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Vorrichtung zum Schalten von insbesondere in Kraftfahrzeugen verwendbaren
Geschwindigkeitswechselgetrieben Die Erfinduna betrifft eine Vorrichtung zum Schalten
von insbesondere in Kraftfahrzeugen verwendbaren Geschwindigkeitswechselgetrieben,
die aus mindestens einem Planetenrädersatz bestehen, der durch eine über Steuerorgane
den Servoorgane enthaltenden Schaltelementen, z. B. Bandbremsen oder Lamellenkupplungen,
zugeleitete Servokraft umschaltbar ist, wobei das Steuerorgan eines Schaltelementes
selbsttätig auf die Drehmomentumkehr am zugeordneten Getriebeglied anspricht und
dasselbe Schaltelement in Abhängigkeit von dieser Drehmomentumkehr selbsttätig von
einer freilaufartigen Betätigung mit geringem Anleggedruck auf eine Betätigung mit
vollem Anlegedruck umschaltbar ist, nach Patent 1140087.
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Diese an sich bereits bekannte Anordnung ist Gegenstand des selbst
nicht vorveröffentlichten Hauptpatentes. Diese Ausführung ermöglicht es, das Schaltglied
des neuen Ganges beim Abwärtsschalten zunächst nur gewissermaßen bereitzustellen.
Erst wenn die Antriebsmaschine inzwischen den Drehzahlunterschied zwischen den geschalteten
Gängen aufgeholt hat, wird ohne weiteren Schalteingriff selbsttätig die volle Wirksamkeit
der Schaltelemente freigegeben und damit die Schaltung kraftschlüssig vollzogen.
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Die Erfindung hat eine Verbesserung der vorstehend beschriebenen Anordnung
nach dem Hauptpatent zur Aufgabe. Sie löst diese Aufgabe dadurch, daß bei dieser
Anordnung dem Schaltelement ein an sich bekannter Servokraftspeicher zugeordnet
ist und dieser Speicher als Kraftquelle für die freilaufartige Betätigung dient
und durch das Steuerorgan während dieser Betätigungsphase mit dem Schaltelement
verbindbar ist, während er in den anderen Betriebszuständen vom Schaltelement abgetrennt
und direkt mit der Servokraftzufuhr verbunden ist.
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Die Lösung gemäß der Erfindung hat gegenüber der durch eine auf den
Gegenstand des Hauptpatentes zurückgehende Druckschrift bekannten Lösung des Hauptpatentes
den Vorteil, daß die Schaltelemente im Anlegezustand, d. h. während der freilaufartigen
Betätigung, aus dem vorher gefüllten Speicher betätigt werden. Der Speicher bewirkt
aus seinem Vorrat das Füllen der Schaltelemente in kurzer Zeit und hält durch seine
Federkraft einen konstanten niederen Anlegedruck aufrecht. Die Füllgeschwindigkeit
der Schaltelemente ist infolgedessen unabhängig von der Fördermen-c der Ölpumpe.
Letztere kann bei gleicher Füllgeschwindigkeit dadurch kleiner ausgelegt werden,
so daß eine Leistungseinsparung erzielt wird.
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Es sind Servokraftspeicher an sich bekannt. So sind z. B. bei einem
Getriebe sowohl der Kupplung als auch der Bremse Speicher zugeordnet, die aber rein
zeitabhängig arbeiten und den Druckaufbau in den Betätigungszylindern entsprechend
verzögern. Dabei nehmen die Speicher Druckmittel auf und erhöhen dabei den Druck
stetig, während sie bei der Erfindung gerade zum schnellen Füllen Druckmittel abgeben
und dann einen konstanten Anlegedruck halten.
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Bei einem anderen Getriebe ist ebenfalls einer als Schaltelemente
dienenden Kupplung und Bremse je
ein Servokraftspeicher zugeordnet, der aber
nur in der einen Relativdrehrichtung der zu schaltenden Getriebeelemente dann zur
Wirkung kommt, wenn die Antriebsmaschine vom Fahrzeug geschoben wird. Er bewirkt
dann ebenfalls wieder eine zeitliche Verzögerung des Druckaufbaus, er gibt aber
zum Füllen der den Schaltelementen zugeordneten Servoorgane kein Druckmittel ab,
zumal er hierfür auch viel zu klein ist.
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Diese zum Stand der Technik außerhalb des Hauptpatentes geschilderten
Anordnungen sind bereits durch das Hauptpatent in der dort beschriebenen Weise verbessert
worden. Ihnen gegenüber gelten für die Erfindung die dort geschilderten Vorzüge.
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In Weiterbildung der Erfindung ist bei Getrieben, die mit einer hydraulischen
Servokraft geschaltet werden, der Servokraftspeicher als an sich bekannter Aufnahmezylinder
mit einem federbelasteten Druckkolben ausgebildet. Als Steuerorgan kann ein Steuerschieber
mit zwei Kolbenabschnitten dienen, der auf
einer Stirnseite von
einer Feder belastet und auf der anderen Stirnseite durch den Arbeitsdruck beaufschlagbar
ist. Dieser Steuerschieber hat auf der mit der Feder versehenen Seite eine Kolbenstange,
die durch übertragungshebel od. dgl. mit dem zum Ab-
tasten der Drehmomentumkehr
dienenden Eingriffsglied des zugeordneten Schaltelementes in Verbindung steht. Zum
Abtasten der Drehmomentumkehr kann z. B. eine Lamelle einer Lamellenreibungskupplung
oder auch das ganze Lamellenpaket dienen. Im Fall einer Bandbremse kann hierzu ein
federndes Widerlager für das Bremsband Verwendung finden, wie es beim Hauptpatent
der Fall ist.
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Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung ist die zum Schaltelement
führende Leitung durch den Steuerschieber wahlweise in seiner ersten Endstellung
mit dem Scrvokraftspeicher und in seiner zweiten Endstellung mit einer Zuflußleitung
verbindbar, welche ihrerseits über einen in Abhängigkeit von der automatischen Schaltvorrichtung
des Getriebes wirksamen Schaltschieber wahlweise mit dem Arbeitsdruck beaufschlagbar
oder von diesem nach Null entlastbar ist.
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Zum Füllen des Servokraftspeichers ist dieser durch denselben Schaltschieber
in seiner die Zuflußleitung zum Steuerschieber gegen Null entlastenden Endstellung
mit einer -Arbeitsdruckleitung verbunden. Die Zuflußleitung zum Steuerschieber ist
erfindungsgemäß durch eine Zweigleitung mit dem Zylinderraum verbunden, welcher
die der Feder gegenüberliegende Stirnseite des Steuerschiebers aufnimmt.
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An den Schaltelementen können möglicherweise Leckverluste eintreten,
welche die Schaltgeschwindigkeit ungünstig beeinflussen können. Zur Deckung dieser
Leckverluste kann erfindungsgemäß die Zuflußleitung zum Steuerschieber durch
. eine weitere Zweigleitung, welche eine gegebenenfalls einstellbare Drosselstelle
aufweist, mit der zum Schaltelement führenden Leitung unter Umgehung des Steuerschlebers
direkt verbunden sein.
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Für Bremsschaltungen zum Erzielen einer Fahrzeugabbremsung ist es
erwünscht, die freilaufartige Betätigung abzuschalten. Hierfür ist erfindungsgemäß
der Steuerschieber in seine zweite Endstellung bewegbar, und zwar dadurch, daß die
bereits durch die Feder beaufschlagte Stirnfläche außerdem noch mit dem Arbeitsdruck
in Abhängigkeit von einem handbetätigten Eingriffsglied, wie etwa dem Bereichswahlschieber
der automatischen Getriebeschaltvorrichtung, beaufschlagt wird.
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In den Zeichnungen sind nachfolgend erläuterte Ausführungsbeispiele
dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 eine Lamellenreibungskupplung als Schaltelement
mit Speicheranordnung in schematischer Darstellung, F i g. 2 eine Einzelheit
der Anordnung nach F i g. 1
in anderer Ausführung und F i g. 3 eine
Bandbremse als Schaltelement mit Speicheranordnung in der entsprechenden Darstellung
wie F i g. 1.
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Nach F i g. 1 dient züm Schalten eines nicht mehr dargestellten
Planetenrädersatzes eine Lamellenreibungskupplung 10, die durch einen Betätigungskolben
11 eingerückt und durch eine Feder 12 wieder ausgerückt wird. Eine Lamelle
13 dieser Kupplung 10 ist gegenüber ihren Nuten 14 geringfügig in
Umfangsrichtung beweglich, wie es bereits mit dem Hauptpatent vorgeschlagen wurde.
Diese bewegliche Lamelle 13 dient als Tastorgan für die Drehmomentumkehr.
Ihre jeweilige Stellung wird durch einen Hebel 15 oder ein ähnliches Gestänge
auf den Steuerschieber 16 übertragen. Es kann auch das ganze Lamellenpaket
als Tastorgan dienen, d. h. also alle Lamellen, die mit demselben Kupplungsteil
(Lamellenträger) verbunden sind.
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Der Steuerschieber 16 befindet sich in einem Zylinder
18 der Getriebeschaltplatte. Er hat zwei Kolbenabschnitte 19 und 20.
Auf seine linke Stirnseite 21 wirkt eine Feder 22, während die rechte Stirnseite
23
vom Arbeitsdruck beaufschlagt werden kann. Das Druckmittel wird durch eine
Zweigleitung 24 zugeleitet, welche mit der Zuflußleitung 25 verbunden ist.
Auf derselben Seite wie die Feder 22 ist am Steuerschieber 16 eine Kolbenstange
26 angeordnet bzw. mit diesem verbunden, welche aus dem Gehäuse herausragt
und vom Hebel 15 betätigt werden kann.
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Vom Zylinder 18 des Steuerschiebers 16 führt eine Leitung
27 zum Betätigungskolben 11 der Kupplung 10. Weiterhin führt
neben der bereits erwähnten Zuflußleitung 25 eine Leitung 28 zu einem
Servokraftspeicher 29. Letzterer wird durch einen Zylinder 30
gebildet,
in dem sich ein Tauchkolben 31 befindet, der durch eine Feder 32 belastet
ist. Von der Leitung 28 zweigt eine Leitung 33 ab, die zu einem Schaltschieber
34 führt.
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Der Schaltschieber 34 befindet sich in einem Zylinder 35 der
Schaltplatte und steuert mit seinen drei Kolbenabschnitten 36, 37 und
38 eine Arbeitsdruckleitung 39. Der Schaltschieber 34 ist einerseits
durch eine Feder 40 belastet und wird andererseits durch eine Leitung 41 entsprechend
den von der automatischen Schaltvorrichtung des Getriebes gegebenen Schaltbefehlen
mit Druckmittel beaufschlagt. Er hat zwei Endstellungen und verbindet in diesen
die Arbeitsdruckleitung 39 wahlweise entweder mit der Leitung 33 zum
Servokraftspeicher 29 oder mit der Zuflußleitung 25 zum Steuerschieber
16. Die letztgenannte Zuflußleitung ist nach Null entlastet, wenn der Schaltschieber
34 dem Servokraftspeicher 29 das Druckmittel zuführt.
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Diese letztgenannte Stellung ist dargestellt. In ihr befindet sich
der Schaltschieber 34 in seiner linken Endlage. Dabei gelangt das Druckmittel aus
der Leitung 39 über die Leitungen 33 und 28 zum Servokraftspeicher
29, so daß dieser gefüllt wird. Die Zuflußleitung 25 ist nach Null
entlastet, und die Feder 22 hält den Steuerschieber 16 in seiner rechten
Endlage. Dadurch ist zugleich auch die Leitung 27 drucklos und die Kupplung
10 ausgerückt.
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Zum Schalten in einen anderen Gang wird von der automatischen Schaltvorrichtung
durch die Leitung 41 ein Druckimpuls auf den Schaltschieber 34 gegeben und dieser
in seine rechte Endstellung umgeschaltet. Dadurch wird die Leitung 33 abgesperrt,
aber nicht entlastet, sondern der Servokraftspeicher 29 bleibt unter dem
Druck seiner Feder 32. Diese Federkraft ist auf einen bestimmten, verhältnismäßig
geringen Wert eingestellt. Zugleich wird die Arbeitsdruckleitung 39 mit der
Zuflußleitung 25 verbunden und dabei durch die Zweigleitung 24 das Druckmittel
auf die Stirnseite 23 des Steuerschiebers 16 geleitet und dieser in
seine linke Endstellung bewegt. In dieser verbindet er die Leitung 27 mit
der Leitung 28
vom Servokraftspeicher 29. Der Kupplung 10 wird
also Druckmittel aus dem Speicher 29 unter einem geringen Vordruck zugeführt
und der Betätigungskolben
11 der Kupplung infolgedessen
mit einer geringen Kraft angelegt.
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Dieses Anlegen, d. h. die freilaufartige Betätigung, erfolgt
so lange, bis das Drehmoment an der Kupplung 10 seine Richtung wechselt.
In diesem Augenblick wird selbsttätig und ohne weiteren äußeren Schalteingriff die
Kupplungslamelle 13 bzw. die Lamellen im Uhrzeigersinn in ihre andere Endstellung
mitgenommen und dadurch der Hebel 15 in die gestrichelt gezeichnete Stellung
umgelegt. Er schiebt dabei den Steuerschieber 16 wieder in die dargestellte
rechte Endstellung, wobei aber der Schaltschieber 34 weiterhin infolge des Druckes
durch die Leitung 41 in seiner rechten Endstellung verbleibt.
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Der Servokraftspeicher 29 wird jetzt durch den Kolbenabschnitt
19 des Steuerschlebers 16 von der Verbindung mit der Leitung
37 abgesperrt, und die Leitung 27 wird mit der unter dem vollen Arbeitsdruck
stehenden Zuflußleitung 25 verbunden. Der Betätigungskolben 11 der
Kupplung 10 erhält also den vollen Arbeitsdruck, so daß die Kupplung
10
kraftschlüssig eingerückt wird und das volle Drehmoment übertragen kann.
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Wird wieder in den anderen Gang geschaltet, so wird durch die automatische
Schaltvorrichtung des Getriebes die Leitung 41 drucklos gemacht und der Schaltschieber
34 von der Feder 40 in seine linke Endstellung zurückgeschoben. Dadurch wird die
Leitung 27 über die Leitung 25 wieder gegen Null entlastet, so daß
die Kupplung 10 ausrückt. Die Arbeitsdruckleitung 39 füllt über die
Leitungen 33, 28 den Servokraftspeicher 29 wieder mit Druckmittel
auf.
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Nach F i g. 2 - welche im Prinzip dieselbe Anordnung
zeigt - ist im Steuerschieber 16 die Zuflußleitung 25 durch
eine weitere Zweigleitung 42 unter Umgehung des Steuerschiebers 16 direkt
mit der Leitung 27 verbunden. In der Leitung 42 befindet sich eine Drosselstelle
43. Dadurch werden aus der Zuflußleitung 25 alle an der Kupplung
10 auftretenden Leckverluste während der Anlegephase gedeckt, d. h.
dann, wenn der Steuerschieber 16 in seiner linken Endlage die Leitung
28 und 27 verbindet und die Leitung 25 bei entsprechender Stellung
des Schaltschiebers 34 unter Druck steht.
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Es kann für Bremsschaltungen zum Abbremsen des Fahrzeuges wünschenswert
sein, die freilaufartige Betätigung abzuschalten. Hierfür kann der die Feder 22
aufnehmende Zylinderraum 44 durch eine weitere Leitung 45 mit Druckmittel beaufschlagt
werden. In der Leitung 45 ist noch ein handbetätigtes Schaltglied 46 angeordnet,
welches z. B. vom Bereichswahlschieber der automatischen Getriebeschaltvorrichtung
gebildet werden oder mit diesem in Verbindung stehen kann.
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F! g. 3 zeigt prinzipiell dieselbe Anordnung wie F i
g. 1. Als Schaltelement dient diesmal jedoch eine Bandbremse 47, deren Bremsband
einerseits mit einem Betätigungskolben 48 in Verbindung steht und andererseits auf
einem federnden Widerlager 49 abgestützt ist. Mit diesem federnden Widerlager steht
der Hebel 15 in Verbindung. Er wirkt in bereits beschriebener Weise auf den
Steuerschieber 16. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist dieselbe, wie sie
anläßlich von F i g. 1 beschrieben wurde.