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Hydraulische Getriebeschaltvorrichtung Die Erfindung bezieht sich
auf eine hydraulische Schaltvorrichtung für ein Zahnräderwechseigetriebe, dessen
die Getriebegänge bestimmenden Schaltkupplungen durch hydraulischen Druck betätigt
werden, wobei das Ausrücken einer Schaltkupplung von dem Druckanstieg gesteuert
wird, der beim Einrücken einer anderen Schaltkupplung entsteht.
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Es sind bereits hydraulische Schaltvorrichtungen bekannt, mit denen
in einem Getriebe mehrere Schaltkupplungen wechselweise einzurücken sind. Dabei
ergeben sich aber entweder unerwünschte Lücken in der Leistungsübertragung, oder
es werden zwei Kupplungen überschneidend ein- und ausgerückt mit der Folge eines
hohen Kupplungsverschleißes.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Getriebeschaltvorrichtung
zu schaffen, die es ermöglicht, die kraftübertragende Schaltkupplung eines Getriebeganges
genau dann auszurücken, wenn die einrückende Kupplung des neuen Ganges ihre voll
eingerückte Stellung erreicht hat.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß a) die Füllung und Entleerung
jedes Servozylinders der Schaltkupplungen bewirkt wird durch ein hydraulisches Selbsthalteventil,
das durch ein hydraulisches Öffnungssignal geöffnet wird und dadurch den Servozylinder
mit Druck beaufschlagt, durch diesen Druck aber selbst nach Verschwinden des Signals
so lange geöffnet bleibt, wie dieser Druck wirksam bleibt, b) zum Ausrücken der
Schaltkupplung durch Entleeren ihres Servozylinders der pruckanstieg, der am Ende
der Einrückphase einer anderen einzurückenden Schaltkupplung entsteht, wenigstens
ein für jedes Selbsthalteventil vorgesehenes Ausrückventil betätigt, wodurch dieses
die Bewegung des beweglichenTeils des Selbsthalteventils in die die Entleerung des
zugehörigen Servozylinders bewirkende Stellung freigibt, c) der Zuflußquerschnitt
des Selbsthalteventils größer ist als der Entleerungsquerschnitt des Ausrückventils.
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Wird in einem Getriebe eine Getriebestufe vorgesehen, die mittels
einer Freilaufkupplung selbsttätig einrückt, so ist es vorteilhaft, diesem Getriebegang
ein zusätzliches Selbsthalteventil zuzuordnen, wobei der am Ende der Einrückphase
einer jeden Schaltkupplung im betreffenden Servozylinder entstehende Druckanstieg
auf ein dem zusätzlichen Selbsthalteventil zugeordnetes Ausrückventil einwirkt und
so die hydraulischen Steuersignale für das zusätzliche Selbsthalteventii gibt, durch
dessen öffnen ein für jedes der anderen Selbsthalteventile vorgesehenes Ausrückventil
mit Druck beaufschlagt und dadurch die Entleerung jedes gefüllten Servozylinders
bewirkt wird.
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Dieses zusätzliche Selbsthalteventil ist auch zweckmäßig, wenn keine
Freilaufkupplung vorhanden ist, aber bei laufender Antriebsmaschine eine Leerlaufstellung
erwünscht ist, wie z. B. bei Fahrzeugen.
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Der hydraulische Druck wird zweckmäßig durch einen zusätzlich zur
eigentlichen Druckmittelquelle (Pumpe od. dgl.) angeordneten hydropneumatischen
Druckspeicher aufrechterhalten. Dieser ermöglicht Schaltvorgänge auch dann, wenn
die Druckmittelversorgung ruht, z. B. bei stillstehender Antriebsmaschine.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt F i g.1 einen Schnitt durch ein Dreiganggetriebe, dessen Gänge mit Hilfe
einer Vorrichtung nach der Erfindung schaltbar sind, F i g. 2 eine kaskadenartige
Anordnung von vier Getrieben nach F i g.1, F i g. 3 ein Gesamtschema einer Schaltvorrichtung
nach der Erfindung in Anwendung bei einem Getriebe nach F i g. 2, F i g. 4 ein Schema
des hydraulischen Kreislaufes einer Schaltvorrichtung nach der Erfindung in Anwendung
bei einem Zweiganggetriebe und
F i g. 5 den hydraulischen Kreislauf
für die Schaltung eines Dreiganggetriebes nach F i g.1.
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Das Getriebe nach F i g.1 enthält eine Eingangswelle 4 und eine Ausgangswelle
5, die über drei Zahnräderpaare 1, 2, 3 wechselweise verbindbar sind. Die Zahnräderpaare
2 und 3 können mit Hilfe von Kupplungen 6 und 7 wahlweise mit ihren Wellen drehfest
verbunden oder von ihnen gelöst werden, während das Zahnräderpaar 1, das das größte
Übersetzungsverhältnis aufweist, über eine Freilaufkupplung 8 die Ausgangswelle
antreibt.
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Bei einem solchen Getriebe erhält man die kleinste Drehzahl der Ausgangswelle
(oder den 1. Gang), wenn keine der Kupplungen 6, 7 eingerückt ist, den 2. Gang,
wenn die Kupplung 6 allein eingerückt ist, und den 3. Gang (hohe Drehzahl), wenn
die Kupplung 7 allein eingerückt ist. In den beiden letzten Fällen löst sich der
1. Gang durch die Freilaufkupplung 8 von sich aus.
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In F i g. 2 sind vier Getriebe nach F i g. 1 hintereinander angeordnet,
woraus sich ein Getriebe mit 81 Gängen ergibt, und zwar mit acht Schaltkupplungen
6, 7, 6', 7' usw. Die Schaltvorrichtung nach der Erfindung findet bevorzugt Anwendung
bei Vielganggetrieben für Diesellokomotiven, insbesondere nach der französischen
Patentschrift 1312 578.
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Die Schaltvorrichtung und ihr hydraulischer Kreislauf sind in F i
g. 3 schematisch für ein aus vier Dreiganggetrieben A, B, C, D nach F i g.
1 zusammengesetztes Getriebe nach F i g. 2 dargestellt.
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Die Druckflüssigkeitsquelle besteht aus einem hydropneumatischen Druckspeicher
9, der durch eine (selbstregelnde oder mit einer automatischen Druckregelung versehene)
Elektropumpe 10 laufend aufgefüllt wird. Die Pumpe entnimmt das Öl aus einem Behälter
11. Ein von Hand oder automatisch von einem Betätigungsorgan 13 umschaltbares elektrisches
Hauptventil 12 gestattet den Zulauf von Drucköl in alle Einrückventile, die nachstehend
Einrücker genannt, in Übereinstimmung mit den Getrieben A, , B, C, D, denen
sie zugeordnet sind, gruppenweise zusammengefaßt und in F i g. 3 mit 14A, 15A, 16A,
14B, 15B ... 16D bezeichnet sind. Die Aufgabe der Einrücker
ist es, jeder Kupplung das ihr Einrücken auslösende Signal zuzuleiten. Alle Einrücker
werden durch eine Nockentrommel 17 in ihre dem gewählten Getriebegang entsprechende
Stellung gebracht, d. h., daß jeder Nocken beispielsweise auf einen Stößel einwirkt,
der je einen der Einrücker jeder Ventilgruppe betätigt.
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In jedem der Getriebe A, B, C, D werden Servozylinder über
eine an den hydropneumatischen Druckspeicher 9 angeschlossene Leitung 18 gespeist.
Deshalb ist die Leitung 18 in vier Zweige 18A, 18B, 18C, 18D verzweigt. Die Nockentrommel17,
die in der Getriebeschaltvorrichtung als Vorwählschalter dient, kann über eine bei
Lokomotiven übliche Stelleinrichtung 20 gedreht werden. Der Gangwechsel erfolgt
aber erst dann, wenn die zugehörigen Selbsthalteventile 22 vorübergehend erregt
werden.
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Die Steuerorgane und -kreise jedes der Getriebe A, B, C, D
stimmen, wie aus F i g. 3 ersichtlich, miteinander überein, weshalb nachstehend
zur Vereinfachung der Beschreibung nur einer dieser Kreise an Hand von F i g. 4
beschrieben wird.
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Das Schema nach F i g. 4 bezieht sich auf ein Zweiganggetriebe mit
zwei Kupplungen. Der eine der beiden Gänge wird eingerückt, wenn der die betreffende
Kupplung betätigende Servozylinder 211 Druckflüssigkeit zugeführt erhält. Der andere
Servozylinder 212 ist dabei drucklos. Im 2. Gang ist es umgekehrt. Der Kreis enthält
die gleichen Bauteile wie der in F i g. 3, d. h. einen hydropneumatischen Druckspeicher
9, eine Pumpe 10, einen drucklosen Behälter 11, ein elektrisches Hauptventil 12
und zwei Einrücker 14 und 15. Eine Betätigung von Hand für diese Einrücker ist in
Form eines Kipphebels 48 vorgesehen. Bei der in F i g. 4 gezeigten Stellung des
Kipphebels ist das Einrückventil14 geöffnet, das Einrückventi115 geschlossen.
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Die Einrücker 14 und 15 steuern Selbsthalteventile 221
bzw. 222. Der im Servozylinder 211 herrschende Druck betätigt ein Ausrückventil
(Ausrücker) 232, das an das Selbsthalteventil 222 so angeschlossen ist, daß es die
Entleerung des Servozylinders 212 nur dann zuläßt, wenn der Servozylinder 211 unter
Druck steht. Desgleichen wird das Selbshalteventil 221 durch einen von dem im Servozylinder
212 herrschenden Druck abhängigen Ausrücker 231 betätigt.
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In F i g. 3 und 4 sind die Entleerungsleitungen gestrichelt dargestellt.
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Die Getriebeschaltvorrichtung nach der Erfindung arbeitet in folgender
Weise: Wenn das Getriebe im 1. Gang (F i g. 4) läuft, bringt und hält das Selbsthalteventil
221 die Druckölleitung 18 mit dem Servozylinder 211 in Verbindung, der die Kupplung
für den 1. Gang einrückt. Das Drucköl aus dem Servozylinder steht über die Leitung
24 mit dem geöffneten Ausrücker 232, der ein hydraulisch betätigtes Ventil ist,
in Verbindung, wodurch das Selbsthalteventil 222 und folglich auch der Servozylinder
212 entleert werden. Die Kupplung des 2. Ganges wird also gelöst. Dabei ist der
Ausrücker 231 ohne Druck, d. h., dieses Ventil ist geschlossen.
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Zum Vorwählen des 2. Ganges legt man den Hebel 48 um, der den Einrücker
15 betätigt, nachdem er den Einrücker 14 entlastet hat. Zu dem Zeitpunkt, in dem
man den vorgewählten Gang einschalten will, schließt man das Hauptventil 12, durch
das Drucköl zum Selbsthalteventil 222 fließt, das von dem Drucköl betätigt wird.
Obwohl der Ausrücker 232 geöffnet ist, versorgt das Selbsthalteventil 222 zufolge
einer entsprechenden Bemessung der Durchflußquerschnitte - der Zuflußquerschnitt
des Selbsthalteventils ist nämlich größer als der Entleerungsquerschnitt des Ausrückventils
- den Servozylinder 212 mit Drucköl aus der Leitung 18, wobei die durch den Servozylinder
212 betätigte Kupplung bei mäßigem Druck ihren Schließhub ausführt. Währenddessen
bleibt der Ausrücker 231 geschlossen, d. h., der Servozylinder 211 wird noch nicht
entleert, und somit bleibt seine Kupplung noch eingerückt. Wenn die Reibflächen
der vom Servozylinder 212 betätigten Kupplung miteinander in Berührung treten, steigt
der Druck im Zylinder 212 an und öffnet den Ausrücker 231, der über das Selbsthalteventil
221 den Servozylinder 211 entleert. Dessen Kupplung löst sich also nach dem Einrücken
der anderen Kupplung.
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Das Schließen des Hauptventils 12 braucht nur vorübergehend zu erfolgen,
da es lediglich ein hydraulisches Signal über den Einrücker an das Selbsthalteventil
gibt. Danach kann das Hauptventil 12 zur Vorwahl des nächsten Ganges herangezogen
werden, ohne den augenblicklichen Zustand des Steuerkreises zu ändern.
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i g. 5 zeigt eine Schaltvorrichtung eines Dreiganggetriebes nach F i g.1 mit zwei
Schaltkupplungen und einer Freilaufkupplung. Die übereinstimmenden Bauteile haben
in F i g. 4 und 5 übereinstimmende Bezugszeichen.
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Die drei Einrücker 14, 15, 16 werden über eine zu dem nicht dargestellten
Hauptventil 12 führende Leitung gespeist. Die Nockentrommel 17 (F i g. 3) wirkt
auf die das Öffnen der Einrücker mechanisch steuernden Stößel 28, 29, 30 ein.
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Die Selbsthalteventile 221, 222 223 sind von bekannter Bauart und
weisen je eine Selbsthalteleitung 251, 252, 253 auf. Jedem Selbsthalteventil sind
zwei Ausrücker 23, 23' zugeordnet. Die Ausrücker haben eine Entleerungsöffnung 26,
die in ihrem Querschnitt kleiner ist als der Zuflußquerschnitt des Selbsthalteventils.
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Der Einrücker 16 steuert keine Kupplung, da der 1. Gang durch die
Freilaufkupplung beim Lösen der beiden durch die Servozylinder 211 und 212 gesteuerten
Schaltkupplungen selbsttätig einrückt. Jedoch ist der Einrücker 16 an zwei mit den
anderen übereinstimmende Ausrücker 23'1, 23'2 angeschlossen, die versorgt werden
vom Ausgang des Selbsthalteventils 223, das sich unter dem gleichen Druck befindet
wie der, unter dem sich eine dritte Kupplung befinden würde, wenn das Getriebe keine
Freilaufkupplung hätte.