DE1580550C3 - Schaltvorrichtung fur Wechselgetriebe von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach Oberbegriff von Patentanspruch 1. Bei bekannten Schaltvorrichtungen dieser Art erfolgt die Schaltung des Wechselgetriebes unter Verwendung von Elektromagneten, die in Abhängigkeit von einer oder mehreren Betriebsgrößen des Fahrzeuges errsgt hydraulische Schieber betätigen, welche den Durchfluß von Druckmittel zu den einzelnen Schaltkolben der hydraulischen Anlage ermöglichen (DT-GM 17 27 483). Das Auf- und

Abwärtsschalten durch Elektromagneten ist insofern nachteilig, als komplizierte Vorkehrungen benötigt werden, um die Schaltschritte von Gangstufe zu Gangstufe sicher durchzuführen und halten zu können. Es werden deshalb auf beide Schaltvorgänge abgestimmte Schrittschaltwerke mit gleichfalls elektromagnetisch ausgelösten Sperrvorrichtungen benötigt, was entsprechend hohe Kosten verursacht. Beim möglichen Ausfall eines Steuerkreises ist ferner keine Möglichkeit vorgesehen, die Schaltschieber von Hand zu betätigen.

Es ist zwar auch durch die DT-PS 9 22 838 eine elektrische Gangschaltung für Stufengetriebe bekannt, bei der die Schaltung des Getriebes durch Schütze erfolgt. Diese Schütze weisen jedoch die gleichen Nachteile wie Elektromagnete auf.

Bei einer Getriebeschaltung nach der Schweizer Automobil Revue 1965, Nr. 27, Seite 35, wird die unmittelbar in ein mehrstufiges Wechselgetriebe eingreifende Schaltstange durch einen Handschalthebel und durch mehrere hydraulische Servomotoren selbsttätig betätigt. Zur Einleitung des Schaltvorgangs dient gleichfalls eine elektrische Schalteinrichtung, die in Abhängigkeit verschiedener Gebergrößen eine Reihe von Elektromagneten betätigt, durch welche die Steuerschieber für die Gangvorwahl und die Schaltung entsprechend verstellt werden. Dadurch, daß bei dieser Schalteinrichtung die Elektromagneten unmittelbar mit den Schaltschiebern verbunden sind, werden zwar Schrittschaltwerke vermieden, dafür müssen jedoch für jeden Schaltschritt, d. h. von der Einleitung bis zum Vollzug der Schaltung unabhängig voneinander arbeitende Magnetschalter vorgesehen sein, was gleichfalls hohe Kosten verursacht. Außerdem ist die Anlage durch ihre Vielzahl von Schaltern und Schiebern störungsanfällig.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine insbesondere für Wandlergetriebe geeignete Schaltvorrichtung der eingangs gekennzeichneten Art zu schaffen, bei welcher man unter Wegfall von Elektromagneten mit einer geringen Anzahl von betriebssicheren Schaltelementen für die Getriebeschaltung auskommt, und bei der ein manueller Eingriff in die Getriebeschaltung möglich ist.

Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Lösung nach dem Kennzeichen von Patentanspruch 1 zur Einleitung des Schaltvorganges eine vielfach bewährte widerstandsgesteuerte Nachlaufvorrichtung vorgesehen ist, die das vom Umkehrmotor angetriebene Betätigungsglied so lange verstellt, bis sein wirksamer Strom auf Null absinkt, werden ohne komplizierte Vorkehrungen die jeweiligen Stellungen des Gangwahlschiebers der hydraulischen Anlage ausgesteuert, und zwar in einem exakten, von den Betriebsgrößen des Fahrzeuges abhängigen Verhältnis. Ungenauigkeiten in der Schalteinrichtung werden sicher vermieden und die notwendigen Einstellarbeiten auf ein Mindestmaß beschränkt.

Durch die US-PS 30 68 715 ist ebenfalls eine Schaltvorrichtung für Wechselgetriebe bekannt, bei der der Schaltvorgang durch eine abhängig von der Fahrgeschwindigkeit und der Stellung des Gaspedals der Brennkraftmaschine erzeugte Steuerspannung elektrisch eingeleitet und durch Servoelemente, die einen Gangwahlschieber beinhalten, hydraulisch vollzogen

wird. Ein Hinweis auf die Lösung der vorstehend genannten Aufgabe ist dieser Patentschrift jedoch nicht zu entnehmen.

In den Zeichnungen, welche eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung zeigen, sind

F i g. 1 ein Schema eines hydrodynamischen Verbundgetriebes für ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen elektro-hydraulischen Schaltvorrichtung,

Fig. 2 ein Längsschnitt durch die elektrische Nachlaufschaltvorrichtung

F i g. 3 ein Querschnitt durch die Nachlaufschaltvorrichtung nach der Linie III-III der Fi g. 2, und F i g. 4 eine Ansicht in Pfeilrichtung R der F i g. 3.

Das Verbundgetriebe, von welchem nur eine Symmetriehälfte schematisch dargestellt ist, besteht aus einem Drehmomentwandler 1 und einem nachgeschalteten Umlaufrädergetriebe 2, von welchem aus über ein im einzelnen nicht gezeigte Ausgleichgetriebe 3 die Hinterräder des Fahrzeuges angetrieben werden. Der Drehmomentwandler 1 umfaßt ein mit der Kurbelwelle 4 der Brennkraftmaschine in treibender Verbindung stehendes Pumpenrad 5, ein gegen einen Freilauf abgestütztes Leitrad 6 sowie ein Turbinenrad 7, das mit· der Antriebswelle 8 des Umlaufrädergetriebes -2 verbunden ist. Mit der Antriebswelle 8 ist eine Reibungskupplungen 9 und 10 enthaltende Trommel· 11 in Eingriff. Die Reibungskupplungen 9 und 10 dienen zur Ableitung von drei Vorwärts- und einer Rückwärtsgangstufe für das Umlaufrädergetriebe 2. Das Getriebe 2 enthält zu diesem Zweck zwei Planetensätze gleicher Abmessung mit einem gemeinsamen Sonnenrad 12. Das Ringrad 13 des ersten Planetensatzes ist mit der Reibungskupplung 9 verbindbar und mit Planetenrädern 14 in Eingriff, deren Träger 15 ebenso wie das Ringrad 16 des zweiten Planetensatzes mit der Getriebeabtriebswelle 17 in treibender Verbindung steht. Die Planetenräder 18 des zweiten Planetensatzes sind mit dem Sonnenrad 12 in Eingriff, das durch eine Bremstrommel 19 mit der Reibungskupplung 10 kuppelbar ist. Die Trommel 19 ist zum Festhalten des Sonnenrades 12 von einer einfach wirkenden Bandbremse 20 umgeben. Eine weitere doppelt wirkende Bandbremse 21 ist dem Planetenträger 22 der Planetenräder 18 des zweiten Planetensatzes zugeordnet.

Der hydraulische Teil der Schaltvorrichtung für das obengenannte Getriebe umfaßt einen Gangwahlschieber 23, welcher über Druckleitungen 24, 25 mit den Stellkolben 26, 27 der Reibungskupplungen 9 und 10 sowie über die Druckleitungen 28 und 29 mit dem doppelten Kolben 30 zur Betätigung der Bandbremse 21 in hydraulischer Verbindung steht. Eine weitere Leitung 31 führt zum Stellkolben 32 der Bandbremse 20. Dem Kolben 30 ist ein Entlüftungsventil 33 mit einer in den Vorratsbehälter 34 mündenden Drossel 35 zugeordnet. Die übrigen Servoelemente der Kupplungen 9 und 10 bzw. der Bandbremse 20 sind mit entsprechenden Entlüftungseinrichtungen ausgestattet, so daß beim Gangwechsel der Eingriff der Reibelemente in Abhängigkeit der Entlüftungsgeschwindigkeit der auszuschaltenden Servoelemente erfolgt. Zur Förderung νοπίβο Druckmittel dient eine von der Brennkraftmaschine angetriebene Pumpe 36, durch welche unter Vermittlung eines Druckreglers 37 über die Leitung 38 dem Gangwahlschieber 23 zugeleitet wird. Die Leitung 38 verzweigt sich vor dem Gangwahlschieber entsprechend der Lage der einzelnen Steuerbunde 39 desselben. Der Gangwahlschieber 23 steht in Aufwärtsschaltrichtung S unter der Wirkung einer Druckfeder 40 und ist mit einer Muffe 41 für den Eingriff eines Stellwerkes 42 versehen, das mit einem Gangwahlhebel 43 verbunden ist. Das Stellwerk 42 besteht aus einem in Schaltrichtung hin- und herbeweglichen aufgehängten Freiganglenker 44, der in die Muffe 41 eingreift und in dessen Langloch 45 ein Zwischenhebel 46 geführt wird. Der Zwischenhebel 46 ist oberhalb des Schwenklagers 47 am Gangwahlhebel 43 angelenkt. Dem Gangwahlhebel 43 ist eine Rasteinrichtung 48 zugeordnet, durch welche bei manueller Schaltung die einzelnen Gangstufen N = neutral, I, II, III sowie der Rückwärtsgang R gehalten werden.

Der zur Einleitung der Gangschaltung vorgesehene elektrische Teil der Schaltvorrichtung besitzt einen induktiven Drehzahlgeber 50, welcher die Impulsfolge des vorbeilaufenden Abtriebskegelrades 3 aufnimmt. Dem Drehzahlgeber 50 ist ein Vorverstärker und ein Begrenzer zugeordnet, die durch den angedeuteten Transistorkreis 7*1 und Tl gebildet werden. In einem nachgeschalteten Impulsformer mit dem Transistorkreis 7*3 werden die vom Drehzahlgeber 50 aufgenommenen Impulse in eine Steuerspannung umgeformt. An den Transistorkreis Γ3 des Impulsformers ist ein Potentiometer 51 angeschlossen, das mit dem Gaspedal 52 der angedeuteten Brennkraftmaschine 53 verbunden ist. Die Stellung des Potentiometers 51 ist somit der Stellung der Drosselklappe 54 des Vergasers der Brennkraftmaschine proportional. Zur Integrierung der Meßgrößen von Motorbelastung und Fahrgeschwindigkeit dient der mit dem Transistorkreis 7*3 vereinigte Transistorkreis 7"4. Dem Transistorkreis 7*3/7*4 ist ein Gleichstromverstärker 7*5 nachgeschaltet. Die Transistorkreise Ti — T5 bestehen aus bekannten Bauelementen mit entsprechend der Ausgangsspannung bemessenen Widerstands- und Kondensatorgruppen. An die Gleichstromverstärkung 7*5 schließen sich Triggerstufen A und B an, welche gleich aufgebaut sind und je einen Trimmpotentiometer 55 zur Einstellung der Hysterese für den Auf- bzw. Abwärtsschaltpunkt umfassen. Die Triggerstufen A und B sprechen auf die für die jeweiligen Schaltpunkte festgelegte Steuerspannung an und sind zu diesem Zweck mit entsprechend bemessenen Vorschaltwiderständen 56 und 57 unterschiedlicher Größe versehen. Die Transistorgruppen der Triggerstufen A, B sind ebenso wie der Transistorkreis TI — 7"5 stromleitend an die Fahrzeugbatterie 58 angeschlossen. Um Netzschwankungen der Batterie 58 auszuschließen, erfolgt der Anschluß unter Vermittlung eines an sich bekannten Spannungswandlers 59 mit gleichzeitiger Stabilisierung der Spannung auf einen Wert, der erheblich tiefer liegt als die Batteriespannung. Im vorliegenden Fall wird eine 12-Volt-Batterie benützt. Die Spannungsabgabe an die Transistorkreise 7*1 — 7*5 und die Triggerstufen A, B ist auf 7 Volt stabilisiert und erfolgt über eine Leitung 60, in welche ein Schalter 61 mit dem Kontakt 6Γ angefügt ist. Der Schalter 61 ist als Drucktastenschalter ausgeführt und an der Handhabe des Gangwahlhebels 43 angebracht. An die Triggerstufen A, B ist eine Spannungsteilende Widerstandsgruppe 62 angeschlossen, die über den Transistorkreis 7*6 einer Nachlaufeinrichtung für den Umkehrmotor 63 zugeordnet ist. Die Nachlaufeinrichtung steuert durch entsprechende Auslegung der einzelnen Widerstände der Gruppe 62 über einen Abgleichwiderstand 64 am Umkehrmotor 63 (Fig. 2) den Stellweg einer Schubstange 65. Als Arbeitsstrom für den Umkehrmotor 63 dient eine im Spannungswandler 59 auf 5 Volt stabilisierte Spannung. Die Schubstange 65 wird von

einer mit der Motorwelle 63' umlaufenden Gewindespindel 66 getrieben und trägt gegen Masse isoliert einen Schleifbügel 67, der mit dem Abgleichwiderstand

64 sowie einer Stromschiene 68 zusammenarbeitet. Die Stromschiene 68 und der Abgleichwiderstand 64 erstrecken sich mit achsparallelem Abstand längs der Schubstange 65 und sind in Montageplatten 69 und 70 gehalten, deren eine Stütze 71 zugleich zur Verdrehsicherung der Schubstange 65 dient. Die Schubstange ist zu diesem Zweck mit einem gabelartigen Ansatz 72 versehen. Die Verstellglieder 65, 66 sowie die Stromschiene 68 und der Abgleichwiderstand 64 der Nachlaufeinrichtung einschließlich des Umkehrmotors 63 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 73 angeordnet, das mit dem die hydraulischen Schaltglieder enthaltenden Teil des Wechselgetriebes verbindbar ist. Die Verbindung erfolgt in der Weise, daß die Schubstange

65 koaxial an der Muffe 41 des Gangwahlschiebers 23 anliegt.

Soll das Fahrzeug aus der in der Zeichnung gezeigten Neutralstellung Win Betrieb genommen werden und die Schaltung selbsttätig ablaufen, so wird der Gangwahlhebel 43 in die Stellung I gebracht und gleichzeitig der Drucktastenschalter 61 derart betätigt, daß sein Kontakt 6Γ schließt. Dadurch wird über das Stellwerk 42 der Gangwahlschieber 23 in eine Lage gebracht, welche den Durchfluß von Druckmittel zu den Druckleitungen 24, 29 freigibt, so daß die Kupplung 9 eingerückt und die Bandbremse 21 angezogen wird. Der Antrieb des Fahrzeuges erfolgt nunmehr unter Vermittlung der Reibungskupplung 9 über die Getriebeteile 12, 13, 14, 16 und 18 des Umlaufrädergetriebes 2 im ersten Gang. Durch das Schließen des Schaltkontaktes 61' wird gleichzeitig der elektrische Regelzug Tt-T6 der elektrischen Schalteinrichtung unter Spannung gesetzt, worauf die Schubstange 65 der Nachlaufeinrichtung 65—68 den Gangwahlschieber 23 in die gekennzeichnete Stellung, d. h. so lange nachläuft, bis die vom Schleifbügel 67 abgegriffene Spannung entlang des Abgleichwiderstandes 64 auf Null absinkt. Wird danach durch das Gaspedal 52 das Fahrzeug beschleunigt, so baut sich als Folge der vom Drehzahlgeber 50 aufgenommenen Impulse des vorbeilaufenden Abtriebskegelrades 3 eine im Impulsformer 7~3 wirksame Steuerspannung auf, die nachfolgend mit der Abgabespannung des Potentiometers 55 im Transistorkreis 7"4 integriert und bei T5 verstärkt wird. Hat das Verhältnis dieser beiden Meßgrößen eine bestimmte Höhe erreicht, so spricht die Triggerstufe A an und ermöglicht den Spannungsdurchbruch von der Batterie 58 zu der Widerstandsgruppe 62 und damit zum Abgleichwiderstand 64. Dadurch spricht der Umkehrmotor 63 an und verstellt über die Gewindespindel 66 die Schubstange in der Aufwärtsschaltrichtung S bis der wirksame Strom wiederum auf Null absinkt. Die Schubstange 65 schiebt dadurch den Gangwahlschieber 23 mit Bezug auf die Zeichnung der Fig. 1 nach rechts, bis die Druckleitung 29 geschlossen und die Druckleitung 31 geöffnet wird.

Durch allmähliches in Abhängigkeit ^ader Drossel 35 gesteuertes Lüften der Bandbremse 21 und Schließen der Bandbremse 20 wird dadurch der zweite Gang ruckfrei geschaltet. Die Reibungskupplung 9 bleibt dabei eingerückt. Bei diesem Schaltvorgang wird der Freiganglenker 44 des Stellwerkes 42 mitgenommen, ohne die Steljung des Gangwahlhebels 43 zu beeinflussen. Dasselbe Arbeitsspiel wiederholt sich sinngemäß, wenn durch weitere Beschleunigung des Fahrzeuges der dritte Gang geschaltet wird. In diesem Fall spricht bei größerer integrierter Steuerspannung die Triggerstufe B an, durch weiche das Widerstandsverhältnis zwischen den Widerständen 62 und dem Abgleichwiderstand 64 derart ausgesteuert wird, daß die Schubstange 65 den Gangwahlschieber 23 in eine Lage bringt, in welcher bei geöffneten Bandbremsen 20 und 21 der Fahrzeugantrieb über die eingerückten Reibungskupplungen 9 und 10 abgeleitet wird. Steigt in diesem Gang der Fahrwiderstand auf eine Größenordnung, die ein Zurückschalten des Getriebes erfordert, so wird durch zwangsläufigen Abfall der Steuerspannung im Regelkreis TI —T6 die Triggerstufe B ausgesteuert und die Triggerstufe A wirksam, wodurch unter Drehrichtungsumkehr der Motor 63 die Schubstange 65 zurückholt, bis die Stellung des zweiten Ganges erreicht ist. Der Gangwahlschieber 23 folgt dieser Bewegung unter der Wirkung der Druckfeder 40 nach. Die gewünschte Drehzahlspanne zwischen dem Aufwärts- bzw. Abwärtsschaltpunkt ist durch die den Triggerstufen A, B zugeordneten Potentiometer 9 einstellbar.

Zum Bedienen der Schalteinrichtung von Hand ist der Drucktastenschalter 61 derart zu betätigen, daß sein Kontakt 6Γ öffnet. Dadurch wird der elektrische Regelkreis TI — T6 unter gleichzeitiger Rückkehr der Schubstange 65 in die Ausgangsstellung N abgeschaltet, so daß mit dem Gangwahlhebel 43 sämtliche der beschriebenen Schaltstellungen durchgeschaltet werden können. Bei der Schaltbewegung wird über den Zwischenhebel 46 der Freiganglenker 44 in Schaltrichtung S bewegt, wodurch der Gangwahlschieber 23 wie beim selbsttätigen Schaltablauf nach rechts gleitet. Beim Zurückschalten wird der Formschluß zwischen dem Gangwahlschieber 23 und dem Zwischenlenker 46 durch die Druckfeder 40 aufrechterhalten. Zur Schaltung des Rückwärtsganges wird der Gangwahlhebel 43 in die Stellung Λ gebracht, wodurch der Gangwahlschieber 23 die Druckleitung 25 zur Reibungskupplung 10 sowie die Leitung 29 zur Bandbremse 21 freigibt. Der Fahrzeugantrieb wird somit durch Drehrichtungsumkehr im Planetengetriebe 2 zu den Hinterrädern abgeleitet. Die Lage des Rückwärtsganges wurde aus Gründen besserer Übersichtlichkeit des Schaltschemas in Schaltrichtung hinter den dritten Gang gelegt und kann selbstverständlich, wie allgemein gebräuchlich, derart angeordnet sein, daß die N-Stellung zwischen der R-Stellung und der Stellung des I. Ganges zu liegen kommt.

Hierzu 2-Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltvorrichtung für Wechselgetriebe von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, bei der der Schaltvorgang durch eine abhängig von der Fahrgeschwindigkeit und der Stellung des Gaspedals der Brennkraftmaschine erzeugte Steuerspannung elektrisch eingeleitet und durch Servoelemente, die einen Gangwahlschieber beinhalten, hydraulisch vollzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf die Steuerspannung ansprechender elektrischer Umkehrmotor (63) eine Nachlaufschaltvorrichtung (64 bis 68) betätigt, die eine koaxial zur Motorwelle (63') des Umkehrmotors (63) verschiebbare Schubstange (65) umfaßt, weiche unmittelbar am Gangwahlschieber (23) der hydraulischen Anlage angreift, wobei der Gangwahlschieber (23) der hydraulischen Anlage unter der Wirkung einer entgegen der Aufwärtsschaltrichtung wirksamen Druckfeder (40) kraftschlüssig mit der Schubstange (65) in Verbindung steht, und daß an dem Gangwahlschieber (23) ein mit einem Gangwahlschieber (43) verbundenes Stellwerk (42) angreift, durch das die Nachlaufschaltvorrichtung (64 bis 68) manuell übersteuerbar ist und das einen formschlüssig mit dem Gangwahlschieber (23) verbundenen Freiganglenker (44) umfaßt, welcher von einem an Gangwahlhebel (43) angelenkten Zwischenhebel (46) betätigbar ist.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubstange (65) durch eine mit der Motorwelle (63') des Umkehrmotors umlaufende Gewindespindel (66) betätigt wird und einen Schleifbügel (67) trägt, durch welchen über einen feststehenden Abgleichwiderstand (64) der in Abhängigkeit von der Steuerspannung zurückzulegende Verstellweg der Schubstange abgeregelt wird.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der der Abregelung des Verstellweges zugeordnete Abgleichwiderstand (64) und die Stromschiene (68) des Schleifbügels (67) sich achsparallel längs der Schubstange (65) erstrecken und in Montageplatten (69 und 70) gehalten sind, deren Stützen (71) zugleich zur Verdrehsicherung der Schubstange dienen.

4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umkehrmotor (63) und die mit diesem verbundene Nachlaufschaltvorrichtung (64 bis 68) in einem gemeinsamen Gehäuse (73) angeordnet sind, das mit dem den Gangwahlschieber (23) enthaltenden Teil des Getriebegehäuses als Baueinheit verbindbar ist.

5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gangwahlhebel (43) einen Drucktastenschalter (61) besitzt, dessen Betätigung durch Unterbrechung der Erzeugung der Steuerspannung die Rückführung der Schubstange (65) in Abwärtsschaltring bis in ihre Ausgangsstellung (N) bewirkt.