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Steuervorrichtung für ein hydraulisch schaltbares Zahnräderwechselgetriebe,
insbesondere für Kraftfahrzeugantriebe Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung
für ein hydraulisch schaltbares Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeugantriebe,
dessen einzelne Gänge mittels Speisung hydraulischer Druckzylinder für Bremsen und/oder
Kupplungen mit einem unter Druck stehenden Medium und einem Zentrifugaldruckregler
hergestellt werden, wobei der Zentrifugaldruckregler von der Getriebeeingangswelle
angetrieben und in eine Abzweigung von der Druckabflußleitung der Pumpe derart eingeschaltet
ist, daß er einen herabgesetzten und in Abhängigkeit von der Drehzahl der Getriebeeingangswelle
steigenden Flüssigkeitsdruck liefert.
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Bei einer derartigen bekannten Steuereinrichtung wird der Druckanstieg
nur für das Einrücken der dem Anfahrgang entsprechenden Übersetzungsstufe in der
angegebenen Weise gesteuert. Für die höheren Gänge wird der Eingriffsdruck der Servoeinrichtaugen
nur in Abhängigkeit vom Motordrehmoment beeinflußt. Dies erfordert weitere hydraulische
Steuermittel, die den Aufbau dieser bekannten Einrichtung komplizieren.
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Bei einer weiteren bekannten hydraulischen Steuervorrichtung ist eine
federbelastete Kammer veränderlichen Volumens als hydraulischer Puffer in einer
Abzweigung der Druckzuleitung für sämtliche Druckzylinder der Gangschaltung angeordnet.
Die Druckänderungen in dieser Kammer werden auf ein Druckreglerventil übertragen.
Dadurch wird der Servodruck für alle Gänge anwachsend gesteuert. Diese Anordnung
berücksichtigt jedoch beim, Einrücken eines Ganges nicht die Antriebsmaschinendrehzahl,
wodurch der Anfahrvorgang aus dem Stillstand erschwert wird und unter Umständen
die Antriebsmaschine bei zu hoher Belastung vom Antrieb her abgewürgt werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Einrichtungen
zu vermeiden und für das Einrücken jedes Ganges den Servodruck in Abhängigkeit von
der Antriebsmaschinendrehzahl anwachsen zu lassen.
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Die Erfindung besteht in der Kombination einer an sich bekannten,
eine Kammer veränderlicher Größe aufweisenden, an die Druckabflußleitung der Pumpe
angeschlossenen hydraulischen Steuervorrichtung, die einen den neuzeitlichen Verlauf
des auf die Bremsen und/oder Kupplungen wirkenden Druckes bestimmenden hydraulischen
Puffer bildet, dessen Druckänderungen unter Zwischenschaltung einer die Kammer gegenüber
den das Getriebe betätigenden Druckzylindern abgrenzenden, beweglichen Wand auf
ein Druckreglerventil übertragen werden, welches in einer Abzweigung von der Druckzuleitung
für die Druckzylinder liegt, mit einer Entlastungsvorrichtung, die an der Kammer
veränderlicher Größe angeordnet ist, und dem Ausgangsdruck des Zentrifugaldruckreglers
unterliegt.
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Durch die Erfindung wird ein erheblicher technischer Fortschritt durch
die verhältnismäßig einfache Ausführung erreicht, die eine Anfahrdruckregelung bzw.
eine Regelung für den Druckanstieg beim Einrücken abhängig von der Motordrehzahl
für sämtliche Gänge ermöglicht. Beim. Anfahren wird sichergestellt, daß der Servoeingriff
mit voller Drehinomentübertragung erst bei einer Drehzahl erfolgt, bei der die Antriebsmaschine
ausreichendes Drehmoment abgeben kann. Während des Gangwechsels in Fahrt hingegen
wird eine zu lange Schlupfperiode vermieden, da hierbei die Drehzahl höher liegt
und der Druckanstieg daher schneller erfolgt.
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Gemäß einer Ausführungsforin der Erfindung weist die an sich bekannte
Kammer ein Organ auf, das im Gleichgewicht zwischen dem veränderlichen Abgangsdruck
des Zentrifugaldruckreglers und der Gegenwirkung einer elastischen Vorrichtung beweglich
ist und aufeinanderfolgend jeweils eine Anzahl überlauföffnungen der Kammer,
die längs dieser Kammer gestaffelt angeordnet sind, mit einem Auslaß verbinden.
Die Überlauföffnungen münden in weiterer Ausbildung der Einrichtung in eine in einer
zylindrischen Bohrung ausgesparte Längsrille, die durch die Bewegung eines das bewegliche
Organ bildenden Kolbens unter steigendem Druck mit derjenigen der überlauföffnungen
verbunden werden
kann, die in dieser Bewegungseinrichtung nach einer
in dem Kolben vorgesehenen Auskebluig liegt, während gleichzeitig der Kolben sämtliche
anderen öffnungen abschließt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgend beschriebenen
Zeichnung dargestellt. Das Ausführungsbeispiel veranschaulicht die Anwendung der
Erfindung auf die Steuerung eines zwischen einer von einer AntriebsmaschineM angetriebenen
Eingangswelle C und einer getriebenen AusgangswelleD angeordneten Zahnräderwechselgetriebes
A.
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Das Wechselgetriebe A ist von an sich bekannter Bauart mit
ständig im Eingriff befindlichen Zahnrädern. Zur Vereinfachung ist vorausgesetzt,
daß das Einschalten jedes der drei Gänge durch die Zuführung von Drucköl in einen
der drei Druckzylinder YI, V2, Vs erfolgt, welche den Schaltmechanismus jedes Ganges
betätigen.
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Dieses unter Druck stehende Öl wird durch eine Pumpe
E geliefert, die von der Eingangswelle C angetrieben wird. Die Pumpe
E fördert in eine Leitung 1, von der abzweigend ein Ventil 2 mit einer
Kugel 3 unter einer Feder 4 angeordnet ist, das sich bei Entlastung öffnet
und auf einen Höchstdruck Pm eingestellt ist. Pm beträgt beispielsweise etwa
18 kg/CM2.
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In einer - weiteren Abzweigung der. Leitung 1 ist ein
zweites Rückschlagventil 5 vorgesehen, dessen Ventilkörper 6 auf seinem
Sitz durch eine Feder 7
gehalten wird. Dieses Ventil öffnet sich stromabwärts
über eine in einer öffnung 24 endende Leitung 8, die mit den Druckzylindem
V, T72, V3 über einen Wähler S verbunden ist, der mit einem über einen Betätigungshebel
14 verschiebbaren Schieber 10 ausgerüstet ist. Mittels des Schiebers
10 ist einer der Druckzylinder Vi, V2, T/3 aus der Leitung
8 -mit Druckmittel beaufschlagbar, während die beiden anderen Zylinder entlastet
werden. Dadurch ist die gewünschte Gangstufe einstellbar.
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Der Schieber 10 ist an einem seiner Enden mit einer Me
30 versehen, welche eine Anzahl von Zähnen 30 a aufweist, die zwischen
sich Hohlräume bilden, deren Zahl gleich der Anzahl der möglichen Stellungen des
Schiebers 10 ist. Diese Rille arbeitet mit einer Kugel 31 zur Retätigung
eines Entigstungsventils 37 zusammen, welches zur Entlastung einer Kammer
35 vorgesehen ist. Das Entlastuggsventil 37 ist in einem die
Kammer 35 enthalt,#,nden C
häuse 34 geführt, das seinerseits
rechtwinklig am Gehäuse des Schiebers 10 angesetzt ist.
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Die Leitung 1 ist weiterhin einrrseits über eine Öffnung
58 einstellbarer Größe an die Kammer 42 mit veränderlichem Volumexi angeschlossen>
diQ'zu ,einer hydraulischen Steuervorrichtung H gehört, welche mittels einer HilfsentImtungsvorrichtung
1
gesteuert wird, die selbst vom.. Entlastungsventil 37
beeinflußt und
ferner unter Zwischenschaltung der Leitung 8 und einer von dieser abzweigenderl
Leitung 69 an eine Hauptentlastungsvorrichtung G angeschlossen
ist.
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Die Änderungen des Volumens der Kammer 42 sind auf Grund der Verschiebung
einer beweglichen Wand möglich, die durch einen Kolben 43 gebildet wird, der der
Wirkung einer Rückstellfeder 53 unterliegt.. Diese belastet mit ihrem
anderen Ende. das bewegliche Element der Elauptentlastungsvorrich,-tung
G.
Diese beschriebene Einrichtung ist an sich bekannt und so ausgebildet,
daß der Druck in einem der Druckzylinder VI, V2, V3, der durch den Wähler
S
angeschlossen wird, -in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens
43 und infolgedessen der Füllung der Kammer 42 eihgeregelt ist, in welcher der Druck
in jedem Augenblick gleich dem Gegendruck ist, welcher in dem betreffenden Druckzylinder
herrscht, und bestimmt ist durch die Federbelastung des Kolbens 43, zu der die Spannung
der Feder 53 für den Kolben 43 gehört. Diese Gesamtanordnung wird gemäß der
Erfindung in folgender Weise vervollständigt: Von der Leitung 1 ist kurz
nach der Pumpe E
eine Leitung 70 abgezweigt, die mit einem auf der
Eingangswelle C zwischen zwei ortsfesten Ringen 71
und 72 angeordneten
Zentrifugaldruckregler R verbunden ist. Dieser besteht aus einem bei 74 auf die
Eingangswelle C aufgekeilten Körper 73 mit einer radialen Bohrung
75. In dieser Bohrung kann sich ein der Fliehkraft unterliegender Schieber
76, der eine ringförmige Einsch,nürung 77 aufweist, bewegen. In die
Bohrunp, 75 mündet ein Kanal 78 für den Zutritt von Drucköl, der seinerseits
mit der Leitung 70
über eine in dem Ring 71 ausgesparte RingriHe
79
verbunden ist. Dieser Kanal 78 wird je nach der Drehzahl
der Eingangswelle C durch den Schieber 76 völlig oder zum Teil, eeschlossen.
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In die Bohrung 75 münden ferner einerseits an ihrem am Unifan
des Körpers 73 liegenden Ende über eine Abzweigung 80 ei ölaustrittskanal
81, der mit dem Kana178 über die Einschnürung77 des Schiebers 76 verbunden
ist, andererseits an ihrem anderen, der Achse der EingangsweHeC zunächst gelegenen
Ende ein Auslaufkana182. Der Kana181 ist über eine Ringrille 83 des
Ringes 72 an eine von einer später erläuterten Steuervorrichtung Jl neben
der Kammer 42 abgezweigte Leitung 84 angesrhlossen, in die, eine - Leckdüse
85 eingeschaltet ist, Der Auslaufkanal 82 steht über eine Ringrille
86
des Ringes 72 mit einer Ausflußöffnung 87 in Verbindung.
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Als Folge der Veren,#nmg des Austritts aus deni Kanal 78 in
die Bohrung 75 durch den Schieber 76
wird der Druck in dem ölaustrittskanal
81 entspannt und kann sich z. B. zwischen 0,3 und 5 kg/cm2
für zwischen 600 und 3000 Unidr./Min. der Eingangswelle
C liegende Drehzahlen ändern.
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Die Steuervorrichtung JI für die Kammer 42 weist eine Bohrung
88 auf, welche gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel in dem Körper
41 vorgesehen ist, in welchem auch die Kammer 42 mit variablem Volumen vorgesehen
ist. Dir, Bohrung 88
wird durch einen Stopfen 89 verschloswn, der von
der zur Zuführung des Öles aus dem Zentrifugaldruckregler R dienenden Leitung 84
durchquert wird An die Bohrung 88 ist eine Anzahl von Überlauföffnungen
90 zur Kammer 42 angeschlossen, die in der Wand der Kammer 42 mit gleichmäßigem
Ab-
stand ausgebildetsind. In der den überlauföffnungen 90 gegenüberliegenden
Wandung der Bobrung 88 ist eine Längsrille 91 ausgespart, die in Verbindung#
mit einer Auslaßöffnung 92 steht und deren Länge gleich dem Abstand zwischen
- der ersten und der letzten der überlauföffnungen 90 ist.
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In der Bohrung 88 gleitet ein Kolben 93, der sämtliche überlauföffnungen
9,0 abschließen kann und eine ringförmige Auskehlung 94 aufweist, -über die
je
nach seiner Längsstellung eine der Überlauföffnungen90 mit der Austrittsöffnung92
verbunden werden kann. Die Breite der Auskehlung 94 ist gleich dem Abstand zwischen
zwei benachbarten öffnungen 90.
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Die Bewegung des Kolbens 93 erfolgt unter der Wirkung des in
der Leitung 84 herrschenden Druckes gegen die Kraft einer Feder 95, die sich
gegen den Boden der Bohrung 88 abstützt.
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Die- Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung ist folgende: Unter
der Annahme, daß das Fahrzeug steht, befindet sich der Wähler S in der Stellung
für die erste Gangstufe. Die Antriebsmaschine M dreht z. B. mit 600 Umdr./Min.
im Leerlauf. Sobald die Antriebsmaschinendrehzahl zwecks Anfahrens fortlaufend erhöht
wird, vergrößert sich die Drehzahl der Eingangswelle C sowie das Motormoment,
und der Zentrifugaldruckregier R führt über die Leitung 84 der Vorrichtung JI
Öl von ständig wachsendem Druck zu.
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Solange dieser Druck kleiner als oder gleich 0,3 kg/cm2 ist,
wird der Kolben 93 durch die Feder 95 nach links gedrückt, und die
erste Überlauföffnung 90 ist über die Einschnürung 94 an den Auslaß
92 angeschlossen. Demzufolge steht die Kammer
42, deren Füllung beginnt,
auf Auslaß, sobald der Kolben 43 die erste der Überlauföffnungen 90 freigibt.
Das Fassungsvermögen -der Kammer 42 bzw. der hier herrschende Druck und demzufolge
der Druck der Feder 53 bzw. der Druck, der auf den Kolben des Druckzylinders
VI für die erste Gangstufe wirkt, sind deshalb auf einen Wert begrenzt, der von
der Lage der öffnung des ersten Loches 90
in der Bohrung 42 abhängt.
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Bei Erhöhung der Drehzahl der Eingangswelle C
gibt der Schieber
76 des Zentriftigaldruckreglers R unter der Wirkung der Zentrifugalkraft
die öffnung der Zutrittsleitung 78 etwas mehr frei. Demzufolge steigt det
Druck in der Leitung 84 an, und es erfolgt unter Zusammendrücken der Feder
95 eine Verschieburig des Kolbens 93 der Vorrichtung Jl nach rechts,
durch die die erste der überlauföffnungen 90
verschlossen wird. Die Kammer
42 kann sich deshalb mehr füllen und die Feder 53 in höherem Grade komprimiert
werden, bis die zweite der überlaufbffnungen 90 durch den Kolben 43 freigegeben
und ihrerseits über die Auskehlung 94 auf Auslaß geschaltet wird. Demzufolge ist
der Druck in dem Druckzylinder VI wieder auf die Größe des durch die Federbelastung
des Kolbens 43 gelieferten Drukkes beschränkt, die von der Stellung des Kolbens
43 abhängt,. welche ihrerseits eine Funktion der Lage der zweiten der überlauföffnungen
90 ist.
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Jede der überlauföffnungen 90 wird in dieser Weise aufeinanderfolgend
auf Auslaß gestellt, während die vorhergehenden überlauföffilungen abgeschlossen
werden. Hierdurch wird das Fassungsvermögen der Kammer 42 und damit der öldruck
in dem Druckzylinder V' fortschreitend gesteigert. Im Verlauf dieses Druckanstieges
während des langsamen Laufes der Antriebsmaschine M zwischen 600
und 1200
Umdr./Min. werden die Kupplungen oder Bremsbänder, die durch den Druckzylinder V'
bedient werden, progressiv angezogen. Hierdurch wird ein den bekannten, in sonst
üblicher Weise zwischen Antriebsmaschine und Wechselgetriebe eingeschalteten Haupttrennkupplungen
entsprechender Effekt hervorgerufen, der ein genügendes Anwachsen des Motormomentes
bis auf einen Wert gestattet, der wenigstens gleich dem Widerstandswert der Abtriebswelle
D, bevor diese kinematisch mit der Eingangswelle C verbunden wird,
ist (unter Berücksichtijung der Gangstufenübersetzung). Das Anfahren des Fahrzeuges
erfolgt daher in progressiver Weise und um so schneller, je größer die Beschleunigung
der Antriebsmaschine und demzufolge der Druckanstieg in dem Druckzylinder VI ist.
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Sobald die Drehzahl der Antriebsmaschine M größer wird als 1200
je Minute, ist der öldruck in der Leitung 84 so weit angestiegen, daß die
Feder 95
vollkommen zusammengedrückt ist und sämtliche Öffnungen
90 abgeschlossen sind, mit dem Ergebnis, daß die Kammer 42 sich bis auf einen
Höchstdruck füllen kann, der z. B. einem Druck von 15 kg/cm2 in dem Druckzylinder
V' entspricht. Hierdurch wird ein völliges Einfahren des Kolbens in diesem Zylinder
bewirkt und damit der erste Gang endgültig eingekuppelt. Dieser Zustand des Druckzylinders
V' entspricht dem Ende der üblichen Einkupplungsphase.
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Wie sich aus den vorstehenden Erläuterungen ergibt, erfolgt einerseits
in an sich bekannter Weise die Füllung der Kammer 42 über die Öffnung
58 unabhängig von der Zeit, andererseits aber zusätzlich gemäß der Erfindung
die Füllung der Kammer 42 in während des Anfahrvorganges in jedem Augenblick durch
die Stellung des Kolbens 93, die von der Drehzahl des Motors abhängt, begrenzter
Weise.
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Mit anderen Worten, es wird für eine bestimmte Drehzahl des Motors,
die zwischen der Leerlaufdrehzahl und der Drehzahl liegt, bei welcher der Zylinder
VI völlig wirksam wird, der Druck in dem Zylinder YI automatisch auf einen vorbestimmten
Wert beschränkt und damit jedes Abwürgen der Antriebsmaschine verhindert. Die beschriebene
Vorrichtung ermöglicht daher ein weiches Anfahren des Fahrzeuges.
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Während der Fahrt und der späteren Schaltvorgänge ist die Drehzahl
der Antriebsmaschine erheblich höher als beim Einkuppeln der ersten Gangstufe. Aus
diesem Grunde bleibt der Kolben 93 in der in den Abbildungen dargestellten
äußersten Rechtsstellung, und die Vorrichtung JI ist außer Wirkung.
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Um z. B. auf die zweite Geschwindigkeit überzugehen, wird durch den
Handgriff 14 der Schieber des Wählers verstellt. Hierbei wird durch den übergang
über einen Zahn 30 a die Kugel 31 eingedrückt und dadurch eine
öffnung des Ventils 37 bewirkt, durch welche die Leitung 68 und die
rechte der durch den Kolben 62 in der Bohrung 61 begrenzten Kammern.
über die öffnung 40 auf Auslaß gestellt werden. Unter der Wirkung des in der Kammer
42 links vom Kolben 43 herrschenden Druckes wird der Ventilkörper 66 von
seinem Sitz abgehoben und dadurch die Kammer 42 über die öffnung 64 auf Auslaß gestellt.
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Demzufolge verschiebt sich der Kolben 43 unter der Wirkung seiner
Feder 56 sehr schnell nach links bei gleichzeitiger Entspannung der Feder53
des Schiebers 48, wodurch Druckabfall in dem Wähler S
eintritt.
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Da der in dem Wähler S und deshalb in den Zylindem V' bis V3
herrschende Druck durch die Wirkung der Feder 53 auf den Schieber 48 ausgeglichen
wird, wird der Mindestdruck der Feder 53 so ge-
wählt, daß der in dem
Wähler S und den Zylindern
dann > wenn die Kammer
42 auf Auslaß gestellt ist, herrschende Restdruck dem Näherungsdruck dieser Steuervorrichtungen
entspricht.
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Sobald die folgende Geschwindigkeit eingeschaltet ist, fällt die Kugel
31 wieder in eine Zahnlücke ein, und es kehren sowohl das Ventä37 unter der
Wirkung der Feder 38 wie unter der Wirkung der Feder 67 das Auslaßventil
66 auf ihre Sitze zurück.
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Sobald das Ventil 66 wieder geschlossen ist, füllt das
öl, das ständig über die durch die Stiftschraube 60 eingestellte öffnung
zufließt, die Kammer 42 links des Kolbens 43 mit einer Geschwindigkeit, die
praktisch unabhängig von der Förderleistung der Pum-pe E, d. h. der
Drehzahl des Motors M ist.
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Durch die FüHung der Kammer 42 wird die Verschiebung des Kolbens
43 nach rechts und damit eine fortlaufende Kompression der Feder 53 erzielt,
durch welche der Druck in den Schaltzylindem des Wechselgetriebes geregelt wird.
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Kurz gesagt, wird also bei jedem Schalten von einer Geschwindigkeit
zu der anderen das Speisesystem der Zylinder YI bis Vs zunächst schroff entlastet
und anschließend der Druck fortschreitend innerhalb einer Zeitdauer, die beliebig
durch die Stiftschraube 60 einstellbar ist, aufgefällt. Die so erzielte zeitliche
Abhängigkeit ermöglicht den stoßfreien übergang von einer Geschwindigkeitsstufe
zur anderen, Ferner entsteht, wenn aus irgendeinem Grunde ein Abbremsen des Fahrzeuges
bis auf eine Geschwindigkeit erfolgt, die für das eingeschaltete übersetzungsverhältnis
so niedrig ist, daß die entsprechende Antriebsmaschinendrehzahl unter 1200 Umdr./Min..
abfällt, eine fortschreitende Bewegung des Schiebers des Zentrifugaldruckreglers
R nach der radialen Innenstellung hin unter der Wirkung des an seiner radial äußeren
Stirnfläche herrschenden Druckes. Die öffnung 78 wird also fortschreitend.
verschlossen, und der Druck in der Leitung 84 fällt ab. Der Kolben 93, der
unter nunmehr überwiegender Wirkung der Feder 95 steht, bewegt sich gemäß
Zeichnung nach links zurück und stellt aufeinanderfolgend die überlauföffnungen
90 auf Ausfluß, so daß eine teilweise Leerung der Kammer und eine Verringerung
des Druckes in dem gerade wirksamen der Druckzylinder V, 172 oder Vs erfolgL Schließlich
ist bei einer sehr kleinen Geschwindigkeit des Fahrzeuges, bei der normalerweise
ein Abwürgen der Antriebsmaschine eintreten würde, der Druckzylinder leer und die
Kraftübertragung unterbrochen. Es ergibt sich also im Falle eines Fahrzeuges-der
Zustand des Freilaufs, der erst dadurch beendet wird, daß die Antriebsmaschine erneut
beschleunigt wird, um wieder anzufahren.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das vorstehend im einzelnen
beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel - beschränkt. Vielmehr
kann die Anzahl und örtliche Anordnung der überlauföffaungen 90 der
Steuervorrichtung fi delü erwünschten Grad des Fortschrittes der Füllung der Kanimer
42 entsprechend auch anders. gewählt werden, wobei die mit den überlauföffnungen
90 zusammenwirkenden Organe der Vorrichtung JI entsprechend dünensioniert
werden.