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Einrichtung zur Steuerung der Überbrückungskupplung des hydrodynamischen
Drehmomentwandlers eines automatisch geschalteten hydromechanischen Getriebes Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung der Uberbrückungskupplung des
hydrodynamischen Drehmomentwandlers eines automatisch geschalteten hydromechanischen
Getriebes. Diese Getriebe weisen in an sich bekannter Weise im Anschluß an den Drehmomentwandler
ein mechanisches Mehrganggetriebe auf. In den meisten Anwendungsfällen und bei Antrieb
durch Verbrennungsmotoren werden diese Getriebe in Abhängigkeit von der Getriebeabtriebsdrehzahl
bzw. bei Fahrzeuggetrieben in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und von
der Stellung des Gaspedals oder von dem Unterdruck im Ansaugstutzen des Antriebsmotors
gesteuert. Bei dieser Steuerung der Schalteinrichtung dient der hydrodynamische
Drehmomentwandler in der Hauptsache als Anfahreinrichtung, während die Drehmomentwandlung
im Fahrbereich
durch das nachgeschaltete mehrgangige Zahnradgetriebe
erfolgt. Als Drehmomentwandler wird daher vorzugsweise ein Kupplungswandler angeordnet,
der in den Fahrgängen überbrtickt wird. Ist ein solches automatisch gesteuertes
bzw. schaltbares Getriebe Teil der Antriebsanlage eines schweren Kraftfahrzeuges,
das auch weitgehend geländegängig sein soll, so wird bei plötzlicher Steigerung
des Fahrwiderstandes und bei sich daraus ergebender Verringerung der Fahrge s chwindl
gkeit die automatische Schalteinrichtung den mechanischen Getriebeteil auf den nächst
niedrigeren Gang umschalten. Um ein dauerndes Pendeln der automatischen Schalteinrichtung
zwischen zwei -Gängen infolge des sich ständig ändernden Fahrwiderstandes zu vermeiden,
werden die Schaltungen zum höheren Gang in an sich bekannter Weise bei Erreichen
der oberen Grenzdrehzahl des Antriebsmotors durchgeführt, während die Schaltungen
zum niedrigeren Gang bei Erreichen der unteren Grenzdrehzahl des Antriebsmotors
erfolgen. Beim Abwärtsschalten infolge erhöhten Fahrwiderstandes kann gegebenenfalls
die Momentwandlung durch das mechanische Getriebe nicht ausreichen. Die Motordrehzahl
wird dann weiter absinken und in den Bereich geringer Leistungsabgabe gelangen,
so daß auch ein weiteres Abwärtsschalten um einen Gang nicht die gewünschte Fahrleistung
erbringt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, in einem hydromechanischen
Getriebe, das aus einem hydromechanischen
Kupplungswandler als
Anfahreinrichtung und aus einem mehrgängigen Zahnräderwechselgetriebe besteht, in
den rein mechanischen Fahrgängen bei steigendem Fahrwiderstand zunächst den Drehmomentwandler
zur Zugkrafterhöhung heranzuziehen durch Offenen der Uberbrü¢kungskuppl-ungt Erst
bei erneutem Anstieg des Fahrwiderstandes über die vom Drehmomentwandler erhöhte
Zugkraft des Getriebes hinaus, soll die automatische Gangschalteinrichtung das mechanische
Zahnräderwechselgetriebe in den nächsten niedrigeren Gang schalten.
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Nach der Erfindung wird zur Steuerung der Überbrückungskupplung des
Drehmomentwandlers eine Einrichtung angeordnet, die gekennzeichlet ist durch ein
Steuergerät, durch das die normalerweise von der automatischen Gangschalteinrichtung
erfolgende Steuerung der Überbrückungskupplung wahlweise abschaltbar ist bei gleichzeitiger
Verb in dung mit einem Staudruckgeber, der einen der Drehzahl des Turbinenrades
des Drehmomentwandlers proportionalen Steuerdruck liefert.-Ein weiteres Kennzeichen
der Erfindung ist es, daß das~-Steuergerät ein Umschaltventil aufweist,- das bei
Bedienung eines Umschalters am Schalthebel die-normale Schaltdruckquelle mittels
eines Elektromagneten abtrennt und - -das; Steuerventil mit dem Staudruckgeber verbindet.
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Ferner ist es ein Kennzeichen der Erfindung, daß zwischen dem Umschaltventil
und dem Steuerventil ein Vorsteuerventil angeordnet ist, das jeweils während des
Gangschaltens durch einen Elektromagneten kurzzeitig betätigbar ist zwecks Entlüften
des Steuerventils.
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Zur Lösung der eingangs angegebenen Aufgabe müssen die Schaltpunkte
des Steuergerätes für die Uberbrückungskupplung innerhalb der Schaltpunkte der Gangschalteinrichtung
liegen. Infolgedessen kann jeder Gang in einem stufenlosen Zugkraftbereich (bei
offener Uberbrückungskupplung) und rein mechanisch (bei geschlossener Kupplung)
gefahren werden.
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Durch die hydraulische Steuerung der über brückungskupp]ung des Drehmomentwandlers
wird die Drehzahl des Antrbsotors nach unten durch fnen der Uberbrückungskupplung
und nc oben durch Schlieren der Uberbrückungskupplung in Grenzen gehalten bzw. der
Motor im Drehzahlbereich mit günstiger Leistungsabgabe. Im Vollastgebiet ergibt
sich eine gute Angleichung an die ZugXraftkennlinie, das bedeutet einen äußerst
wirtschaftlichen Betrieb.
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In der Zeichnung ist die hydraulische Steuerung der ÜDerbruckungskupplung
für den Drehmomentwandler im Zusammenwirken mit der automatischen fahrgeschwindig
keitsabhängig
arbeitenden Gangschalteinrichtung in einer Ausführungsform schematisch dargestellt,
sowie eine Einrichtung zur hydraulischen Steuerung der Überbrückungskupplung.
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Fig. 1 zeigt ein Schema der Einrichtung in Verbindung mit der automatischen
Gangschalteinrichtung; Fig. 2 zeigt eine Ausführung des Steuergerätes für die Überbrückungskupplung.
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Fig. 1 zeigt ein hydromechanisches Getriebe mit einem hydrodynamischen
Drehmomentwandler, der ein Pumpenrad P, ein Turbinenrad T und ein Leitrad L aufweist.
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Das Leitrad L wird gegen Rückwärtsdrehen durch die Einwegbremse F
gesichert. Das Pumpenrad P ist mit der Antriebs-bzw. Motorwelle 1 mittels der Trommel
2 drehfest verbunden.
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Das Turbinenrad T ist drehfest mit der Getriebewelle 3 verbunden,auf
der die Sonnenräder von drei Umlaufrädergetriebesätzen G 1, G 2, G 3 drehfest angeordnet
sind. Auf der: Welle 3 ist das Sonnenrad eines als Wendesatz vorgesehenen Umlaufrädergetriebesatzes
GR drehfest angeordnet. Die-Abtriebswelre ist mit 5 bezeichnet. In der Trommel 2
ist die
ffberbrückungskupplung KU für den Drehmomentwandler angeordnet.
Die Hohlräder der Umlaufrädergetriebesätze G 1, G 2, G 3 sind mittels der Reibbremsen
KI, KII, KIII abbremsbar, während für direkten Durchtrieb die Kupplung KIV vorgesehen
ist. Für die Fahrrichtung sind die Kupplung KV für Vorwärtsfahrt und für die Rückwärtsfahrt
der Bremse KR angeordnet.
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Zum Schließen der Kupplungen und Bremsen sind durch Drucköl beaufschlagbare
Schließkolben (nicht gezeichnet) vorgesehen. Zur Steuerung der Kupplungen und Bremsen
sind elektromagnetisch bedienbare Ventile MVV, MVR, MVI, MVII, MVIII, MVIV und MVK
angeordnet. Mittels des Schalthebels 6 können die einzelnen Gänge von Hand gewählt
werden.
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Oder die Gänge werden von der Automatik geschaltet, wobei der Schalthebel
in Stellung A zu bringen ist. In der Nähe des Schalthebels 6 befindet sich ein Umschalter
7 zur Wahl der Fahrtrichtung "V" (vorwärts) bzw. "R" (rückwärts). Außerdem ist mittels
des Umschalters die Bedienung der überbrückungskupplung KU wählbar und zwar in Stellung
"V" durch die Gangschalteinrichtung und in Stellung Vg" durch ein Steuergerät WK.
Für Vorwärtsfahrt sind demnach zwei Schaltstellungen vorgesehen bzw. das Steuergerät
WK ist nur bei Vorwärtsfahrt einschaltbar.
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Der Staudruckgeber 8 ist in einem Rad 9 angeordnet, das auf der von
der Turbine T angetriebenen Getriebewelle
3 fest angeordnet ist.
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Fig. 2 zeigt ein Steuergerät WK, das ein Umschaltventil 20, ein Steuerventil
30 für die Oberbrükkungskupplung WK und ein Vorsteuerventil 40 in sich vereinigt.
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Das Umschaltventil 20 besteht aus dem Steuerschieber 21 mit den beiden
Kolben 22 und 23. Durch eine Feder 24 wird der Steuerschieber 21 in seiner oberen
Endstellung gehalten, in die er die Verbindung von Anschluß 25 für die Druckölleitung
von der Schaltölpumpe P zum Kanal 26 und zum Vorsteuerventil 40 freigibt. Die Schaltölpumpe
P wird in Abhängigkeit von der Antriebs- bzw. Motordrehzahl angetrieben. Dagegen
schließt der Kolben 23 den An schluß der Öldruckleitung 27 von Staudruckgeber 8
ab. Mittels eines am Steuergerät WK angeordneten Elektromagneten E2 kann der Steuerschieber
21 gegen den Druck der Feder 24 nach unten verstellt werden7 so daß der Kolben 22
die Druckölzufuhr vom Anschluß 25 zum Kanal 26 unterbricht und der Kolben 23 den
Zustrom des Öldrucks vom Staudru¢Rgeber 8 zum Kanal 26 freigibt.
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Das Vorsteuerventil 40 weist ebenfalls einen Verltllschieber 41 mit
zwei Kolben 42 und 43 auf. Mittels einer Feder 44 wird der Steuerschieber in seiner
rechten Endstellung gehalten, in der das Schaltöl £reien Durchgang zu
einem
Kanal 45 hat. Gleichzeitig schließt der Kolben 43 den Entlüftungsanschluß 46 ab.
Der Kanal 45 verbindet das Vorsteuerventil 40 mit dem Steuerventil 30.
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Das Steuerventil 30 besitzt einen Steuerschieber 31 mit den Kolben
32 und 33, von denen der Kolben 33 im Durchmesser größer ist als der Kolben 32.
Eine Feder 34 hält den Steuerschieber in seiner rechten Endlage.
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Bei Steuerung der Oberbrückungskupplung KU durch die Gangschalteinrichtung
10 wird der Steuerschieber 41 durch einen über ihm angeordneten Elektromagneten
El im 1. Gang abwärts gedrückt in die strichpunktiert angedeutete Stellung. Der
Kolben 42 schließt dann den Druckkanal 26 ab und der Kolben 43 verbindet den Kanal
45 mit der Entlüftung 46.
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Da der Kanal 45 und der mit ihm verbundene Zylinderraum A rechts
des Kolbens 32 nunmehr drucklos sind, wird der Steuerschieber 31 durch die Feder
34 in seine rechte Endlage verstellt. In dieser Stellung steht die Anschlußleitung
37 zur Uberbrückungskupplung KU mit der Entlüftung 36 in räumlicher Verbindung,
d.h. die Uberbrückungskupplung ist offen und das von der Antriebswelle 1 eingeleitete
Drehmoment wird dem Drehmomentwandler PTL zugeleitet. Bei Vorwärtsfahrt sind dann
die Bremse EI durch die Gangschalteinrichtung
13 bzw. den Schalthebel
6 und die Kupplung KV mittels Einstellung des Umschalters 7 in Stellung "V" geschlossen,
so daß die mechanische Kraftübertragung durch den Getriebesatz G1 auf die Abtriebswelle
5 erfolgt. Ist die für den Gangwechsel gewählte Fahrgeschwindigkeit erreicht, so
schaltet die Gangschalteinrichtung 10 auf den zweiten Gang um, d.h. die Bremse K11
wird ein- und die Bremse K1 abgeschaltet. Da in dem gewählten'Ausführungsbeispiel
der Drehmomentwandler nur als Anfahreinrichtung dient, wird nach Schließen der Bremse
K11 auch die Uberbrückungskupplung KÜ durch die Gangschalteinrichtung 10 geschlossen.
Demnach wird der Elektromagnet E1 am Vorsteuerventil 40 stromlos und der Dteuerschieber
41 wird durch die Feder 44 in die gezeichnete Stellung verstellt. Das von'einer
Pumpe P geförderte Drucköl gelangt vom Anschluß 25 des Steuergerätes WK durch die
Kanäle 26 und 45 in den Zylinderraum A und drückt den oteuerschieber 31 über die
gezeichnete Stellung hinaus nach links. Bei beginnender Freigabe von Kanal 35 durch
den Kolben 33 wird zusätzlich dessen Ringfläche 33a vom Drucköl beaufschlagt. Das
Drucköl strömt nunmehr vom Kanal 35 durch Kanal 37 zur Überbrückungskupplung KU
und schließt diese. Der Entlüftungskanal 36 ist hierbei durch den Kolben 32 abgesperrt.
Bei den weiteren Gangwechseln wird der Elektromagnet El jeweils kurzzeitig erregt
zur Erzielung eines stoßfreien Übergangs und zur Uberbrückung einer
auftretenden
Zugkraftunterbrechung oder Leistungsminderung.
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Bei Geländefahrt wird der Umschalter 7 in die Stellung wlVG" verstellt.
Die Steuerung der Uberbrükkungskupplung KU erfolgt nunmehr durch das Steuergerät
WK, dessen Umschaltventil 20 durch den Elektromagnet E2 verstellt wird, so daß der
Zulauf von Drucköl vom Anschluß 25 der Schaltölpumpe unterbrochen und der Druckölanschluß
27 vom Staudruckgeber 8 zum Kanal 26 freigegeben wird. Liefert der Staudruckgeber
einen entsprechenden hohen Druck wird der Steuerschieber 31 nach links verschoben
und öffnet den Zulauf von Drucköl vom Kanal 35 über den Anschluß 37 zur Uberbrückungskupplung,
die den Drehmomentwandler überbrückt.
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Fällt der vom Staudruckgeber 8 gelieferte Öldruck infolge Drehzahlabfall
des Turbinenrades T, so wird der Kolben 33 schließlich den Kanal 35 absperren, und
anschließend wird der Kolben 32 beginnen, die Entlüftung 36 für die Überbrückungskupplung
KU freizugeben. Die Überbrückungskupplung wird geöffnet und damit der Drehmomentwandler
in die Kraftübertragung eingeschaltet.