DE2352146B2

DE2352146B2 - Hydraulische Steuereinrichtung für ein Lastschaltgetriebe mit einem Wendegetriebeteil und einem Wechselgetriebeteil, insbesondere für Ackerschlepper

Info

Publication number: DE2352146B2
Application number: DE2352146A
Authority: DE
Inventors: Edward R. Oak Park Ill. Erisman (V.St.A.)
Original assignee: International Harverster Corp
Current assignee: Navistar Inc
Priority date: 1972-10-20
Filing date: 1973-10-17
Publication date: 1978-07-13
Also published as: DE2352146C3; JPS5433345B2; CA983349A; DE2352146A1; GB1439245A; FR2204269A5; JPS4973566A; US3799308A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Steuereinrichtung für ein Lastschaltgetriebe mit einem Wendegetriebeteil und einem Wechselgetriebeteil, insbesondere für Ackerschlepper mit zugeordneten, durch Druckmittelzufuhr einrückbaren und als Reibvorrichtungen ausgebildeten Richtungskupplungen und Übersetzungskupplungen, mit einer eine· Druckflüssigkeitsverbindung zwischen jeweils einer der Richtungskupplungen und Übersetzungskupplungen und einer Druckflüssigkeitsquelle herstellenden Wählventileinrichtung und mit einem der Druckflüssigkeitsquelle nachgeschalteten Füllventil, dessen entgegen der Wirkung einer Feder axialverschiebbarer Steuerschieber einerseits über eine Fülleitung mit der Druckflüssigkeitsquelle und andererseits über eine Anschlußleitung mit dem Füllraum eines bei jeder Umschaltung des Lastschaltgetriebes neu zu füllenden Druckspeichers in Verbindung steht.

Eine derartige hydraulische Steuereinrichtung für ein Lastschaltgetriebe mit einem Wendegetriebeteil mit zugehörigem Richtungsschieber sowie einem Wechselgetriebeteil mit zugehörigem Übersetzungswählschieber ist durch die deutsche Offenlegungsschrift 19 04 730 bekanntgeworden. Bei jedem Gang- oder Richtungswechsel im Lastschaltgetriebe wird mit Hilfe des als Umschaltventil ausgebildeten Füllventils, das in seiner

J5 mittleren, beim Füllen der Kupplungszylinder eingenommenen Stellung als Druckbegrenzungsventil rückwirkend auf den Leitungsteil zwischen ihm und der Druckquelle, der über das Wählventil unmittelbar die Übersetzungskupplungen versorgt, arbeitet, und des Druckspeichers im Hydrauliksystem einerseits ein langsamer Druckanstieg erreicht, andererseits verhindert, daß ein übermäßiges, schädliches Schleifen der reibungsschlüssigen Schaltelemente beim Gang- oder Fahrtrichtungswechsel in allen am Schaltvorgang beteiligten Schaltelementen stattfindet. Zu diesem Zweck wird bei jedem Gang- und Fahrtrichtungswechsel der Druckspeicher von der Fülleitung der Druckflüssigkeitsquelle, und zwar von einer Stelle vor der Wählventileinrichtung mit Druckflüssigkeit beaufschlagt. Zwar ist auf diese Weise ein allmählicher Druckanstieg in den Kupplungszylindern der Übersetzungskupplungen und Richtungskupplungen möglich, jedoch ist der Anstieg des zugeführten Druckes unabhängig von der ausgewählten Kupplung stets gleich, so daß wegen der unterschiedlichen Drehmomentübersetzungen in den einzelnen Gängen sowie im Vorwärts- und Rückwärtsbetrieb keine individuelle Anpassung an die jeweiligen Verhältnisse in diesen Schaltzuständen möglich ist. Beim Gangwechsel, insbesondere beim Fahrtrichtungswechsel und in den unteren Gängen kann daher nicht mit einem optimalen Verlauf gerechnet werden. Bei der bekannten hydraulischen Steuereinrichtung können zunächst die Übersetzungskupplungen und danach erst die Richtungskupplungen des Wendegetriebeteiis beaufschlagt werden. Dies wird im einzelnen dadurch erreicht, daß die Übersetzungskupplungen über den Gangwählschieber unmittelbar mit der Fülleitung der Druckflüssigkeitsquelle verbun-

den sind und das Füllventil parallel an die Fülleitung angeschlossen ist. Auf diese Weise werden zunächst die Übersetzungskupplungen mit Druck beaufschlagt und bei Erreichen einer entsprechenden Druckhöhe der Steuerschieber des Füll ventils verschoben, wodurch erst dann eine Verbindung mit einer zum Richtungsschieber führenden Leitung hergestellt wird. Eine solche Steuerung bedingt einen erheblichen steuerlichen Aufwand, insbesondere hinsichtlich der Ausbildung des Steuerschiebers und des damit zusammenwirkenden Gehäuses des Steuerventils.

Durch die deutsche Auslegeschrift 10 70 467 ist ferner eine hydraulische Steuereinrichtung für ein durch Druckzufuhr zu Servomotoren schaltbares Getriebe bekanntgeworden, bei dem bei einer Umschaltung zunächst der hydraulische Schaltkreis und damit die eingerückte Kupplung schnell entlastet und daraufhin die neu gewählte Kupplung durch langsamen Druckanstieg sanft eingerückt werden soll. Auch hier dient eine unmittelbar von der Druckflüssigkeitsquelle ausgehende Fülleitung zum Auffüllen eines damit in Verbindung stehenden Druckspeichers dazu, einen allmählichen Druckanstieg zu erreichen. Somit ist hier ebenfalls keine individuelle Anpassung an die unterschiedlichen Verhältnisse in den einzelnen Schaltstufen möglich. Im übrigen kann bei dieser bekannten Vorrichtung immer nur eine einzige Kupplung ausgewählt werden, so daß nur beim Wechseln der Übersetzungsstufen Stöße vermieden werden können. Ferner ist bei der bekannten Steuereinrichtung ein ferngesteuertes Druckbegrenzungsventil erforderlich, das in einer Abzweigung der zu regelnden Fülleitung liegt und dessen Feder den Ventilkörper in Schließrichtung zu drängen sucht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steuereinrichtung der eingangs genant ten Art zu schaffen, die in Abhängigkeit von der jeweils durchgeführten Umschaltung der Übersetzungs- und Richtungskupplungen eine individuell angepaßte Druckbeaufschlagung der Kupplungen ermöglicht und zugleich auf einfache Weise sicherstellt, daß die Übersetzungskupplungen gegenüber den Richtungskupplungen zuerst voll angelegt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale nach dem Kennzeichen von Anspruch 1 gelöst.

Mit den Mitteln nach der Erfindung kommt man zu einer hydraulischen Steuereinrichtung, bei der die Füllung des Druckspeicher nicht unmittelbar von der Fülleitung der Druckflüssigkeitsquelle aus, sondern von den Kupplungszylindern der Übersetzungskupplungen und Richtungskupplungen über besondere Rückdruckleitungen erfolgt, die über in ihnen eingebaute Wechselventile und in ihnen angeordnete Drosselelemente derart individuell zusammengeschaltet werden können, daß bei den jeweils ausgewählten Übersetzungen in bezug auf Fahrtrichtung und Übersetzung ein optimal angepaßter Druckanstieg durch den Druckspeicher erreicht wird, so daß in jedem Fall, ganz gleich welcher Teil des Lastschaltgetriebes geschaltet wird, ein weiches, schlagfreies Schalten möglich ist. Mit den Mitteln nach der Erfindung können die linearen Druckanstiegsverläufe so festgelegt werden, daß sie von den höheren Gängen zum unteren Gang progressiv langsamer sind und sogar im Vorwärtsbereich langsamer als im Rückwärtsbereich. Durch ein derart festgelegtes individuelles Schaltprogramm ergibt bei voller Motordrehzahl ein weiches Schalten, und zwar ungeachtet, von welcher Übersetzung zur anderen oder von welchem Bereich in den anderen Bereich geschaltet wird. Zugleich wird durch die erfindungsgemüßc Schaltung zwischen dem Füllventil und dem Druckspeicher und der Verbindung zwischen den Kupplungs/.ylindem der Übersetzungskupplungen und der Richtungskupplungen sowie durch die entsprechende Ausbildung der Übersetzungskupplungen einerseits und der Richtungskupplungen andererseits auf einfache Weise die an sich bekannte Verteilung der Rutschphasen auf die

ίο beiden Kupplungsarten derart erreicht, daß die Üb°rsetzungskupplungen zuerst ihre volle Anlegkraft erreichen und erst danach die Richtungskupplungen.

Durch die britische Patentschrift 7 92 398 ist es zwar schon allgemein bekanntgeworden, bei einem Getriebe mit einem Wendegetriebeteil und einem Wechselgetriebeteil bestimmte Kupplungen gegenüber anderen Kupplungen in ihrer energieaufnehmenden Kapazität unterschiedlich auszubilden. Jedoch wird dort eine andere Unterscheidung vorgenommen als bei der

2ü Erfindung. So wird dort z. B. die wie eine Mehrscheibenkupplung ausgebildete Rückwärtsgangbremse mit mehr Platten als die anderen Kupplungen versehen, um ein übersetzungsbedingtes höheres Moment aufzunehmen. In Weiterbildung der Erfindung läßt sich die

2^r> individuelle Anpassung des Schaltprogramms sehr leicht erreichen, wenn die die größte Drosselwirkung aufweisenden Drosselelemente in den Rückdruckleitungen der für die Vorwärtsrichtung vorgesehenen Richtungskupplung und der für den ersten Gang des

jo Wechselgetriebeteils vorgesehenen Übersetzungskupplung angeordnet sind.

Auch hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Drosselelemente in den Rückdruckleitungen der Richtungskupplungen und den Rückdruckleitungen

j^r> der für den ersten und zweiten Gang des Wechselgetriebeteils vorgesehenen Übersetzungskupplungen angeordnet und in der Rückdruckleitung der für den dritten Gang des Wechselgetriebeteils vorgesehenen Übersetzungskupplung kein Drosselelement vorhanden ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung in der Aufsicht auf einen Schlepper mit einem die erfindungsgemäl) ausgebildete hydraulische Steuereinrichtung aufweisenden Lastschaltgetriebe,

Fig.2 eine schematische Darstellung der Steuereinrichtung,

Fig.3 bis 5 ein Steuergerät der Steuereinrichtung in einem senkrechten Längschnitt in vergrößertem Maßstab bei verschiedenen Betriebszuständen und Fig.6 eine schematische Darstellung der Öffnungsquerschnitte von in der Steuereinrichtung angeordneten Drosselelementen.

Lage- und Richtungsangaben in der nachfolgenden Beschreibung beziehen sich nur auf die zeichnerische Darstellung.

In Fig. 1 ist ein Schlepper 10 dargestellt, der eine vordere Antriebsmaschine 12 und ein Lastschaltgetriebe 14 aufweist, über das die Antriebsmaschine 12 mit einem Paar rückwärtiger Antriebselemente 16 gekuppelt ist. Die Antriebselemente 16 können je nach Art des Schleppers als Luftreifen oder Gleiskettenräder ausgebildet sein. Die an der Vorderseite des Schleppers angeordneten Antriebsorgane 18 können leer mitlaufen oder ebenfalls von der Antriebsmaschine angetrieben

sein. Sie können ferner lenkbar oder aber unabhängig von dem Antriebsmechanismus des Schleppers sein.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Lastschaltgetriebe 14 in seinem Wechselgetriebeteil mit drei Übcrsctzungsstufcn ausgebildet, das seine Antriebskraft von der Antriebsmaschine 12 über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 20 erhält und in herkömmlicher Weise mehrere Kraftschlußwege für die verschiedenen Getriebegänge aufweist. Das Schalten des I.astschaltgctriebes 14 wird durch einen Handhebel 28 ((■"ig.2) erreicht. Das Lastschaltgetriebe 14 enthält ferner einen Wendegetriebeteil, der vergleichsweise große energieabsorbierende Richtungskupplungen Cr, Cr aufweist, die wahlweise im Vorwärts- und Rückwärtsbereich des Lastschaltgetriebes wirksam sind. Zum Zusammenwirken mit den Richtungskupplungen Cf, Cr sind drei Übersetzungskupplungen Ci, C2, Cj vorhanden, die in der jeweils ausgewählten Fahrtrichtung eine ausgewählte Getriebeuntersetzung ermöglichen.

Die Kupplungen werden hydraulisch beaufschlagt, und zwar durch Kupplungszylinder, die in Fig. 2 mit FDW, REV ist, 2nd und 3rd bezeichnet sind. Die Übersetzungskupplungen Ci, C₂, Cj sind aufgrund ihrer Ausbildung und Größenbemessung mit einer kleineren energieabsorbierenden Kapazität ausgerüstet als die größeren Richtungskupplungen Cr Cr. Jede der Übersetzungskupplungen und darin untergebrachte Kupplungsfedern sind derart ausgelegt, daß die Kupplungen bei einem geringeren Druck als er für die Richtungskupplungen erforderlich ist, in Kupplungseingriff gelangen. Hieraus ergibt sich, daß der jeweils ausgewählte Kupplungszylinder die Übersetzungskupplung vordem Einlegen der Richtungskupplungen C/, Cr für den Vorwärts- und Rückwärtsbetrieb einlegt. Die Übersetzungskupplungen Ci, C₂ und Cj treffen während des Eingriffs der ausgewählten Kupplung nur auf eine vergleichsweise geringe energieabsorbierende Last in der Kraftübertragung. Für eine bestimmte Schleppcrgcschwindigkeit und Fahrtrichtung ist jeweils nur eine Richtungskupplung und eine Übersetzungskupplung in Eingriff

Wie aus Fig.2 hervorgeht, saugt eine als Druckflüssigleitsquelle dienende Hochdruckpumpe 22 von einem Flüsiigkeitstank öl oder eine andere Hydraulikflüssigkeit und fördert die Flüssigkeit durch ein Steuergerät 24 und durch eine Wählventileinrichtung 26 bis zu einem ausgewählten Kupplungszylinder FWD oder REV und bis zu einem der Kupplungszylinder Is/, 2nd oder 3rd. Jeder Kupplungszylinder wird durch den Hydraulikdruck in und durch eine Feder außer Eingriff gebracht. Die Wählventileinrichtung 26 wird durch einen Handhebel 28 manuell betätigt, durch den sowohl beide Richtungen als gleichzeitig auch die Übersetzung eingestellt werden können. Nach der Einstellung läuft der Umschaltvorgang ohne weiteren Fahrereingriff im Lastschaltgetriebe 14, abhängig vom Steuergerät 14, ab, und zwar mit einer vorbestimmten Verzögerung. Die Wählvcntilcinrichtung 26 übernimmt außer der Zufuhr von Druckflüssigkeit von der Pumpe 22 zum gewählten Kupplungszylinder auch die Abführung der Flüssigkeit /u einem Ablauf D, und zwar für diejenigen Kupplungsxylindcr, die beim Umschaltvorgang entlastet werden.

Das Druckmittel strömt von der Pumpe 22 durch ein Konstantdruckventil 30, das einen konstanten Druck Cl an ein Füllvncntil 32 abgibt. Letzteres ist in dem Steuergerät 24 angeordnet und durch eine Füllcitung 34 mil der Wählvcnlilcinrichtung 26 zur Beaufschlagung der Kiipplungs/.ylinder verbunden. Das Füllventil 32 spricht auf Drucksignale aus einer Signalleitung 36 an die in unten näher beschriebener Weise auf eine druckempfindliche Fläche 64 des Füllventils 32 wirken.

Von Leitungen, die sich zwischen der Wählventilein richtung 26 und jedem der Kupplungszylinder FWD REV, ist, i nd,3rd erstrecken, zweigen Rückdruckleitun gen 1, 2, 3, F, R ab, wobei die Rückdruckleitungen je nach Druckbeaufschlagung der betreffenden Kupp lungszylinder Hoch- oder Niederdruck von der Kupplungszylindern als Drucksignal zum Steucrgeräi 24 zurückleiten. Unter Berücksichtigung eines weitei unten näher erläuterten Druckausgleichs und de« Zusammenwirkens der bei einer vorgegangenen Umschaltung beteiligten Organe werden Rückdrucksignalc von dem im Vorwärts- oder Rückwärtsbetrieb wirksamen Kupplungszylinder zu der druckempfindlicher Fläche 64 des Füllventils 32 geleitet, und zwar über eir erstes, mit der Rückdruckleitung R und der Rückdruckleitung Fin Verbindung stehendes Wechselventil F-F

2(i sowie einen Leitungsknotenpunkt 38 und die Signalleitung 36. Ähnliche Rückdrucksignale von den Kupplungszylindern 2nd und 3rd gelangen über ein weitere« Wechselventil 2—3 sowie ein drittes, letzterem nachgeschaltetes Wechselveiitil 1—3 und die Leitungsverbindung 38 und schließlich über die Signalleitung 36 ebenfalls zu der druckempfindlichen Fläche des Füllventils 32. Rückdrucksignale vom ersten Kupplungszylinder ist werden weitergeleitet, wenn kein Signa vom zweiten oder dritten Kupplungszylinder 2nd odei

i<> 3rd abgegeben wird, und zwar durch das Wechselventi 1—3 sowie den Leitungsknotenpunkt 38 und die Signalleitung 36. Der Druck des am Leitungsknotenpunkt 38 erscheinenden resultierenden Signals wire durch Drosselelemente 40,41,42,43 in den Rückdruckleitungen R, 1, 2 und F sowie durch einen mit derr Leitungsknotenpunkt 38 über eine Anschlußleitung 6i verbundenen Druckspeicher 44, der rückseitig seine; Kolbens über einen Ablauf D entlastet ist, gesteuert. Je nach Strömungsrichtung und Druckhöhe in der Rücklaufleitungen und den ausgewählten Schaltkombinationen ergeben sich aufgrund der in den Rückdruckleitungen angeordneten Drosselelemente 40, 41, 42, 43 und unter Berücksichtigung der Ausbildung de· Druckspeichers 44 verschiedene Druckgefälle, die eir individuell abgestimmtes Schalten ermöglichen.

Wie aus F i g. 3 hervorgeht, besitzt das Füllventil 32 einen Steuerschieber 46, der eine Querwand aufweisi und innerhalb einer Bohrung des Füllventils längsverschieblich gelagert ist sowie in jeder Stellung, die mil der Fülleitung 34 bzw. der Signalleitung 36 verbundener Ventilkammern trennt und dadurch den Druck dei Fülleitung 34 gegenüber der Signalleitung 36 unc umgekehrt sperrt. Die Steuerkante einer Zwischen schulter 48 am Steuerschieber 46 ermöglicht die Steuerung der öffnung von radialen Durchlaßkanäler 50, denen der konstante Druck CP von der Hochdruckpumpe 22 zugeführt wird. Auf diese Weise wird die Druckströmung gesteuert, die ihren Weg entlang der Öffnungen 50, der Schulter 48, durch eine benachbarte Ringausnehmung 52 im Steuerschieber 46 und radiale öffnungen 54 sowie eine Druckkammer 56 irr Steuerschieber bis zur Fülleitung 34 nimmt.

F-inc in Ventilöffnungsrichtung wirkende Feder 58 is innerhalb einer Ventilkammer 60 des Steuerschiebers 4(

i'5 angeordnet, wobei sich die Feder 58 an einer Schullci der Ventilkammer 60 abstützt. Die Ventilkammer W über die Ventilbohrung mit der Signallcilung 36 ir Verbindung. Der Steuerschieber 46 besitzt eine derr

Fülldruck in der Druckkammer 56 und der Fülleitung 34 ausgesetzte Fläche 62, wodurch der Steuerschieber 46 entgegen der Wirkung der Feder 58 in Schließrichtung des Füllventils 32 verstellbar ist. Der Druck an der Signalleitung 36 wirkt über die Ventilkammer 60 auf die der Fläche 62 gegenüberliegende Fläche 64 mit gleichgroßer wirksamer Fläche und unterstützt die Wirkung der Feder 58 im Öffnungssinn des Füllventils. Wenn die Fläche 64 einem dem Fülldruck gleichen Druck ausgesetzt wird, ist der Steuerschieber 46 druckausgeglichen und wird durch die Feder 58 in die voll geöffnete Stellung des Füllven'ils 32 verschoben.

Das Wechselventil F-R besitzt einen eine Querwand aufweisenden Ventilschieber 66, der in einer Bohrung des Wechselventils längsverschiebbar ist und zu jeder Zeit den Druck an einem Ende des Wechselventils von dem am anderen Ende des Wechselventils blockiert. Somit sind in jeder Stellung des Wechselventils F-R die Rückdruckleitung R und die Rückdruckleitung F voneinander getrennt.

In für Wechselventile typischer Weise hat der Ventilschieber 66 beidseitig gleich große Belastungsflächen und zwei stabile Endlagen. Er nimmt entweder die in der Zeichnung mit ausgezogenen Linien dargestellte Lage oder aber die mit gestrichelten Linien dargestellte Stellung 66a ein, je nachdem ob der Druck aus der Rückdruckleitung R oder F überwiegt. Wenn sich der Ventilschieber 66 in seiner mit ausgezogenen Linien dargestellten Lage befindet, in die er durch den Druck in der Rückdruckleitung R gebracht worden ist, verbindet der Ventilschieber 66 die Rückdruckleitung R über den Leitungsknotenpunkt 38 mit der Signalleitung 36 und der Anschlußleitung 68 des Druckspeichers 44. Wenn der Ventilschieber 66 infolge eines überwiegenden Druckes in der Rückdruckleitung Fseine mit gestrichelten Linien 66a gezeigte Stellung einnimmt, verbindet der Ventilschieber 66 die Rückdruckleitung F mit dem Leitungsknotenpunkt 38 und damit mit dem Druckspeicher 44.

Bei jeder Übersetzungsänderung im Lastschaltgetrie- "to be durchläuft der Druckspeicher 44 einen vollen Arbeitsablauf, in dem der Druckspeicher vollständig entleert und danach mit neuer Hydraulikflüssigkeit aufgefüllt wird. Der Arbeitsdruck im Druckspeicher 44 beträgt zwischen einem solchen Zyklus ungefähr 18 Bar.

Der über die Anschlußleitung 68 einströmende Druck gelangt über radiale öffnungen 70 in einer Bohrung des Druckspeichers 44 in eine am einen Ende der Bohrung gelegene Füllkammer 72. Die Füllkammer 72 ist durch einen verschiebbaren Kolben 74 von einer Federkammer 75 getrennt, die bei 76 (entsprechend D in F i g. 2) entlüftet ist. In der Federkammer 75 sind konzentrisch angeordnete, vorgespannte Federn 78 angeordnet, die am einen Ende des Kolbens 74 angreifen und die Abwärtsbewegung des Kolbens 74 begrenzen, wenn der Druck in der Füllkammer 72 durch die vereinigte Kraft der Federn 78 mechanisch ausgeglichen ist.

Wenn der Druck aus der Füllkammer 72 abgelassen wird, nimmt der Kolben 74 infolge der vollen Ausdehnung der Federn 78 seine mit gestrichelten Linien dargestellte Stellung 74a ein.

Der Fig.3 ist weiterhin zu entnehmen, daß das Drosselelement 40 in der Rückdruckleitung R ein längsverschiebbares Drosselrückschlagelement 80 aufweist, das in entsprechender Weise auch in den Drosselelement en 41, 42 und 43 angeordnet ist. Das Drosselrückschlagelement steht unter Wirkung einer Feder 82, durch die es in der mit gestrichenen Linien 80a gezeichneten Stellung gehalten ist. Die Ausbildung und Anordnung des Drosselrückschlagelementes 80 ist derart, daß in der Richtung des Pfeiles 84 eine weitgehend ungedrosselte Strömung und in entgegengesetzter Richtung zum Pfeil 84 eine gedrosselte Strömung erreicht wird.

Das bedeutet im einzelnen, daß eine Drosselbohrung 86 in dem Element 80 unwirksam bleibt, wenn das Element 80 sich in seiner mit ausgezogenen Linien dargestellten geöffneten Stellung befindet, so daß in diesem Fall bei Stellung des Wechselventils F-R gemäß Fig.3 der Druckspeicher 44 frei mit der Rückdruckleitung R verbunden ist und somit unmittelbar entleeren kann. Jedoch in der mit gestrichelten Linien dargestellten Stellung des Elementes 80 (Stellung SOa) ist die Drosselbohrung 86 wirksam, so daß dann eine geringe Flüssigkeitsmenge von der Rückdruckleitung R in den Druckspeicher 44 einströmen kann. Auf diese Weise wird der Druckspeicher 44 langsam mit einer Flüssigkeit geringen Druckes entsprechend dem Druckabfall an der Drosselöffnung 86 mit Druckmittel wieder aufgefüllt.

Wird das Lastschaltgetriebe aus einem Antriebszustand, beispielsweise vom Rückwärtsantrieb im ersten Gang in eine andere Stellung, z. B. auf Vorwärtsantrieb im zweiten Gang geschaltet, so sind zu Beginn des Umschaltens noch die Rückdruckleitungen ,R' und 1 innerhalb des Steuergerätes 24 aufgrund des in ihnen herrschenden Kupplungsdruckes aus den Kupplungszylindern die aktiven Leitungen, wodurch der Ventilschieber 66 des Wechselventils F-R und der Ventilschieber des Wechselvnetils 1—3 in ihre rechtsliegenden Stellungen verstellt werden. Somit sind durch das Wechselventil F— Λ die Rückdruckleitung Fund durch das Wechselventil 1 —3 die Rückdruckleitungen 2 und 3 vom Steuergerät 24 getrennt. Ferner befindet sich das Wechselventil 2—3 in seiner unteren Stellung, wodurch eine weitere Trennung der Rückdruckleitung 3 vom Steuergerät 24 gegeben ist.

In F i g. 3 sind die Teile in der Stellung dargestellt, die sie unmittelbar nach der Bewegung des Handhebels von der Umschaltung des Lastschaltgetriebe? vom ersten Gang im Rückwärtsbetrieb in den zweiten Gang im Vorwärtsbetrieb einnehmen. Der Druckspeicher 44 entleert sich über die Rückschlagventile in den noch aktiven Rückdruckleitungen /fund 1 zusammen mit den Kupplungszylindern REV und Is/, die während des Schaltens außer Eingriff kommen. Somit findet bei jedem Umschalten eine Entleerung des Druckspeichers 44 statt, da die Kupplungszylinder der vorherigen Gangkombination an der Wählventileinrichtung 26 von der Druckquelle abgetrennt und auf Ablauf nach D gestellt sind.

Der Druck fällt augenblicklich und gleichzeitig in allen aktiven Kreisläufen einschließlich der beaufschlagten Kupplungszylinder im vorherigen Gang REV und Ist ab und zwangsläufig damit auch der wirksame Rückdruck in den Rückdruckleitungen R und I, welche ständig den Druck in diesen beiden Kupplungszylindern anzeigen. Als Folge davon nimmt das Element 80 der Drosselelelemente 40 und 41 seine geöffnete Stellung ein, so daß die Federn 78 den Kolben 74 in Richtung des Pfeils bewegen, so daß die vollständig entleerte Stellung des Druckspeichers 44 gemäß den Linien 74a erreicht wird. Zu dieser Zeit stehen alle Kupplungen im Lastschaltgetriebe vorübergehend außer Eingriff. Der volle Leitungsdruck CP, der von der Druckquelle an das Füllventil abgegeben wird, beträgt ungefähr 18 Bar.

Wegen der Regelcharakteristik und der Abhängigkeit des Füllventils 32 vom Signaldruck aus den Rückdruckleitungen tritt aber dieser Druck nicht in der Fülleitung 34 auf, da, wie später erläutert, bei fehlendem Signaldruck nur die Feder 58 die Druckhöhe in der Fülleitung bestimmt, bei der das Füllventil bereits abregelt. Dieser Wert liegt verhältnismäßig niedrig.

Der vorstehend beschriebene Zustand mit entleertem Druckspeicher und Ausrückzustand aller Kupplungen stellt sich bei jedem Schaltübergang und in der Neutralstellung ein. Aus diesem Zwischenzustand kann daher in jede neue Gangkombination geschaltet werden. Beim beschriebenen Übergang in die Stellung zum Vorwärtsantrieb im zweiten Gang ist der Druck aus den Kupplungszylindern FWD und 2nd zunächst abgelassen, wobei der Druck einen niedrigen Wert oder den Wert Null hat. Da im Füllventil 32 die druckansprechenden Flächen 62 und 64 auf beiden Seiten des Steuerschiebers 46 den nach Entleerung des Druckspeichers vorhandenen reduzierten Druck abfühlen, hat dieser Druck keine Wirkung auf die Stellung des Steuerschiebers 46. So kann durch die auf ihre volle Länge expandierende Feder 58 die volle Ventilbewegung ausgenutzt und der Steuerschieber 46 in seine geöffnete Stellung gemäß den Linien 46a gebracht werden, wodurch die Fülleitung 34 geöffnet wird, um zunächst Leitungsdruck mit dem konstanten Wert CP weiterzuleiten. Danach beginnt mit dem Druckaufbau in der Fülleitung 34 die Druckregelung am Füllventil 32.

Die in Öffnungsrichtung wirkende Feder 58 hat in einem Ausführungsbeispiel eine Kraft, die einem an der Fläche 62 angreifenden Druck von ungefähr 2,1 Bar das Gleichgewicht hält. An diesem Punkt setzt die Abregelung durch Drosselung oder Verschluß am Füllventil 32 ein, so daß zunächst der höhere Wert des Leitungsdrucks nicht auf die Kupplungen wirkt. Die Kupplungen werden somit mit einem solchen Fülldruck gefüllt, da dieser auf die druckansprechende Fläche 62 des Steuerschiebers 46 einwirkt, der dabei eine die Durchlaßkanäle 50 teilweise verschließende Gleichgewichtslage einnimmt.

Ohne Unterbrechung findet die Kupplungsfüllung statt, wobei in der Fülleitung 34 ein allmählicher, kontinuierlicher Druckaufbau stattfindet, bis zunächst der zweite Kupplungszylinder 2nd die zweite Kupplung C₂ und danach der Kupplungszylinder FWD die Vorwärtskupplung Oin Eingriff bringt. Dieser allmähliche Druckaufbau ergibt sich durch die nachfolgend angegebenen verschiedenen Aktionen und Reaktionen an Stellen im Hydraulikkreislauf.

Wenn nämlich der Kupplungszylinderdruck über 2,1 Bar ansteigt, haben die internen Drücke P an den Drosselelementen 42, 43 die gleichen Werte und den gleichen Druckanstieg, so daß durch die zugeordneten Rückschlagelemente 80 ein kleiner Durchfluß in jeder der Rückdruckleitungen Fund 2 erzeugt wird. Dies hat zur Folge, daß der Ventilschieber 66 des Wechselventils F-R und der Ventilschieber des Wechselventils 1—3 unter dem Flüssigkeitsdruck in ihre in F i g. 4 dargestellten linken Stellungen verstellt werden und der vereinigte Fluß aus dem ersten und zweiten Signal zusammen in die Leitung 68 des Druckspeichers 44 einströmt. Dieser resultierende, den Druckspeicher beaufschlagende Druck drückt den Kolben 74 allmählich nach unten, und zwar entgegen der Wirkung der beiden Federn 78, wodurch der Druck allmählich linear ansteigt.

So, wie der Druck im Druckspeicher 44 ansteigt, wird dieser Druckanstieg auf die druckempfindliche Fläche 64 des Füllventil 32 übertragen, so daß der Steuerschieber 46 in F i g. 4 geringfügig nach oben bewegt wird und dadurch den Kuppliingsdruck ansteigen läßt. Sobald der Kolben 74 des Druckspeichers 44 in Richtung des Pfeils bis zu einer Stelle verschoben worden ist, die einem Druck von 18 Bar entspricht, sind die Drücke an den Flächen 62 und 64 des Füllventils 32 ausgeglichen. An diesem Punkt hat der Kupplungszylinder FWD die

ίο Richtungskupplung Cy voll eingelegt und etwas davor wird durch den zweiten Kupplungszylinder 2nd die Übersetzungskupplung Ci für den zweiten Gang in Eingriff gebracht. Diese Abstimmung ist notwendig, da keine der Übersetzungskupplungen Ci, Ci, C3 genügend Kupplungsfläche und Kühlungskapazität hat, um die anfallende Schlupfarbeit beim Schaltübergang oder beim Anfahren aufzunehmen. Die beiden Richtungskupplungen sind dafür ausgelegt.

Bei Druckausgleich an den Flächen 62 und 64 der Druck von der Druckflüssigkeitsquelle mit dem konstanten Wert CP ausgeglichen, so daß der Druck P im Drosselelement 43 und am Drosselelement 42 den gleichen CP-Wert aufweist. Der Steuerschieber 46 nimmt seine in F i g. 5 mit ausgezogenen Linien dargestellte, voll geöffnete Lage ein und auch der Kolben 74 des Druckspeichers 44 nimmt seine in ausgezogenen Linien dargestellte Lage ein.

Bei der nächsten Verstellbewegung des Handhebels wird der Zyklus wiederholt und der Druckspeicher, wie oben beschrieben, wieder neu aufgefüllt. Die Vorgänge sind, abgesehen von der unterschiedlichen Drosselwirkung der Drosselemente gleich und wiederholen sich beim Einschalten jeder anderen Gangkombination, so daß auf eine weitere Beschreibung verzichtet werden kann. Nachfolgend wird als Beispiel eine Aufstellung über die Charakteristik des Schalters gegeben, wie sie sich im praktischen Betrieb eines Ackerschleppers als günstig erwiesen hat:

Verhältnismäßig schnellstes Schalten in den dritten

+0 Gang rückwärts, schnelles Schalten in den dritten Gang vorwärts, schnelles Schalten in den zweiten Gang rückwärts, langsames Schalten in den zweiten Gang vorwärts, langsames Schalten in den ersten Gang rückwärts, verhältnismäßig langsamstes Schalten in den ersten Gang vorwärts.

Bei dem erfindungsgemäßen Steuergerät werden immer zwei Drosselelemente in Kombination miteinander verwendet, so daß während jeder Auffüllung des Druckspeichers gleichzeitig zwei Druckmittelströme auftreten. Daher besteht große Freiheit, durch Kombination der Drosselwerte verschiedene, für den jeweiligen Getriebeschaltzustand günstige Druckanstiegverläufe zu erreichen.
In Fig.6 sind die Abmessungen der Drosselbohrungen 86 in den Drosselrückschlagelementen 80 innerhalb der verschiedenen Rückdruckleitungen dargestellt. Die typische Größe einer Drosselbohrung bei einem ausgeführten Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt 1,04 mm Innendurchmesser und die anderen Drosselbohrungen entsprechen mehr oder weniger diesem Wert. Wie sich aus Fig.6 ergibt, sind die Rückdruckleitungen R und 2 gedrosselt, die Rückdruckleitungen Fund 1 stärker gedrosselt und die Rückleitung 3 u nged rössel t.

Hieraus folgt, daß das Füllen des Druckspeichers dann am langsamsten erfolgt, wenn der Handhebel im Vorwärtsbetrieb in den ersten Gang gebracht wird. Im anderen extremen Fall zeigt sich, daß die schnellste

Wiederauffüllung bzw. Druckerhöhung des Druckspeichers eintritt, wenn der Handhebel im Rückwärtsgang in den dritten Gang geschaltet wird. Es versteht sich natürlich, daß die Rückdruckleitung 3 ebenfalls mit einer geringen Drosselung versehen sein kann, obwohl sich herausgestellt hat, daß keine Drosselwirkung erforderlich ist, sofern die Anwendung gemäß der Erfindung betroffen ist.

Aufgrund des Voranbeschriebenen ergibt sich, daß das Lastschaltgetriebe unmittelbar neutralisiert wird, wenn der Handhebel von irgendeiner Arbeitsstellung heraus verstellt wird, da dabei die Wählventileinrichtung 26 gemäß Fig. 2 alle aktiven Leitungen gleichzeitig und unmittelbar mit dem Ablaufdruck verbindet, einschließlich der beiden betroffenen Kupplungszylinder und der beiden betroffenen Rückdruckleilungen. Somit gehen die Flüssigkeitsdrücke von 18 Bar auf Ablaufdruck zurück und die bereits auf Ablaufdruck befindlichen Druckströme bleiben auf Ablaufdruck.

Eine nachfolgende Betätigung des Handhebels 28 in eine Arbeitsstellung hat einen Arbeitsablauf zur Folge, der durch zwei automatisch erfolgende Zustände festgelegt ist. Der erste kürzere Zustand bzw. Vorgang ist der geringe konstante Druck und das Kupplungsfüllen, das am Übergangspunkt beendet ist, das den Beginn des zweiten Zustandes anzeigt, nämlich wenn der Druck anfängt linear anzusteigen. Die Höhe des Druckanstiegs ist unterschiedlich aber konstant, und zwar abhängig, welche Signaldrücke dem Druckspeicher 44 aufgegeben werden. Der allmähliche Druckaufbau des Fülldruckes erfolgt aufgrund der Tatsache, daß, wenn sich der reduzierte Rückdruck an dam Füllventil 32 erhöht, sich auch der Fülldruck erhöht.

Der zweite Vorgang wird während des Druckanstiegs in den Kupplungszylindern an der Steile beendet, la denen der Fülldruck seinen maximalen Wert erreicht. Vorher wird jedoch während des linearen Druckanstieges die Übersctzungskupplung voll in Eingriff gebracht. Erst später gelangt dann die ausgewählte Kupplung der

ίο Richtungskupplungen in Eingriff, und zwar nach dein Aufnehmen der hohen Schlupfarbeit, die sich während des Schaltens ergibt, für die die Übersetzungskupplungen nicht ausgelegt sind.

Nach Eingriff der ausgewählten Kupplung ist der Kraftfluß im Getriebe 14 geschlossen, so daß der Schlepper 10 unter der Antriebskraft der Antriebsmaschine 12 in der ausgewählten Richtung und dem ausgewählten Gang angetrieben wird.
Wie gezeigt, ist eine einzige Antriebsmaschine und ein einziges Getriebe zum Antrieb des Fahrzeugs mit zwei Antriebsrädern oder einem Vierradantrieb unter den möglichen Antrieben vorgesehen. In dem Fall, daß mehrere Antriebsmaschinen und mehrere Getriebe in einem Fahrzeug angeordnet sind, wobei jede Antriebsmaschinen-Getriebekombination mindestens zwei Fahrzeugräder antreibt, kann jedes Getriebe des Fahrzeugs mit einem eigenen Steuergerät versehen sein, das unabhängig von dem anderen arbeitet oder es können alle Getriebe mit einem einzigen Steuergerät ausgerüstet sein.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulische Steuereinrichtung für ein Lastschaltgetriebe mit einem Wendegetriebeteil und einem Wechselgetriebeteil, insbesondere für Ackerschlepper, mit zugeordneten, durch Druckmittelzufuhr einrückbaren und als Reibvorrichtungen ausgebildeten Richtungskupplungen und Übersetzungskupplungen, mit einer eine Druckflüssigkeitsverbindung zwischen jeweils einer der Richtungskupplungen und der Übersetzungskupplungen und einer Druckflüssigkeitsquelle herstellenden Wählventileinrichtung, und mit einem der Druckflüssigkeitsquelle nachgeschalteten Füllventil, dessen entgegen der Wirkung einer Feder axial verschiebbarer Steuerschieber einerseits über eine Fülleitung mit der Druckflüssigkeitsquelle und andererseits über eine Anschlnßleitung mit dem Füllraum eines bei jeder Umschaltung des Lastschaltgetriebes neu zu füllenden Druckspeichers in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß in die die Feder (58) aufnehmende Ventilkammer (60) des entsprechend der bekannten Bauart eines ferngesteuerten Druckregelventils ausgebildeten Füllventils (32) die Anschlußleitung (68) einmündet und das Druckmittel aus der Anschlußleitung (68) im Öffnungssinne des Füllventils (32) gleichsinnig mit der Feder (58) eine Flache (64) des Steuerschiebers (46) belastet, dessen gegenüberliegende Fläche (62) aus der Fülleitung (34) mit Fülldruck im Schließsinn des Füllventils (32) beaufschlagt ist, daß die Anschlußleitung (68) ferner mit den Ausgängen von hydraulisch selbsttätig umsteuerbaren Wechselventilen (1—3, 2—3 und F— R)'m Verbindung steht,die mit ihren Einlassen an mit Kupplungszylindern (FWD, REV, ist, 2nd und 3rd) der Richtungskupplungen (Cf und Cr) und Übersetzungskupplungen (G, Ci und C3) in Verbindung stehenden, zumindest teilweise den Durchfluß zum Druckspeicher (44) unterschiedlich begrenzende Drosselelemente (40, 41,42 und 43) aufweisenden Rückdruckleitungen (1, 2, 3, F und R) derart angeschlossen sind, daß die Wechselventile (F-R, 1-3 und 2—3) durch den Rückdruck in den Rückdruckleitungen (1,2,3, Fund R) in ihre eine Verbindung zwischen den jeweils druckführenden Rückdruckleitungen (F, Roder 1,2, 3 oder 2,3) und dem Druckspeicher (44) herstellende Offenstellung umgeschaltet werden, und daß ferner die Übersetzungskupplungen (C\, Ci und Ci) gegenüber den Richtungskupplungen (Cf und Cä) durch einen geringeren Flüssigkeitsdruck anlegbar und mit einer geringere Energie absorbierenden Kapazität ausgebildet sind.

2. Hydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die größte Drosselwirkung aufweisenden Drosselelemente (41 und 43) in den Rückdruckleitungen (1 bzw. F^der für den ersten Gang des Wechselgetriebcteils vorgesehenen Übersetzungskupplung Ci) bzw. der für die Vorwärtsrichtung vorgesehenen Richtungskupplung (Cf) angeordnet sind.

3. Hydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselelemente (40, 41, 42 und 43) in den Rückdruckleitungen (F, R, 1 und 2) der Richtungskupplungen (Cf und Cr) und der für den ersten und den zweiten Gang des Wechselgetriebeteils vorgesehenen Übersetzungskupplungen (Q und Cj) angeordnet sind und in der Rückdruckleilung (3) der für den dritten Gang des Wechselgetriebeteils vorgesehenen Übersetzungskupplung (Ci) kein Drosselelement vorhanden ist.