DE2360513A1

DE2360513A1 - Hydraulische schaltvorrichtung fuer ein unter last schaltbares umlaufraedergetriebe, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2360513A1
Application number: DE2360513A
Authority: DE
Inventors: Hansjoerg Dach
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1973-12-05
Filing date: 1973-12-05
Publication date: 1975-06-19
Also published as: US3968707A; IT1023298B; GB1467458A; DE2360513B2; HU169639B; SE404956B; JPS5755944B2; CS192539B2; FR2253952B1; JPS5085766A; FR2253952A1; SE7415219L; BR7410152A

Description

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN 23-60513 Aktiengesellschaft
Friedrichshafen

Hydraulische Schaltvorrichtung für ein unter Last
schaltbares Umlaufrädergetriebe, insbesondere für

Kraftfahrzeuge .

Stand der Technik; .

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schaltvorrichtung für ein unter Last schaltbares Umlaufrädergetriebe , insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. -

Aus der DT-OS Γ 780 067 ist bereits eine derartige
Schaltvorrichtung bekannt, in welcher eine .Kupplung wechselweise in einem Vorwärtsgang und in einem Rückwärtsgang neben jeweils mindestens einem weiteren Schaltelement vom Druck beaufschlagt ist. In dieser Schaltvorrichtung vollzieht sich der Druckaufbaü in der Kupplung über das zugeordnete Druckregelventil und den angebauten Dämpfer in beiden Gangstellungen, auf die gleiche Weise. .Bs bleibt demzu-.

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folge unberücksichtigt, daß die Kupplung im Rückwärtsgang, bei gleichem Eingangsmoment in das Getriebe, ein höheres Drehmoment zu übertragen hat als in einem der Vorwärtsgänge. Die Schaltzeit der Kupplung wird dadurch unnötig verlängert und die Reiblamellen unterliegen erhöhter Abnutzung.

Aufgabe und Lösung

Durch die Erfindung soll ein qualitativ guter und exakter Lastschalt-Übergang von einem niederen in einen höheren Vorwärtsgang und ein weiches Anlegen der Kupplung im Rückwärtsgang bei kurzer Schaltzeit ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Erfindung gelöst.

Nach der Erfindung ist das Druckregelventil zum Steuern der ihr zugeordneten Kupplung mit einer Einrichtung versehen, durch die der Druckanstieg in den beiden Gängen unterschiedlich steuerbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben.

Die Druckregeleinrichtung nach der Erfindung ist im Aufbau einfach und hat einen sehr geringen Raumbedarf, da die Forderung hinsichtlich eines unterschiedlichen Druck-

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aufbaues mit nur einem Drucksteuerventil und einem Dämpfer ermöglicht ist. Die erfindungsgemäße Druckregeleinrichtung ist in vorteilhafter Weise der Kupplung zugeordnet, die in einem Vorwärts- und im Rückwärtsgang, neben weiteren Schaltelementen, an der Kraftübertragung beteiligt ist. Die Druckregeleinrichtung steuert bei einer Lastumschaltung von einem niederen auf einen höheren Vorwärtsgang den Druckaufbau in dieser Kupplung durch Reduzieren des über einen ersten Druckkanal herangeführten HauptdruckesV Das Anlegen der Kupplung erfolgt hierbei unter einem Druck, der auf das verhältnismäßig kleine Übertragungsmoment im höheren Gang abgestimmt ist. Zum Schalten des Rückwärtsganges wird zusätzlich eine am Ventilschieber des Druckregelventils gebildete und in Öffnungsrichtung wirkende Differenz fläche mit einem zweiten Druckkanal verbunden, wodurch, eine Erhöhung des Anlegedruckes in der Kupplung erzielt wird. Der Druckanstieg ist hierdurch an das höhere Übertragungsmoment der Kupplung im Rückwärtsgang angepaßt. Die Schalt- und damit die Rutschzeit wird verkürzt und gleichzeitig wird ein weiches Anlegen der Reiblamellen gesichert.

Erläuterung der Erfindung

Anhand der Zeichnung ist nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen

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Fig. 1 ein Getriebeschema eines durch eine hydraulische Schaltvorrichtung steuerbaren Umlaufrädergetriebes

Fig. 2 das Schaltschema für das Getriebe nach Fig. 1 Fig. 3 bis 5 in der Reihenfolge der Zählung zusammengesetzt eine vereinfachte Darstellung einer hydraulischen Schaltvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Druckregeleinrichtung für das Getriebe nach Fig. 1 in der Rückwärtsgangstellung.

Aus Fig. 1 ist der Aufbau eines bekannten Vierwellen-Umlaufrädergetriebes mit zwei einfachen Umlaufrädersätzen U1 und U2 ersichtlich. Mit J ist eine Antriebs- und mit IV eine Abtriebswelle bezeichnet, die gleichachsig zueinander angeordnet sind. Zv/ischen diesen Wellen ist eine zentrale Getriebewelle I vorgesehen, deren eines Ende mit dem Sonnenrad S2 des Umlaufrädersatzes U2 verbunden ist. Auf der zentralen Getriebewelle I ist eine mit dem Sonnenrad S1 des Umlaufrädersatzes U1 verbundene Hohlwelle II drehbar gelagert. Eine weitere Getriebewelle III ist durch.den Steg ST1 von U1 gebildet, v/elcher mit dem Hohlrad H2 von U2 verbunden ist. Die Abtriebswelle IV ist sowohl mit dem Hohlrad H1 von U1 als auch mit dem Steg ST2 von U2 verbunden.

Mittels einer Kupplung K1 kann die zentrale Getriebewelle I und damit auch das Sonnenrad S2 von U2 mit der Antriebswelle J verbunden werden. Eine Kupplung K2 dient zum

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Verbinden der Hohlwelle II und des Sonnenrades ST mit der Antriebswelle J. Durch eine Bremse BT kann die Hohlwelle II und das erste Sonnenrad S1 mit dem Gehäuse G verbunden v/erden, über eine Bremse BTF ist" die Hohlwelle II über eine Einwegkupplung F mit dem Gehäuse G verbindbar. Eine weitere Bremse B2 dient zum Kuppeln des Hohlrades H2 mit dem Gehäuse G. Es ist außerdem der Steg ST1 über eine zur Bremse B2 'parallel angeordnete Einwegkupplung FT gegen Rückwärtsdrehen abstützbar.

Aus dem Schaltschema nach Fig. 2 sind die durch die Schaltvorrichtung ausführbaren Gangstellungen des Umlaufrädergetriebes zu entnehmen.

Nach Fig. 3 bis 5 besteht die Schaltvorrichtung aus einer vom Fahrzeugmotor angetriebenen Ölpumpe P, einem Hauptdruckventil 10, einem Wandlerdruckventil 20, einem Wählyentil 30, einem gaspedalabhängigen Dros.seldruckventil 40 und zwei Sperrventilen 50 und 60, von welchen das. Sperrventil 50 einem 2-3-Schaltventil 90 und^das Sperrventil 60 einem ^:-"1-2.-Schaltventil 70 zugeordnet ist. Ein Regler R liefert über eine Leitung 240 einen fahrgeschwindigkeitsabhängigen Druck, der zur selbsttätigen Gangschaltung auf Stirnflächen 73 und 93 der Schaltventile 70 bzw. 90 geleitet wird. Die Schaltventile 70 und 90 verteilen.das DruckÖl je nach Stellung links oder rechts auf die Kupplung K2 sowie auf die Bremsen BT, BTF und B2. Die Kupplung KT wird unmittelbar über das Wählventil 30 gesteuert: Der Bremse B2 ist ein Druckregelventil 130 und ein

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Dämpfer. 140 und der Kupplung K2 ein Druckregelventil 11O sowie ein Dämpfer 120 zugeordnet.

Das Druckregelventil 110 besteht aus einem Ventilschieber 111 mit Steuerkolben 111a, 111b und 111c. Die beiden Steuerkolben 111a und 111b haben gleiche Durchmesser, während der Steuerkolben 111c erfindungsgemäß abgesetzt ist und somit einen kleineren Durchmesser aufweist. Der Steuerkolben 111 a steuert die Druckmittelzufuhr aus einem, ersten Druckkanal 215, der in einen Ringraum 113 einmündet. Der Steuerkolben 111b steuert einen ständig entlüfteten Ringraum 115. Zwischen den beiden Steuerkolben mündet ein Kanal 126, der den geregelten Druck zur Kupplung K2 weiterleitet. Zwischen dem abgesetzten Steuerkolben 111c und dem Steuerkolben 111b ist ein Ringraum 117 gebildet, in welchen ein zweiter Druckkanal 118 einmündet. Der durch den Kanal 118 herangeführte Druck wirkt auf eine größere Ringfläche 119 des Steuerkolbens 111b und auf eine kleinere Ringfläche 119A des Steuerkolbens 111c.

Der Kanal 126 ist über einen Abzweigkanal 126b und eine Drossel 126a mit dem freien Ende des Steuerkolbens 111a verbunden. Das freie Ende des Steuerkolbens 111c ragt dagegen in einen Ringraum 128 des Dämpfers 120, welcher aus einem in einem Raum 123 angeordneten Kolben 121 und einer Druckfeder besteht. Die Druckfeder 122 stützt sich über einen Federteller 116 am Ende des Steuerkolbens 111c ab. An den Ringraum 128 ist

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ν ; ■ ;

ein Kanal 222 angeschlossen, der mit dem Drosseldruckventil verbunden ist, so daß ein lastabhängiger Druck im Raum 123 eingestellt werden kann. Der vor dem Kolben 121 liegende Teil 124 des. Raumes 123 ist über einen Verbindungskanal 125, der ein Rückschlagdrosselventil 125A enthält, mit dem Kanal 126 und der Kupplung K2 verbunden. Das Rückschlagdrosselventil· 125Λ erlaubt vom Kanal 126 her einen verzögerten Druckaufbau im "vorderen Raum 124, während .zur schnellen Entlüftung dieses Raumes der volle Querschnitt des Verbindungskanals zum Kanal 126 freigegeben werden kann.

Das Wählventil 30 hat folgende Schaltstellungen:

"P" Parken ;

"R" Rückwärtsgang

"N" Leerlauf (Neutral)

"A" Automatik (Fahrstellung) '

"2" Automatik, begrenzt auf 1. und,2. Gang

"1" Fahren nur im 1. Gang möglich.

Die von einem Fahrzeugmotor angetriebene ölpumpe P fördert das Drucköl zum Hauptdruckvent.il 10, welches in einer Hauptdruckleitung 205 einen sogenannten System- oder Hauptdruck einstellt. Das von der Schaltvorrichtung nicht verbrauchte Drucköl strömt über eine durch das Hauptdruckventil 10 steuerbare Leitung 28 zu einem Kühler K und einem Wandler W ab. Das Wandlerdruckventil 20 begrenzt hierbei den Druck im Wandler W auf einen bestimmten Höchstwert.

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In der Schaltstellung "R", des Wählventils 3Q ist die Hauptdruckleitung 205 mit einer Zuführungsleitung 210 verbunden, die ihrerseits über das 2-3-Schaltventil 90 und.den ersten Druckkanal 215 an das Druckregelventil 110 angeschlossen ist. Gleichzeitig steht die Hauptdruckleitung 205 über das Wählventil 30 auch mit dem zweiten Druckkanal 118 in Verbindung, v/elcher an den Ringraum 117 des Druckregelventils 110 angeschlossen ist. Der Druckkanal 118 weist einen Zweigkanal 212 mit einem Rückschlagventil 212a auf, der über das Druckregelventil 130 und einen Kanal 146 mit der Bremse 132 verbunden ist. Ein weiterer Zweigkanal 243 des Druckkanals 118 steht mit einem Raum 143 des Dämpfers 140 in Verbindung.

In der Schaltstellung "A" des Wählschiebers 30 und im zweiten Gang ist eine durch den Wählschieber 30.mit der Hauptdruckleitung 205 verbundene Zuführungsleitung 208 über das durch den Druck des Reglers R nach rechts verschobene 1.-2— . · Schaltventil 70 an einen Zuführkanal 214 der Bremse B1F angeschlossen. Ein vom Zuführkanal 214 abzweigender Kanal .213 ist über einen Seitenkanal 177 an das an seinem Anschlag links befindliche 2-3-Schaltventil 90 und über einen weiteren Zuführkanal 216 an die Bremse B1 angeschlossen. Gleichzeitig steht noch eine Zuführungsleitung 208a, 208b mit der ,in den Vorwärtsgängen ständig geschalteten Kupplung K1 in Verbindung.

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In der Schaltstellung A, im dritten Gang, ist außer den auch im zv/eiten Gang bestehenden Leitungsverbindungen zur Kupplung K1 und zur Bremse B1F eine weitere Leitungsverbindung von der Zuführungsleitung 208, über das nach rechts verschobene 1-2-Schaltventil 7O, den Kanal 213, das gleichfalls nach rechts verstellte 2-3-Schaltventil 90 sowie über den ersten Druckkanal 215 zum Druckregelventil 110 mit Dämpfer 120 und damit zur Kupplung K2 hergestellt. Die Bremse B1 ist über den Zuführkanal 216 und das nach rechts verstellte 2-3-Schaltventil 90 entlüftet. ■■ . . ■ „

In der Schaltstellung "1" wird durch das Sperrventil 60 über eine Druckleitung 236 ein. in bezug auf den Hauptdruck reduzierter Druck auf eine Dif f erenzkolbenf l"iche 7OA des Schaltventils 70 geleitet, so daß dieses Schaltventil in seiner Stellung am Anschlag links blockiert ist und keine Aufschaltung stattfinden kann. ._:

In der Schaltstellung "2" ist auf die gleiche Weise ein durch das Sperrventil 50 eingestellter und über eine Druckleitung 231 auf eine Differenzkolbenfläche 90Λ des Schaltventils 90 geleiteter Druck wirksam, der das Schaltventil am Anschlag links blockiert. In diesem Falle sind nur die beiden unteren Gange selbsttätig schaltbar.

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Die Wirkungswelse

Wie aus dem Schaltschema gemäß Fig. 2 ersichtlich, wird beim Umschalten vom 2. auf den 3. Gang zusätzlich zur bereits betätigten Kupplung K1 und Bremse B1F noch die Kupplung K2 zugeschaltet, während gleichzeitig die Bremse BT entlüftet wird. Der Druckaufbau in der neu geschalteten Kupplung K2 vollzieht sich hierbei wie folgt: Das Drucköl gelangt von dem ersten Druckkanal 215 in den Ringraum 113 des Druckregelventils und strömt über den Kanal 126 zur Kupplung K2 sowie über die Rückschlagdrossel 125Λ und den Verbindungskanal 125 in den Raum 124 vor dem Dämpferkolben 121. Gleichzeitig strömt das Drucköl über den Abzweigkanal 126b mit der Drossel 126a auf das freie Ende des Steuerkolbens 111a, welcher den Ringraum bei einem bestimmten Druck in K2 abzusperren versucht. Durch das Verstellen des Ventilschiebers 111 nach rechts öffnet der Steuerkolben 111b geringfügig den entlüfteten Ringraum 115, so daß zunächst keine weitere Druckerhöhung im Kanal stattfinden kann. Der Kupplung K2 wird jetzt kein Drucköl mehr zugeleitet, es strömt jedoch Drucköl über das Rückschlagdrosselventil 125A auf den Dämpferkolben 121, v/elcher sich infolge seiner großen Wirkfläche gegen die Kraft der Druckfeder 122 und gegen die Kraft des über den Kanal 222 in den Raum 123 eingeleiteten lastabhängigen Druckes nach links verschiebt. Sobald der Kolben 121 am Federteller 116 anstößt, bewegt sich der Ventilschieber 111 nach links gegen seinen

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Anschlag und der direkte Durchlaß vom ersten Druckkanal 215 zum Kanal 126 ist wieder freigegeben und der Druck in der Kupplung K2 steigt auf den durch das Hauptdruckventil 10 vorgegebenen Wert an. -

Durch den beschriebenen Druckaufbau wird die Kupplung K2. nicht nur. schnell befüllt ,.'sondern es ist auch ein weicher, stoßfreier Gangwechsel gesichert.

Nach Fig..2 werden im Rückwärtsgang die Kupplung K2 und die Bremse B2 betätigt. Fig. 3 bis 5 zeigt die hydraulische Schaltvorrichtung in der Rückwärtsgangstellung. Hierbei ist das. Wählventil 10 so verstellt, daß dem Druckregelventil 110 über die Zuführungsleitung 210, das in seiner Ausgangsstellung links stehende 2-3-Schaltventil 90 und den ersten Druckkanai 215 Drucköl vom Hauptdruckventil 10 zugeführt wird. Gleichzeitig leitet der über das Wählventil 10 an die Hauptdruck- . leitung 205 angeschlossene zweite Druckkanal 118 das Drucköl in den Ringraum 117 des Druckregelventils 110 und über den Zweigkanal 2.4.3, in den Raum 143 des Dämpfers 140. Ü"be:t? den Zweigkanal 212.und-das nach unten bewegte Rückschlagventil 212a wird auch dem Druckregelventil 130 das Drucköl zugeleitet.. Durch das Einleiten des Hauptdruckes in den Raum,- 143 ist die Wirkung des Dämpfers 140 im ,Rückwärtsgang aufgehoben, so daß ein schnelles- Schließen d,er Bremse B2 durch das über den Kanal zuströmende Drucköl 146. erreicht wird. Das Anfahren er-

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folgt daher mit der Kupplung K2, in welcher der Druckaufbau durch das Druckregelventil 110 und durch den Dämpfer 120 in der bereits beschriebenen Weise gesteuert wird, jedoch mit dem Unterschied, daß der nunmehr im Ringraum 117 auf die größere Ringfläche 119 des Steuerkolbens 111b wirkende Hauptdruck eine zusätzliche Kraftkomponente in Öffnungsrichtung des Ventilschiebers 111 erzeugt. Dies hat zur Folge, daß der Ventilschieber 111 länger in Anschlagstellung links gehalten wird, wodurch der Anlegedruck in der Kupplung K2 höher ist, die hierdurch schnell und stoßfrei geschlossen wird.

Akte 5199

3O.11.1973
T-PA fr-hg-//

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Claims

Patentansprüche ■ ' " - - -

1.) Hydraulische Schaltvorrichtunq für ein unter Last schaltbares Umlaufrädergetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Wählschieber, mehreren Vorwärtsgingen und einem Rückwärtsgang, wobei das Einrücken der Schaltelemente (Kupplungen und Bremsen) durch an eine Druckleitung anschließbare Druckregelventile"und diesen zugeordnete Dämpfer steuerbar ist und mindestens eines der Schaltelemente in mehreren Gängen vom Druck beaufschlagt ist,dadurch gekennzeichnet, daß einer in zwei Gängen eingeschalteten Kupplung (K2) ein gemeinsames Druckregelventil (110) mit einem gleichachsig anschließenden Dämpfer (120) zugeordnet ist und das Druckregelventil (1 TO) eine Einrichtung (117, 118, 119, 119A) aufweist, durch welche der Druckanstieg in der Kupplung (K2L) in den beiden Gängen unterschiedlich steuerbar ist. .

2/ Hydraulische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregelventil (110) einen gestuften Ventilschieber (111) mit einem äußeren (11 Ta) und einem inneren (HTb) Steuerkolben von gleicher Größe und einen weiteren demDämpfer (120) zugewandten Steuerkolben (111c) von kleinerer Große aufweist, daß der äußere Steuerkolben (111a) einen· ersten Druckkanal (215) und der innere Steuerkolben (1 Hb) einen Entlüftungsringraum (115) steuert,

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wobei das freie Ende des äußeren Steuerkolbens (111a) an den ersten Druckkanal (215) anschließbar ist und daß ein zweiter Druckkanal (118) an einen Ringraum (117) angeschlossen ist, der zwischen dem inneren Steuerkoiben (111b) mit einer größeren Ringfläche (119) und dem auf der Seite des Dämpfers (120) gelegenen Steuerkolben (111c) mit einer kleineren Ringfläche (119A) angeordnet ist.

3. Hydraulische Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksteuerventil (110) mit dem Dämpfer (120) der im Rückwärtsgang oder in einem Vorwärts gang wechselweise eingeschalteten Kupplung (K2) zugeordnet ist.

4. Hydraulische Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Druckkanal (118) unmittelbar an das Wählventil· (30) angeschlossen und im Rückwärtsgang mit der Hauptdruckleitung (205) verbunden ist.

Akte 5199

30.11.1973

T-PA fr-hg_/ ,

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Leersei te