen für Kraftfahrzeuggetriebe mittels
eines hydraulisch verstellbaren, die Druckmittelzufuhr zu den Schaltkupplungen beeinflussenden
Schaltsteuerkolbens, dessen Verstellkraft durch einen innerhalb des Schaltsteuerkolbens
liegenden, mechanisch zu betätigenden Steuerschieber gesteuert ist.
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Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf solche Steueranlagen,
welche Teil einer selbsttätig die Gänge wechselnden Schalteinrichtung bilden und
zu deren Betätigung nur eine begrenzte Steuerkraft zur Verfügung steht, die beispielsweise
durch einen Fliehkraftregler aufgebracht wird.
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Es ist bereits eine Steuereinrichtung der eingangs erwähnten Bauart
für das Schalten von Wechselgetrieben, z. B. bei Kraftfahrzeugen, bekannt, deren
Steuerschieber durch eine von einem Betriebswert abhängige Regeleinrichtung über
einen druckmittelbetätigten Kraftverstärker auf das Steuerglied einwirkt. Der Kraftverstärker
besteht aus einem doppeltwirkenden verschiebbaren Schaltsteuerkolben, der über ein
Zahnstangengetriebe eine als ,Steuerglied dienende Schaltwalze zum Verstellen von
Ventilen betätigt und dessen Bewegungen durch den in einer Bohrung in seinem Innern
verschieblich gelagerten Steuerschieber gesteuert werden. Dieser Steuerschieber
besitzt eine Bohrung, die mit der Druckmittelzuleitung verbunden ist und die wechselseitig
mit zwei Steueröffnungen in dem Schaltsteuerkolben in Verbindung gebracht werden
kann. Infolge dieser Anordnung besteht bei der bekannten Einrichtung der Nachteil,
daß die Bewegungen von Steuerschieber und Schaltsteuerkolben sich gegenseitig beeinflussen
können. Dies kann gefördert werden durch Fremdkörperablagerungen an den Steuerkanten,
die oft nicht vermeidbar sind. Der Regler muß daher auf eine verhältnismäßig große.Steuerkraft
ausgelegt sein, was wiederum seine Empfindlichkeit herabsetzt, oder es leidet die
Genauigkeit der Regelung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden.
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Die Erfindung besteht darin, daß der Steuerschieber in zwei am Gehäuse
festen und innerhalb des Schaltsteuerkolbens liegenden Schaltnaben geführt ist.
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Dadurch wird verhindert, daß bei Vorhandensein von Unreinigkeiten
und infolgedessen auftretenden Klemmungen an den Steuerkanten der Steuerschieber
durch den Schaltsteuerkolben mitgenommen wird und selbsttätig ein nicht gewünschter
Gang eingestellt wird. In Fortbildung dieser Anordnung besteht ein weiteres Merkmal
der Erfindung darin, daß der Schaltsteuerkolben in an sich bekannter Weise eine
mit der Druckölleitung verbundene Ringnut enthält, welche durch Verschieben des
Schaltsteuerkolbens wahlweise an im Gehäuse vorhandene, zu den einzelnen Gangschaltkupplungen
führende Druckölleitungen angeschlossen werden kann, und daß ferner der.Steuerschieber
in an sich bekannter Weise eine mit der Druckölzuleitung verbundene Innenbohrung
enthält, die über Bohrungen mit einem Ringraum in Verbindung steht, der durch Verstellen
des Steuerschiebers wahlweise mit in der einen Schaltnabe vorhandenen Ringnuten
verbunden werden kann, und daß der Steuerschieber einen weiteren Ringraum aufweist,
der mit einer Abflußleitung Verbindung hat und wahlweise mit den Ringnuten in der
einen Schaltnabe in Verbindung gebracht werden kann.
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Gemäß einem weiteren Merkmal ist der Schaltsteuerkolben nach der Erfindung
als Differentialkolben ausgeführt und bildet mit seiner größeren Stirnfläche und
dem Gehäuse einen ölgefüllten Raum, der mit einer zu der einen Schaltnabe offenen
Ringnut verbunden ist, die durch Verschieben des Schaltsteuerkolbens mit einer der
Ringnuten der einen Schaltnabe in Verbindung treten kann, wobei durch Verschieben
des Steuerschiebers dieser ölgefüllte Raum wahlweise an die Druckölzuleitung oder
an die Abflußleitung anschließbar und der Schaltsteuerkolben in der einen oder anderen
Richtung bewegbar ist.
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Eine bekannte Gangwähl- und Druckausgleichsvorrichtung für Umlaufrädergetriebe
enthält einen durch Drucköl entgegen einer Feder verstellbaren Steuerkolben mit
einer mit der Druckölzuleitung verbundenen
Ringnut und mit einer
außerhalb des Gehäuses liegenden Rasteinrichtung, welche mit den einzelnen Stellungen
des Steuerkolbens entsprechenden Kerben zusammenwirken und ein Entlastungsventil
steuern.
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Derartige außerhalb des Gehäuses liegende Rastorgane und Ventile entfallen
bei der Steuereinrichtung nach der Erfindung, da der Schaltsteuerkolben selbsttätig
dem Steuerschieber folgt und seine Stellung jeweils durch die Stellung des sich
gleichachsig mit dem Schaltsteuerkolben bewegenden Steuerschiebers bestimmt ist.
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Der Steuerschieber gemäß der Erfindung besitzt weiterhin, wie weiter
oben angeführt, eine unter Öldruck stehende Innenbohrung, welche zum gehäusefesten
Lagerkörper hin an sich offen ist, wobei an dieser Stelle in die Bohrung ein zum
Gehäuse fester Druckbolzen ragt. Es ist also stets eine den Steuerschieber nach
außen drückende Kraft vorhanden, so daß der Steuerschieber kraftschlüssig an seinen
Betätigungsorganen anliegt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgend erläuterten
Zeichnung im Längsschnitt dargestellt.
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Die Steuereinrichtung besteht aus drei Hauptteilen: dem festen Gehäuse
1 mit dem darin längsverschiebbaren zylindrischen Schaltsteuerkolben 2 und
dem in den beiden am Gehäuse festen Schaltnaben 4 und 5 längsverschieblich gelagerten
Steuerschieber 3.
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In der Zeichnung ist die Neutrallage der Steuereinrichtung dargestellt,
aus der heraus sowohl der Steuerschieber 3 als auch der Schaltsteuerkolben 2 nach
beiden Seiten verstellbar sind. Bei Verstellung in der Zeichnung nach links wird
der Rückwärtsgang, bei Verstellung nach rechts aufeinanderfolgend der L. bis 3.
Gang geschaltet.
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Die beiden Schaltnaben 4 und 5 sind am Gehäuse 1 angeflanscht. Weitere
Teile der.Steuereinrichtung sind ein in der in der Zeichnung links liegenden Schaltnabe
5 fester Druckbolzen 6, der Steuerbolzen 7 und der Steuerhebel B. Letztere beiden
Teile haben kraftschlüssige Anlage am Steuerschieber 3. Der Steuerhebel 8 ist in
dem festen Punkt 38 drehbar und von Hand verstellbar. Der Steuerbolzen 7 wird durch
einen nicht gezeichneten selbsttätigen Regler verstellt und drückt den Steuerschieber
3 nach links. Die entgegengesetzte Steuerbewegung des .Steuerschiebers 3 nach rechts
wird durch das im Steuerschieber 3 befindliche Drucköl bewirkt. Durch das Drucköl
wird der Steuerschieber 3 auch stets kraftschlüssig in Anlage am Steuerbolzen 7
und am Steuerhebel 8 gehalten.
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Der Schaltsteuerkolben 2 hat zwei ungleich große, vom Drucköl beaufschlagte
Stirnflächen 44 und 43 und ist durch Drucköl axial verschiebbar. Die wahlweise Zuführung
von Drucköl zur linken Stirnfläche 44 des Schaltsteuerkolbens 2 oder die Verbindung
des ölgefüllten Raumes 28 mit der Abflußleitung 10 in der rechten
Schaltnabe 4 wird durch den Steuerschieber 3 beeinflußt. Durch die Bewegung des
Schaltsteuerkolbens 2 werden die Druckölleitungen zu den einzelnen Schaltkupplungen
für die Gänge I, 1I, III und R wahlweise mit Drucköl versorgt. Außerdem sind Entlüftungsnuten
vorhanden, die dafür sorgen, daß die nicht mit Drucköl gefüllten Druckölleitungen
entlüftet werden.
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Das Drucköl tritt durch eine als Drucköizuleitung dienende Bohrung
9 in der in der Zeichnung rechten Schaltnabe 4 in einen Druckraum 39 zwischen dem
Flansch 40 der Schaltnabe 4 und dem Schaltsteuerkolben 2 ein. Der
Druckraum 39 steht durch eine radiale Bohrung 14 der Schaltnabe 4 mit einem Ringraum
15 im Innern der Schaltnabe 4 in Verbindung. Der Ringraum 15 ist durch radiale
Bohrungen 16 des Steuerschiebers 3 mit der Innenbohrung 17 im Steuer-Schieber 3
verbunden. Weitere radiale Bohrungen 18 des Steuerschiebers 3 verbinden die Innenbohrung
17 mit einem nutförmigen Ringraum 41 in der Außenwand des Steuerschiebers
3. Die Bohrungen 18 bzw. der Ringraum 41 leiten das Drucköl je nach Stellung
des Steuerschiebers 3 wahlweise in eine oder mehrere der Ringnuten 20 bis 25 in
der festen Schaltnabe 5, die mittels ihres Flansches 42 am Gehäuse 1 befestigt ist.
Der Druckraum 39 steht ferner mit einem schmalen Ringraum 13 in Verbindung, der
als Absatz am rechten Mantelende des Schaltsteuerkolbens 2 ausgebildet ist. Er ist
außerdem durch eine Längsbohrung 11 des .Schaltsteuerkolbens 2 mit einer Ringnut
12 in dessen Mantel verbunden. Die Druckölleitungen zu den Schaltkupplungen Il,
III und R münden in der gezeichneten Neutrallage des Schaltsteuerkolbens 2 in einen
Ringraum 32 im Mantel des Schaltsteuerkoibens 2. Der Ringraum 32 steht durch eine
radiale Bohrung 33 mit einem Raum 31 zwischen der Schaltnabe 4 und dem Inneren des
Schaltsteuerkolbens 2 in Verbindung. Dieser Raum 31 hat mittels des Ringraumes 30
im mittleren Teil des Mantels des Steuerschiebers 3 in der gezeichneten Steuerstellung
Verbindung mit den Ringnuten 23, 24, 25 und steht ferner auch durch eine
an ihrem linken Ende verschlossene Längsbohrung 34 im Schaltsteuerkolben
2 mit den beiden Ringnuten 35 und 36 im linken Teil des Mantels des Schaltsteuerkolbens
2 in Verbindung. Die Druckölleitung 1I' zur Schaltkupplung Il steht durch eine nicht
gezeichnete Leitung mit der Druckölleitung IV' in Verbindung. Desgleichen stehen
die Druckölleitung I' zur Schaltkuplung I durch eine nicht gezeichnete Leitung mit
der Druckölleitung I" sowie die Druckölleitung III' zur Schaltkupplung III mit der
Druckölleitung III" in Verbindung. Diese Druckölleitungen zu den Schaltkupplungen
R, I bis III münden von links nach rechts in folgender Reihenfolge in die Bohrung
des Gehäuses 1 für den Schaltsteuerkolben 2: Oberhalb der Bohrung die Druckölleitungen
1I", Il', R', unterhalb der Bohrung die Druckölleitungen I", I', III", 1I1'. Weiter
ist der Ölraum 28 zwischen dem linken Ende des Schaltsteuerkolbens 2 und der Schaltnabe
5 durch eine Längsbohrung 27 des Schaltsteuerkolbens 2 mit einer Ringnut
26 in der auf der Schaltnabe 5 gleitenden Axialbohrung des Schaltsteuerkolbens 2
verbunden. Diese Ringnut 26 hat je nach Stellung des Schaltsteuerkolbens 2 wahlweise
Verbindung mit den Ringnuten 20 bis 25, die je nach Stellung des Steuerschiebers
3 Drucköl führen oder wie in der gezeichneten Stellung auch mit dem ölabflußsystem
verbunden sein können.
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In der dargestellten Neutralstellung ist die Schaltkupplung I über
die Druckölleitung I", Ringnut 35, Bohrungen 34 und 33 mit der Abflußleitung
10 verbunden und entlüftet. Desgleichen sind die Druckölleitungen 1I', III',
III" und R' für die Schaltkupplungen der übrigen Gänge über den Ringraum 32 und
die Bohrungen 33 und 10 entlüftet. Das Drucköl füllt die Räume 39,
13 über die Bohrung 11, die Ringnut 12 und über die Bohrungen 14, 16, 17, 18 den
Ringraum 41 aus. Die Ringnut 21 ist durch die Innenwand
des
Schaltsteuerkolbens 2 verschlossen, so daß der Schaltsteuerkolben 2 in der gezeichneten
Stellung verbleibt und durch das auf seine rechte Stirnfläche 43 lastende Drucköl
nicht nach links verschoben werden kann. Auch der Abfluß des Öls aus dem Raum 28
über die Ringnut 22 ist nicht möglich, da die Ringnut 22 vom Steuerschieber 3 verschlossen
ist und daher keine Verbindung mit dem Ölabflußsystem hat.
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Beim Verschieben des Steuerschiebers 3 nach links, und zwar von Hand
durch Drehen des Steuerhebels 8 entgegen dem Uhrzeigersinn, wird durch Ausführung
eines bestimmten Hubes die Ringnut 22 mit dem Ringraum 30 im Steuerschieber 3 verbunden.
Dadurch wird der Ölraum 28 über Bohrung 27 und Ringraum 26, ferner Ringraum 30,
31 und Bohrung 10 entlüftet. Der Gegendruck des Schaltsteuerkolbens 2 fällt dadurch
weg, und der Schaltsteuerkolben 2 bewegt sich unter der Wirkung des Drucköls im
Raum 39 nach links, und zwar so weit, bis die Ringnut 23 durch die Wandung des Schaltsteuerkolbens
2 wieder abgeschlossen ist. Durch die Bewegung des Schaltsteuerkolbens 2 nach links
ist die mit dem Druckölzufluß verbundene Ringnut 12 in Verbindung getreten mit der
Druckölleitung I". Ferner hat der Ringraum 13 Verbindung erhalten mit der Druckölleitung
R' zum Rückwärtsgang. Damit ist eine vorübergehende Stellung erreicht, in der gleichzeitig
die Schaltkupplungen für den 1. Gang und den Rückwärtsgang beaufschlagt sind. Durch
Weiterbewegen des Steuerschiebers 3 nach links kommt die Ringnut 12 wieder außer
Eingriff mit der Druckölleitung I". Statt dessen wird die Druckölleitung I' mit
dem Ringraum 32 verbunden und dadurch entlüftet. Es hat jetzt nur noch die Druckölleitung
R' Verbindung zum Ringraum 13. Die Rückwärtsgangkupplung ist also eingeschaltet.
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Durch Bewegung des Steuerschiebers 3 aus der gezeichneten Neutrallage
nach rechts tritt die Bohrung 18 in Verbindung mit dem Raum 26. Über die Bohrung
27 wird der Raum 28 unter Druck gesetzt. Da die linke Stirnfläche 44 des Schaltsteuerkolbens
2 größer ist als seine rechte Stirnfläche 43, so überwiegt auch die auf die Stirnfläche
44 wirkende Ölkraft und bewegt den Schaltsteuerkolben 2 nach rechts, und zwar so
weit, bis die Ringnut 22 durch die Wand des Schaltsteuerkolbens 2 wieder abgedeckt
ist. In dieser Stellung ist auch der Rückfluß des Öls aus dem Raum 28 gesperrt.
Der Schaltsteuerkolben 2 bleibt daher in dieser Lage stehen. Durch die Bewegung
des Schaltsteuerkolbens 2 nach rechts ist die Ringnut 12 mit der Druckölleitung
I' in Verbindung getreten. Die Schaltkupplung für den 1. Gang wird dadurch beaufschlagt.
Die übrigen Druckölleitungen II', III' und R' sind über den Ringraum 32 entlüftet.
Bei weiterer Bewegung des Steuerschiebers 3 nach rechts wiederholt sich der beschriebene
Vorgang, und es werden nacheinander die Druckölleitungen II" und III" mit der Druckölzuleitung
9 verbunden. Dadurch werden entsprechend der 2. und 3. Gang geschaltet. Gleichzeitig
sind immer die übrigen nicht beteiligten Druckölleitungen I' usw. entlüftet.
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In die Innenbohrung 17 des Steuerschiebers 3 ragt der am Gehäuse feste
Druckbolzen 6 hinein, wodurch am Steuerschieber 3 eine Differenzfläche gebildet
wird. Dadurch wirkt auf den Steuerschieber 3 stets eine nach rechts gerichtete Druckkraft,
welche den Steuerschieber 3 in kraftschlüssiger Anlage am Steuerbolzen 7 und am
Steuerhebel 8 hält. Beim Betätigen dieser beiden Steuerorgane muß umgekehrt diese
Reaktionskraft des Öls überwunden werden. Dadurch, daß der Druckkolben 6 möglichst
kleinen Durchmesser hat, ist auch die Reaktionskraft klein gehalten, und die auf
den .Steuerbolzen 7 wirkende Kraft des Reglers kann klein sein.
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Wenn sich beispielsweise an der Steuerkante zwischen Ringnut 21 und
Ringraum 26 ein Fremdkörper festsetzt, so ist es möglich, daß der vollständige Abschluß
des Ringraumes 21 vorübergehend aufgehalten wird. Es kann aber dank der getrennten
Lagerung des Schaltsteuerkolbens 2 und des Steuerschiebers 3 niemals eine gegenseitige
Mitnahme der beiden Steuerelemente stattfinden.
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Wenn der Schaftsteuerkolben 2 sich durch irgendwelche Einflüsse aus
der in der Zeichnung dargestellten Lage nach rechts bewegt, so tritt nach kurzem
Hub die Ringnut 26 in Verbindung mit der Ringnut 23. Der Raum 28 wird also entlüftet.
Dadurch kommt das auf die Stirnfläche 43 wirkende Drucköl zur Wirkung und bewegt
den Schaltsteuerkolben 2 wieder nach links.
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Wird der Schaltsteuerkolben 2 durch äußere Einflüsse nach links bewegt,
so wird die druckölführende Ringnut 21 zum Raum 26 hin offen; es wird
Raum 28
unter Druck gesetzt, so daß eine Weiterbewegung des Schaltsteuerkolbens
2 nach links nicht stattfinden kann.
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Ein Auswandern des Schaltsteuerkolbens 2 aus der mit dem Steuerschieber
3 eingestellten Schaltstellung ist also nicht möglich.
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Der Steuerschieber 3 ist aus der gezeichneten Stellung nach links
in, die Stellung für den Rückwärtsgang nur über den Steuerhebel 8 von Hand verstellbar.
In seiner Bewegung nach rechts folgt er dem vom Regler verstellten Steuerbolzen
7 nach und ist in dieser Folgebewegung durch die Einstellung des Steuerhebels 8
begrenzbar.
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Die gestrichelt eingezeichneten Bohrungen 37 dienen zur Befestigung
des Gehäuses 1 an einer festen Grundplatte.