DE2156821C3

DE2156821C3 - Steuervorrichtung für ein Fahrzeuggetriebe mit einem Föttingerwandler und einem nachgeordneten Wechselgetriebe mit mehreren mechanischen Gangstufen

Info

Publication number: DE2156821C3
Application number: DE19712156821
Authority: DE
Inventors: Kurt 5905 Freudenberg Henrich; Heinz Dipl.-Ing. 5960 Olpe Voelker
Original assignee: ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Current assignee: ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Priority date: 1971-11-16
Filing date: 1971-11-16
Publication date: 1979-07-05
Also published as: DE2156821B2; DE2156821A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Diese nach dem Föttingerprinzip arbeitenden Gangwechselgetriebe haben bekanntlich die Aufgabe, aus der »Nebenschlußcharakteristik« der Antriebsmaschine, z. B. eines Dieselmotors, eine für Fahrzeuge erforderliche »Hauptschlußcharakteristik« zu erzeugen. Hierbei entsteht beim Anfahren des Fahrzeugs ein sehr hohes Drehmoment, das bei steigenden Getriebeausgangsdrehzahlen stetig abfällt.

Als Kupplung zum Schalten der Gangstufen dienen meistens hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagte Lamellenkupplungen. Bei Vorhandensein eines Wendegetriebes kann der Kraftfluß in die jeweilige Fahrrichtunsj ebenfalls von Lamellenkupplungen vorgenommen werden. Da sich auf der eine". Seite bei den Gang- und/oder Wendekunphingen die Anfahrmomente zu den Schaltmomenten wie 2 : 1 verhalten und auf der anderen Seite Reibbeläge mit einem Reibverhältnis (statischer Reibwert zu dynamischem Reibwert) von I : 1 bevorzugt werden, ist es unzweckmäßig, den für das Anfahren bemessenen Anpreßdruck der Lamellen über den ganzen Fahrbereich konstant zu halten. Für das Schalten des Mt-hrgangsgetriebes ist dann der Druck /u hoch, so daß sich /u harte Schaltungen ergeben, die alle im Kraftfluß liegende Teile stark beanspruchen.

Bei einer bekannten Steuer- und Regeleinrichtung fur die Getriebeschaltung und die Höhe des Arbeitsdruckes eines Wechselgetriebes gemäß der US-PS 27 70 148 wird der Arbeilsdruck von einem Ventil derart geregell, daß er mit steigender Fahrgeschwindigkeit abfällt. Der fahrgeschwindigkeitsabhängige, die Arbeitsdruckrege lung beeinflussende Druck wird jedoch nicht von einer Sekundärpunipe, sondern von einem abtriebsciligen Fliehkraftregler geliefert.

Eine weitere Eigenschaft von f-öttingerwandlcrn ist die quadratische Abhängigkeii der Sckundärdrehmo^ mente von den Antriebsdrchzahlcn, Diese aber sind bei Brennkraftmaschinen zwischen einer Leerlaufdrehzahl Und einer Vollastdrehzahl einstellbar. Es ist daher wünschenswert und Üblich, die Anpreßdrücke der Gahg- und/oder Wendekupplungcn mit zunehmender Motordrehzahl und damit auch mit zunehmenden Mulordrch-

momenten — beispielsweise in Abhängigkeit von der Prosseiöffnung nach US-PS 27 70 148 - und Leitungen zu steigern.

Arbeitet man solchermaßen mit von der Fahrgeschwindigkeit unabhängiger, aber mit der Leistung bzw. Motordrehzahl steigenden Anpreßdrücken der Lamellenkupplung, so ergibt sich ein erheblicher Nachteil. Wird nämlich die 1. Gangkupplung und gegebenenfalls die eingeschaltete Wendekupplung bei niedriger Motordrehzahi und damit niedrigem Anpreßdruck geschlossen sowie der Wandler gefüllt und anschließend der Motor, weil eine Anfahrt des Fahrzeuges bei niedriger Leistung nicht möglich ist, auf seine volle Drehzahl und damit das Getriebe auf seinen vollen Arbeitsdruck gebracht, so kann sich bei einem Lamellenpaket dieser Druck nicht gleichmäßig bis zur letzten Lamelle fortpflanzen, weil infolge des übertragenen Drehmomentes Reibungskräfte an den Zähnen der Lamellen die Anpreßkraft Stufe um Stufe vermindern, was bei größeren Paketlängen soweit gehen kann, daß die letzten Lamellen keine Anpreßkraft mehr erhalten. Dadurch wird das Lamellenpaket nicht voll ausgenutzt und es kann durch Überlastung der Lamellen zum Durchrutschen des gesamten Lamellenpaketes kommen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die durch den Arbeilsdruck erzeugte Anpreßkraft auf die Lamellen der Lamellenkupplung sich bis zur letzten Lamelle fortsetzt und somit das Lamelienpaket voll wirksam werden läßt. Hierzu gehört, daß das Lamellenpaket bei der Druckbeaufschlagung noch ke>ne Drehmomentbelastung erfährt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch i gekennzeichneten Merkmale gelöst. Weitere Merkmale sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 5.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und im folgenden näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Steuervorrichtung eines Föttingergetriebes mit einem Kreislaufund zwei nachgeordneten Gängen sowie hydraulisch betätigten Lamellenkupplungen im Getriebe und Motorleerlauf.

F i g. 2 zeigt die gleiche Anordnung im Anfahrzustand im I. Gang und

Fig. 3 ebenfalls die gleiche Anordnung im Fahrzustand im 2. Gang.

Von einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor wird über einen Antricbsflansch 60 ein Eingangsvorgelege 61 und 62 ein Pumpenrad 73 des Föttinger\. andlers 59 angetrieben. Dei vuii dem Pumpenrad 75 erzeugte Flüssigkeitsstrom treibt ein Turbinenrad 74 an. Über ein Leitrad 72 wird die Strömung dem Saugmund des Pumpenrades 73 zugeführt. Das von der Tuibine 74 angetriebene Drehmoment wird entweder im 1. Gang über das Rädirpaar 85/86 oder über das Räderpaar 44/45 des 2. Ganges und gegebenenfalls über ein nicht dargestelltes Wendegetriebe auf die Abtriebswelle 46 geleitet. Von hier wird das Drehmoment einem nicht dargestellten Fahr/eng oder einer Arbeitsmaschine zugeleitet.

Die Versorgung der Druckflüssigkeit für Wandlerfüllung, Schmierung, Kühlung und Steuerung übernehmen eine erste Primärpumpe 64, eine zweite Priniärpumpe 63 und eine Sekundärpumpe 43. Ein von einem Elektromagneten 50 betätigtes Gciriebelecrlaufventil 52 ermöglicht nach Bedarf diel Ein- und Ausschaltung des Getriebes. Eine Gangsteuerung 56 teilt je nach Fahrzustand die Druckflüssigkeit über die Leitung 57 der l.Gang-Lamellenkjpplung 83 oder über die Leitung 58 der 2. Gang-Lamellenkupplung 42 zu. Ein in einem Zylinder 80 geführter Kolben 81 preßt aufgrund der Druckflüssigkeit in der Leitung 57 entgegen einer

ä Rückstellfeder 82 das Lamellenpaket 84 zusammen. Mit 10 ist das kombinierte Wandlerfüllungs,- und -steuerungsventil bezeichnet Mit 29 ist die Schieberbueh^re, mit 31 der Füllungsschieber und mit 33 der Hauptdrucksteuerschieber bezeichnet. Der Füllungsschieber 31

ίο sowie der Hauptdrucksteuerschieber 33 werden bei stehendem Antriebsmotor durch die Federn 11 und 12 in ihrer rechten Endstellung gehalten. Bei laufendem Motor und mittels des Getriebeleerlaufventils 52 ausgeschaltenen Getriebes wird die Druckflüssigkeit

π der zweiten Primärpumpe 63 über die Leitung 48, über die Ringnut 53 vom Getriebeleerlaufventil 52 in die Leitung 40 und von hier in den Raum 32 gedrückt Der Füllungsschieber 31 geht dabei entgegen der Feder 11 in die linke Endlage (Fig. 1). Der Hauptdrucksteuerschieber 33 erhält den gleichen Flüssigkeitsdruck auf die Stirnfläche und gleichzeitig übe. jie Leitung 37 und die Bohrungen 36 im Füllungsschieber Z 5 auf die Schieberringfläche 35. Entgegen der Feder 12 geht nun der Hauptdrucksteuerschieber 33 soweit nach links, bis die Hauptdruckflüssigkeit über die Steuerschütze 34 in den Ra-m 28 und in diesem in die Bohrung 20 abfließen kann. Dabei wird der Druck, wie nachfolgend erläutert, auf einem niedrigen Niveau gehalten. Stehen z. B. Stirnfläche und Ringfläche 35 des Hauptdrucksteuer-

Si) Schiebers 33 im Verhältnis 1 : 1, so ist der Leerlaufdruck gleich dem halben Anfahr-Arbeitsdruck. Von der Primärpumpe 64 fließt die Druckflüssigkeit über die Leitung 77, Bohrung 21 und 27 in den Raum 28, von wo sie gemeinsam mit der Flüssigkeit der zweiten

r> Primärpumpe 63, über Bohrung 22 und 20 zum nicht dargestellten Ölsumpf abfließt.

In dieser Stellung des Hauptdrucksteuerschiebers 33 erhalten der Föttingerwandler 59 und die beiden Gangkupplungen 42,84 keine Flüssigkeit. Das Getriebe

U) ist somit völlig übertragungsfrei. Soll das Fahrzeug in Bewegung gesetzt werden (Fig. 2), so wird der Füllmagnet 50 an Spannung gelegt und zieht das Leerlaufventil 52 entgegen der Feder 51 in seine rechte Endlage. Die Druckflüssigkeit aus der Leitung 48

i) gelangt jetzt über die Ringnut 53 vom Leerlaufventil 52 über Leitung 55 zur Gangsteuerung 56. Beim Anfahren des Fahrzeugs leitet diese die Druckflüssigkeit weiter auf den Kolben 81 der 1. Gangkupplung 83. der die Lamellen 84 zusammenpreßt und somit die mechanische

in Kraftübertragung ermöglicht. Gleichzeitig wird der Raum 32 über die Leitung 40 und die Bohrungen 54 entlüftet. Die Feder 11 leitet die Druckflüssigkeit aus dem Raum 32 und der Füllungsschieber 31 mit dem i.mcnliegenden Hauptdrucksteuerschieber 33 geht in

·, die rechte F.ndlage.

Auch der hauptdrucksteuerschieber 33 wird durch die Feder 12 zunächst in seine rechte F.ndlage gedrückt, wobei der Ablauf der Druckflüssigkeit aus dem Raum 35 über die Steuerschhtze 34 in den Raum 28 gesperrt wird. Da die Druckflüssigkeit für die erste Priinärpumpe 64 über die Leitung 77, über die Bohrungen 21 und an der Bohrung 22 gesperrt ist, fließt sie nun über die Leitung 23, Rückschlagventil 24, Leitung 26 in die Steuerleitung 37, wenn der Druck der Pumpe 63 nicht hoch genug ist. Hiermit wird erreicht, daß die I. Ganglamellenkupplung 83 geschlossen wird, noch ehe die Druckflüssigkeit zum Wandler 59 fließt und sich das Drehmoment bilden kann. Die Kupplung wird also mit Sicherheit ohne

Drehmoment angestellt. Weiler wird die noch nicht benötigte Wandler-Speiseflüssigkeit dazu benutzt, um die Durchführung des Kupplungsfüllvorgangs zu beschleunigen. In dem Augenblick, Wo die Kupplung 83 zusammengepreßt wird, baut sich in den Leitungen 57, 55 und 48, Ringraum 35 ein Hauptdruck auf, der von der Federkraft der Feder 12 und dem jetzt nur noch auf die Ringfläche 35 des Steuerschiebers 33 wirkenden Druckflüssigkeit bestimmt wird. Die Feder 12 ist so bemessen, daß die Lamellenkupplung 83 mit einer Kraft zusammengepreßt wird, die für das bei einer Vollastfahrt zu erwartende Drehmoment mit Sicherheit ausreicht. Die nicht in der Steuerung benötigte Flüssigkeit fließt über die Steuerschlitze 34 in den Raum 28, def über die Bohrungen 27 mit der Leitung 78 in it Verbindung steht. Weiter strömt die Wandler-Speiseflüssigkeit von der ersten Primärpumpe 64 über die

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geöffneten Steuerkante des Steuerschiebers 33 vorbei in den Raum 28, wo sie mit der Druckflüssigkeit der zweiten Primärpumpe 63 zusammentrifft und über die Bohrungen 27 und 25 in die Leitung 47 und von hier dem Wandlereingang zufließt. Der Wandlerausgang mit der Leitung 75 wird durch den Füllungsschieber 31 verschlossen, damit beim Füllvorgang keine Flüssigkeit entweichen kann. Sobald der Wandler 59 voll gefüllt ist, der über die Leitung 78 auf die Ringkolbenfläche 16 geführt wird. Der Füllungsschieber 31 wandert dabei entgegen der Federkraft 11 soweit nach links, daß über die aus dem Wandlerausgang, die Leitung 75 und die Kegeldfossel 19 ausfließende Flüssigkeit der Druck ärn Wandlereingang auf einen konstanten Wert geregelt wird. Die Kegeldrossel 19 ist so bemessen, daß bei sfeigefidef Mofofdfehzäh! der Föfdefslföm der Pumpe 64, der ebenfalls steigt, die Ke|;eldrossel 19 immer weiter öffnet und somit entsprechend der Federkraft def Feder 11 der Vorspanndruck ini Wandler ansteigt.

Wenn die 1. Gangkupplung 83 geschlossen und der Wandler 59 gefüllt ist₍ setzt sich das Fahrzeug Unter der Wirkung des Tufbinen-Anfährdfefifnörrientcs in Bewegung. Dabei beginnt nach F i g. 3 die Sekühdäfpumpe 43 Flüssigkeit über die Leitung 76, die Ringnut 13, die Bohrung 14 auf den Ringkolbenraum 15 zu pressen, wodurch die Feder 12 belastet wird. Der Druck der Sekühdäfpumpe 43 im Rittgraum 16 steigt mit der Fallgeschwindigkeit linear bis zu einer Geschwindigkeit an, bei der die Aufwärtsschaltung in den nächsten

wird der Sekundärpumpendruck bei der weiteren Geschwindigkeitszunahme konstant gehalten. Dadurch wird erreicht, daß der beim Anfahren an den Kupplungen vorhandene Hauptclruck stetig bis auf einen Wert vermindert wird, der für die Gangschaltung notwendig und ausreichend ist.

Der Steuerdruck wähfend der Fahrt wird durch die Form der Steuerschlitze 34 so modifiziert, daß bei Scha! fingen mit niedrigen Motordrehzahlen auch ein niedriger Hauptdruck zum Anpressen der Lamellen vorhanden ist, als bei höheren Motördrehzahlen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuervorrichtung für ein Fahrzeuggetriebe mit einem Föttingerwandler und einem nachgeordneten Wechselgetriebe mit mehreren mechanischen Gangstufen, die durch mit Hauptdruck beaufschlagbare Lamellenkupplungen ölhydraulisch einschaltbar sind, wobei für einen Getriebeleerlaufzustand die Drehmomentübertragung im Wechselgetriebe durch Entleeren des Föttingerwandlers unterbrechbar ist und im Wechselgetriebe eine erste Primärpumpe für den Wandlerspeisedruck mit niedrigem Ausgangsdruck und eine zweite Primärpumpe für die Versorgung der Steuervorrichtung mit hohem Hauptdruck, wobei sich beide Pumpen bei Bedarf gegenseitig unterstützen, und eine vom Getriebeausgang angetriebene Sekundärpumpe für die Beeinflussung des Hauptdruckes vorhanden sind, d a durch gekennzeichnet, daß die die Druckflüssigkeit für den Hauptdruck liefernde zweite Primärpumpe (63) bereits bei Motorleerlaufdrehzahl in der Lage ist, an einen in an sich bekannter Weise als Druckbegrenzungsventil arbeitenden und die Hauptdruckhöhe bestimmenden Hauptdrucksteuerschieber (33) einen für die volle Belastung des Wechselgetriebes ausreichenden Druck abzugeben, daß ferner beim Übergang aus dem Getriebeleerlauf in die Stellung für den ersten Gang bei Motorleerlaufdrehzahl im Fahrzei'gstillstand die Anlegevorrichtung (81) für die Lamellen (84) der ersten Gangkupplung (83) aus dem Hauptdrucksteuerschieber (33) rust dem vollen, von diesem erzeugbar&n und dem Vollastbetrieb entsp sehenden Druck aus der zweiten Primärpumpe (63) versorgt wird, wobei der Hauptdrucksteuerschiet τ (33) den Flüssigkeitszutritt zum Föttingerwandler erst bei Erreichen seiner Abregelstellung für den Hauptdruck freigibt, und daß der mit der Fahrgeschwindigkeit steigende Sekundärdruck aus der Sekundärpumpe (43) auf eine Ringkolbenfläche (15) des Hauptdrucksteuerschiebers (33) geleite« wird, wodurch dieser entgegen der Kraft seiner ihn im Schließunn belastenden Feder (12) beaufschlagt und damit der Hauptdruck stetig bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit vor Umschaltung auf den zweiten Gang gesenkt wird. 4Ί

2. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß beim Einschalten eines Getriebeganges der Zugang zum Föttingerwandler (59) bis zum Aufbau des vollen Hauptdruckes in der Zuleitung (48, 57) zur Lamellenkupplung (83) dadurch ver- "> <> schlossen bleibt, daß der Hauptdrucksteuerschieber (3J) in seiner durch seine Feder (12) herbeigeführten Endstellung die Verbindung /wischen der ersten Primärpumpe (64) und dem Zugang (47) /um Fötiingerwundler (59) unterbricht, und daß der r. Hauptdrucksteuersehieber (33) über eine Ringkol· benfläche (35) und Steuerschlit/e (34) den Zugang zum Föltingerwandler (59) freigibt, wenn er mil Erreichen des vollen Hauptdruckes den Abfluß von Hauptdruckflüssigkeit gestattet. 1 -■»

3. Hinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt (75) aus dem Föttingerwandler (59) durch einen in Richtung auf seine Verschlußste'llung durch eine Feder (11) belasteten Füllungsschieber (31) gesteuert ist und · > daß der Füliungsschieber(3i)durch den Drück in der Zugangsleitung (47) zum Fötlingerwandlcr (59) über eine Ringkolbenfläche (19) entgegen der Federkraft (Feder 11) beaufschlagt und mit diesem ansteigenden Druck in die Öffnungsstellung gebracht wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die überschüssige Hauptdruckflüssigkeit über die Steuerschlitze (34) des Hauptdrucksteuerschiebers (33) abfließt, die so bemessen sind, daß ein mit der Motordrehzahl ansteigender Ha-jptdruck für die Lamellenkupplungen entsteht.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadu^-ch gekennzeichnet, daß

a) der Hauptdrucksteuersehieber (33) mittels der Ringkolbenfläche (34) ständig entgegen der Kraft seiner Feder (12) vom Hauptdruck beaufschlagt ist,

b) die von der Feder (12) abgelegene Stirnfläche über ein Getriebeleerlaufventil (52) bei Einstellung der Gangsteuereinrichtung (56) auf Getriebeleerlauf zusätzlich vom Hauptdruck beaufschlagt, hingegen bei einer Gangeinschaltstellung der Gangsteuereinrichtung (56) über das Getriebeleerlaufventil (52) druckentlastet ist.