DE2700962A1

DE2700962A1 - Elektrohydraulische gangwechseleinrichtung eines lastschaltbaren wechselgetriebes fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2700962A1
Application number: DE19772700962
Authority: DE
Inventors: Willi Kuehnle; Heinz Wendler
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1977-01-12
Filing date: 1977-01-12
Publication date: 1978-07-13
Also published as: US4253346A; FR2377293A1; DE2700962B2; GB1593693A; IT1090823B; DE2700962C3

Description

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN

Aktiengesellschaft * /U U 9 D 2

Friedrichshafen

Elektrohydraulische Gangwechseleinrichtung eines lastschaltbaren Wechselgetriebes für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine elektro-hydraulische Gangwechseleinrichtung eines las'tschaltbaren Wechselgetriebes für Kraftfahrzeuge mit manueller oder automatischer Gangwahl und elektrisch gesteuerter Lastübernahme über jeweils einem Getriebegang zugeordnete Elektromagnet-Ventile, die auf die Druckmittelzufuhr zugeordneter, die einzelnen Gänge einschaltenden Reibungskupplungen einwirken, wobei die Elektromagnet-Ventile von in einer Kettenschaltung liegenden Wechselkontakten gesteuert werden.

Eine derartige Gangwechseleinrichtung ist aus der DT-AS 24 31 351 bekannt. Bei der bekannten Einrichtung sind zum Zwecke der Erzielung einer Überlappung der Ein- bzw. Ausschaltung der einzelnen Gänge den Elektromagnet-Ventilen Verzögerungsschalter zugeordnet, die die Kupplung für einen auszuschaltenden Gang derart verzögert abfallen lassen, daß sowohl der auszuschaltende Gang als auch der einzuschaltende Gang eingelegt sind, allerdings in diesem Falle über schleifende Kupplungen. Auf diese Weise ergibt sich ein weitgehend stoßfreier Übergang von einem Gang zum anderen. Die Verzögerungsschalter enthalten einseitig an einer gemeinsamen Spannungsquelle liegende Arbeitskontakte, die ausgangsseitig jeweils

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mit dem betreffenden Elektromagnet-Ventil verbunden sind. Es liegt damit eine Art Parallelschaltung der Arbeitskontakte vor. Wenn nun bei einer derartigen Anordnung der Arbeitskontakte durch eine Störung zwei Arbeitskontakte in ihrer Einschaltstellung hängenbleiben, ggf. nur für eine nicht vorgesehene, zu lange Zeitdauer, so ergibt sich eine entsprechend lange Einschaltung der betreffenden Kupplungen, über die dann praktisch starr zwei Gänge zusammengeschaltet werden. In diesem Störungsfall können entweder die Kupplungen oder das Getriebe zerstört werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der bekannten Gangwechseleinrichtung diese so zu gestalten, daß auch ein ungewolltes Einschalten zweier Kupplungen in einem Störungsfall ausgeschlossen ist. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß vor den Eingang der Kettenschaltung ein Unterbrecherkontakt gelegt ist, der wahlweise bei der Betätigung eines Wechselkontaktes für eine bestimmte Zeitdauer geöffnet wird und damit die Einschaltung des dem betreffenden nächsten Gang zugeordneten Elektromagnet-Ventils entsprechend verzögert und trotz Unterbrechung der Druckmittelzufuhr durch Entregen des bisherigen Elektromagnet-Ventils sich der Schaltdruck an der Kupplung derart verlangsamt abbaut, daß bei max. Zeitdauer der Öffnung des Unterbrecherkontaktes dieser gerade wieder schließt und damit das jeweils neu einzuschaltende Elektromagnet-Ventil für den neuen Gang unter Strom setzt, wenn die vorher eingeschaltete Kupplung des vorherigen Gangs abgeschaltet hat und bei kürzerer Zeitdauer der öffnung des Unterbrecherkontaktes sich eine Überlappung der Einschaltung der betreffenden Kupplungen und Gänge ergibt.

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Die Kettenschaltung von Wechselkontakten selbst macht auch bei einer Fehlbetätigung einzelner Wechselkontakte die ungewtinschte gleichzeitige Einschaltung zweier Kupplungen unmöglich, da bei Umschaltung eines Wechselkontaktes innerhalb der Kettenschaltung dieser automatisch die jeweils in der Kette folgenden Wechselkontakte abschaltet. Damit wird zunächst dieser wesentliche Effekt einer Kettenschaltung in diesem Zusammenhang voll ausgenutzt. Damit nun trotzdem eine erwünschte Überlappung der betreffenden Kupplungen beim Übergang von einem Gang zum anderen ermöglicht wird, bewirkt ein verlangsamter Abbau des Schaltdruckes an der ersten Kupplung, daß erst nach dem Ansprechen des zuletzt eingeschalteten Elektromagnet-Ventils der Öldruck an der ersten Kupplung abgefallen ist und damit die Kupplung verzögert abschaltet, wodurch sich die gewünschte Überlappung ergibt.

Den Zeitraum dieser Überlappung kann wahlweise von O bis zur Aufhebung durch die Öffnungszeit des vor dem Eingang der Kettenschaltung liegende Unterbrecherkontakt eingestellt werden, öffnet der Unterbrecherkontakt für eine bestimmte längere Zeitdauer, gehen die betreffenden Gänge praktisch nahtlos, d. h. ohne Überlappung, ineinander über, weil die verzögerte Einschaltung des Unterbrecherkontaktes das Elektromagnet-Ventil und damit die Kupplung des neu · einzuschaltenden Ganges erst einschaltet, wenn die abschaltende Kupplung wegen des verlangsamten Abfalls des Schaltdruckes dann erst abschaltet, lfird demgegenüber der Unterbrecherkontakt nur für.eine minimale Zeitdauer eingeschaltet, was im Effekt darauf hinausläuft, ihn überhaupt nicht

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zu betätigen, dann ergibt sich eine maximale Überlappung der Einschaltung der Kupplung des zu verlassenden Ganges und der Kupplung des einzuschaltenden Ganges.

Die Überlappung bei der Aus- und Einschaltung der Gänge ist dann notwendig, wenn im neuen Gang der Motor mit niedrigerer Tourenzahl laufen soll als dem vorhergehenden Gang. Er wird dann durch die Überlappung in die neue langsamere Drehzahl eingeführt. Dieser Betriebsfall ergibt sich beim Hochschalten unter Last. Darüberhinaus ist die Überlappung erforderlich, wenn der Motor bei der Rückschaltung unter Schub für den neuen Gang in eine höhere Drehzahl gebracht werden muß. Auch in diesem Fall sorgt die Überlappung dafür, den Mctor, der ja im vorhergehenden Gang noch mit wenig Gas lief, an die neue Drehzahl durch die während der Überlappungszeit schleifenden Kupplungen anzupassen. Bei der Hochschaltung unter Schub bekommt der Motor wenig Gas, so daß er die Tendenz hat, seine Drehzahl zu verringern. Diese Tendenz wird durch die Vermeidung einer Überlappung ausgenutzt, bei der sich im Effekt wegen einer unvermeidbaren Trägheit der Bauelemente noch eine gewisse Schaltlücke ergibt, in der dann der Motor auf die neue niedrigere Tourenzahl herunterlaufen kenn. Im Falle der Rückschaltung unter Last, indem der Mo-tor also bei niedriger Drehzahl mit viel Gas läuft, wird ihm durch die Nicatüberlappung und die damit gegebene geringe Lücke im Umschalten Gelegenheit gegeben, hochzulaufen und damit selbsttätig auf die neue notwendige Tourenzahl im niedrigeren Gang anzupassen.

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Die Elektromagnet-Ventile versieht man zum Zwecke des verlangsamten Druckabbaus an den Kupplungen zweckmäßig in ihrer Entlüftungsütung mit einer Drossel. Diese sorgt dann daüfr, daß im Falle der Abschaltung der Erregung des Elektromagnet-Ventils das Druckmittel aus dem Kolbenraum der Kupplungen nur langsam abfließen kann, was zu einem entsprechenden verzögerten Abschalten der Kupplungen führt.

Damit nun für die verschiedenen Betriebsarten der Unterbrecherkontakt jeweils richtig betätigt werden kann, d.h. einerseits mit maximaler Zeitdauer und andererseits mit der Zeitdauer O, schaltet man zur Betätigung des Unterbrecherkontaktes diesem zweckmäßig eine Schalteinrichtung vor, die in Abhängigkeit von der Schaltrichtung (hoch oder rück) und vom Fahrzustand (Last oder Schub) den Unterbrecherkontakt für die jeweils erforderliche Zeitdauer von O bis maximale Zeitdauer einschaltet.

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die Einrichtung mit der Kettenschaltung und dem Unterbrecherkontakt,

Fig. 2 das Elektromagnet-Ventil mit Drossel in der Entlüftungsleitung

Fig 3 a

u. b Diagramme, aus denen die Fälle der Überlappung bzw. NichtÜberlappung hervorgehen.

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In der Schaltung nach Fig. 1 sind die Elektromagnet-Ventile 1, 2, 3 und 4 dargestellt, die jeweils den Gängen gleicher Numerierung zugeordnet sind. Die Elektromagnet-Ventile 1 bis 4 werden über die in einer Kettenschaltung liegenden Wechselkontakte 5, 6 und 7 betätigt. In der dargestellten Lage der Wechselkontakte 5 bis 7 ist das Elektromagnet-Ventil 1 an Spannung gelegt. Zur Umschaltung auf den zweiten Gang wird der Wechselkontakt 5 umgelegt, womit das Ende der die Wechselkontakte 5 bis 7 enthaltenden Kettenschaltung zu dem Elektro-Magnet-Ventil 2 geführt ist, das damit erregt wird und den zweiten Gang einschaltet.

Die den Wechselkontakten 51 6 und 7 zugeordneten Relaiswicklungen sind mit R5, R6 und R7 bezeichnet. Für die Erregung der Relaiswicklungen R5 bis R7 dienen die vom Gangwahlschalter oder von einer Automatik betätigten Steuerkontakte 8, 9 und 10, wobei beispielsweise durch Einlegen des Eontaktes δ der zweite Gang vorgewählt wird. Es wird dann die Relaiswicklung R5 erregt, die damit ihren Wechselkontakt 5 umschaltet und dann das Elektromagnet-Ventil 2 zum Ansprechen bringt. Vor den Eingang der aus den Wechselkontakten 5 bis 7 gebildeten Kettenschaltung, also vor den Eingang des Wechselkontaktes 7, ist der Unterbrecherkontakt 11 gelegt, der von der Relaiswicklung RIl betätigt wird. Mit dem öffnen des Unterbrecherkontaktes 11 wird die folgende Kettenschaltung insgesamt stromlos. Mit Hilfe des Unterbrecherkontaktes 11 ist es daher möglich, die Elektromagnet-Ventile 1 bis 4 für eine bestimmte Zeitdauer am Ansprechen zu hindern und damit deren Ansprechen zu verzögern.

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In der Fig. 2 ist eines der Magnet-Ventile 1 bis 4 z. B. das Ventil 1 im einzelnen dargestellt. Jedes der Magnet-Ventile enthält die'Wicklung 12, die über jeweils einen der Wechselkontakte 5 bis 7 (siehe Fig. 1) unter Strom gesetzt wird. Mit der Erregung der Wicklung 12 wird der Schieber 13 verschoben und öffnet damit den Weg von der Druckmittelleitung 14 zu der Kupplung 15. Die Kupplung wird dann eingeschaltet und stellt eine kraftschltissige Verbindung her. Wird dann die Relaiswicklung 12 wieder abgeschaltet (durch Rückschalten des betreffenden Wechselkontaktes 5 bis 7 bzw. Ansprechen eines vorhergehenden Wechselkontaktes), so wird über den Schieber 13 eine Verbindung zwischen der Kupplung 15 und der Entlüftungsleitung 16 hergestellt, in der die Drossel 17 liegt. Pie Drossel 17 sorgt dafür, daß das von der Kupplung 15 kommende Druckmittel nur langsam zurückströ-men kann, womit sich ein verlangsamter Druckabbau und damit ein entsprechend verzögertes Abschalten der Kupplung 15 ergibt.

Wird nun beispielsweise unter Last hochgeschaltet, wobei sich eine Überlappung der Einschaltung der betreffenden Kupplungen ergeben soll, so spielen sich in der Schaltung gemäß Fig. folgende Vorgänge ab: Es soll beispielsweise von dem gemäß der Darstellung in Fig.l eingeschalteten ersten Gang auf den zweiten Gang umgeschaltet werden. Zu diesem Zweck wird der Schaltkontakt 8 eingelegt und daraufhin die Relaiswicklung R5 erregt, die dementsprechend ihren Wechselkontakt 5 von dem Elektromagnet-Ventil 1 auf das Elektromagnet-Ventil 2 umschaltet.

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In dieser Betriebsphase bleibt die Relaiswicklung RIl unerregt, was weiter unten noch näher erläutert wird. Der Unterbrecherkontakt 11 bleibt also geschlossen. Es findet dann ein verlangsamter Druckabbau an der dem Magnet-Ventil 1 zugeordnete Kupplung statt. Während des verlangsamten Druckabbaus an der Kupplung bringt jedoch das Magnet-Ventil 2 Druckmittel auf die dem Magnetventil 2 zugeordnete Kupplung, die dabei mit zunehmenden Druck einschaltet.

Diese Vorgänge sind in der Fig. 3 a veranschaulicht. In dieser Figur stellen die Kurven Sl und S2 die Spannungen an den Elektromagnet-Ventilen 1 und 2 dar. Demnach fällt durch die Umschaltung des Wechselkontaktes 5 die Spannung Sl von dem Elektromagnet-Ventil ab und die Spannung S2 wird an das Elektromagnet-Ventil 2 angeschaltet. Dieser Vorgang erfolgt wegen der praktisch vernachlässigbaren Umschlagszeit des Wechselkontaktes 5 gleichzeitig. Aufgrund dieser Umschaltung ergibt sich für die Kupplung 15/1 vom Zeitpunkt der Umstellung des Kontaktes 5 ab ein abfallender Druck und für die Kupplung 15/2 zunehmender Druck. Die betreffenden Kurven schneiden sich in der Mitte des Bereiches des verlangsamten Druckabbaus A, die durch die Wirkung der Drossel 17 (siehe Fig. 2) bestimmt ist. Im Zeitpunkt des Oberschneidens der Kurven 15/1 und 15/2 greifen beide zugehörige Kupplungen, allerdings nicht mit voller Kraft, da in diesem Zeitpunkt die auf die beiden Kupplungen wirkenden Drücke gegenüber dem vollen Betriebsdruck reduziert sind. Es können also beide Kupplungen schleifen, wodurch sich ein weicher Übergang vom ersten zum zweiten Gang ergibt.

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Soll dagegen im Falle einer Rtickschaltung unter Last ohne Überlappung geschaltet werden, beispielsweise vom zweiten zum ersten Gang, so wird mit dem Rückschalten des Wechselkontaktes 5 gleichzeitig der Unterbrecherkontakt 11 geöffnet. Hierzu wird die zugehörige Relaiswicklung RIl erregt, und zwar so lange, wie der verlangsamte Druckabbau der Kupplung 15/2 über die Drossel 17 dauert. Dann wird die Relaiswicklung RIl wieder aberregt und der Unterbrecherkontakt 11 geschlossen.

Für den Zeitraum der öffnung des Unterbrecherkontaktes 11 konnte also das Elektromagnet-Ventil 1 nicht ansprechen, obwohl sein zugehöriger Wechselkontakt 5 sich auf das Elektromagnetventil 1 vorher eingeschaltet hatte.

Die sich dabei abspielenden Vorgänge seien nunmehr näher anhand, der Fig. 3 b erläutert. Die Abschaltung des Elektromagnet-Ventils 2 wird durch die Kurve S2 symbolisiert. Aufgrund der vorstehend beschriebenen Wirkung des Unterbrecherkontaktes 11 ergibt sich dann erst nach der Zeitdauer B die Einschaltung des Elektromagnet-Ventiles 1, die durch die Kurve Sl symbolisiert wird. Mit der Abschaltung des Elektromagnet-Ventiles 2 wird der Druck an der zugehörigen Kupplung 15/2 über die betreffende Drossel 17 verlangsamt abgebaut, wie dies die Kurve 15/2 veranschaulicht. Erst wenn die Kurve 15/2 praktisch bei ihrem Druckwert O (nach der Zeit A) angelangt ist, erfolgt die Einschaltung des Elektromagnet-Ventiles 1 und damit die Druckzufuhr zu der Kupplung 15/1. Die beiden Kupplungen schalten damit ohne jegliche Überlappung.

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Damit nun der Unterbrecherkontakt 11 in Abhängigkeit von der Schaltrichtung (hoch oder rück) und vom Fahrzustand (Last oder Schub) richtig betätigt wird, ist eine in Fig. 1 dargestellte Schalteinrichtung 18 vorgesehen, die aufgrund der ihr zugeführten Kriterien die Relaiswicklung RIl entsprechend steuert. Um zwischen der Schaltrichtung hoch oder rück zu unterscheiden, sind die an die Schaltkontakte 8, 9 und 10 angeschlossenen Leitungen 19, und 21 über die Entkopplungsgleichrichter 22, 23 und 24 sowie die Widerstände 25» 26 und 27 auf die gemeinsame Leitung 28 geführt, der über den Widerstand 29 ein definiertes Ruhepotential gegeben ist. Bei Hochschaltung erfolgt nun zunächst die Betätigung des Schaltkontaktes 8, daraufhin des Schaltkontaktes 9 und schließlich des Schaltkontaktes 10. Hierbei ergibt sich auf der Leitung stufenweise ein Potentialanstieg, der von der Meßeinrichtung mit bekannten Mitteln festgestellt wird. In diesem Falle gibt die Meßeinrichtung 39 an ihrem Ausgang 30 ein entsprechendes Signal ab.

Handelt es sich dagegen um den Vorgang der Rückschaltung, so ergibt sich auf der Leitung 28 ein abnehmendes Potential, das von der Meßrichtung 39 entsprechend ausgewertet und zu einem Signal auf der Leitung 31 umgeformt wird. Darüber hinaus enthält die Schalteinrichtung 18 den Zontakt 32, der im Betriebs-

¹¹S"

zustand Schub, wie dargestellt, eingeschaltet und im Betriebs-

¹¹L"
zustand Last geöffnet ist. Der Schalter 32 und die Ausgänge 30 und 31 der Meßschaltung 29 sind an die Nand-Gatter 33 und 34 gelegt, wobei das vom Schalter 32 durch die Schaltung des

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Potentials über den Inverter 35 zu den Koincidenzschaltung 33 gelangt. Dementsprechend geben die Koincidenzschaltungen 33 und 34- an ihren Ausgängen 36 und 37 in folgenden Betriebsfällen ein Potential ab:

Hochschaltung bei Schub - Signal auf 36 Rückschaltung bei Last - Signal auf Leitung 37

Im ersteren Fall wird die Relaiswirkung RIl über das Zeitglied ti, im letzteren Fall über das Zeitglied t2 erregt, die beide einstellbar im wesentlichen auf die gleiche Zeitkonstante eingestellt sind, wodurch erreicht wird, daß die Relaiswickitmg RIl mit der Erregung einer der Relaiswicklungen R5 bie R7 für dne Zeitspanne eingeschaltet wird, aufgrund der sich dann die in der Fig. 3 b dargestellte aufgehobene Überlappung ergibt.

Liegen dagegen die Betriebsweisen Hochschalten bei Last bzw. Rückschalten bei Schub vor, so erhält keine der UKD-Schaltungen 33 und 34 an ihren beiden Eingängen ein Potential, so daß die Erregung der Relaiswicklung RIl unterbleibt und dementsprechend eine Überlappung eintritt, wie dies im Diagramm gemäß Fig. 3 a dargestellt ist.

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Leerseite

Claims

1. Elektro-hydraulische Gangwechseleinrichtung eines lastschaltbaren Wechselgetriebes für Kraftfahrzeuge mit manueller oder automatischer Gangwahl und elektrisch gesteuerter Last-Übernahme über jeweils einem Getriebegang zugeordnete Elektromagnet-Ventile, die auf die Druckmittelzufuhr zugeordneter, die einzelnen Gänge einschaltender Reibungskupplungen einwirken, wobei die Elektromagnet-Ventile von in einer Kettenschaltung liegenden Wechselkontakten gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Eingang der Kettenschaltung ein unterbrecherkontakt (11) gelegt ist, der wahlweise bei der Betätigung eines Wechselkontaktes (5, 6, 7) für eine bestimmte Zeitdauer (B) geöffnet wird und damit die Einschaltung des dem betreffenden nächsten Gang zugeordneten Elektromagnet-Ventils (1, 2, 3» 4) entsprechend verzögert, und daß bei max. Zeitdauer (B) der öffnung des Unterbrecherkontaktes (11) dieser gerade wieder schließt und damit das jeweils neu einzuschaltende Elektromagnet-Ventil (1, 2, 3» 4) ^; für den neuen Gang unter Strom setzt, wenn die vorher eingeschalteten Kupplungen für den vorherigen Gang infolge des verlangsamten Druckabbaus (A) verzögert abgeschaltet haben und bei kürzerer Zeitdauer der öffnung des Unterbrecherkontaktes (11) sich eine Überlappung der Einschaltung der betreffenden Kupplungen und Gänge ergibt.

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ORIGINAL INSPECTED

2. Gangwechselschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnet-Ventile (1, 2, 3, 4) zum Zwecke des Druckabbaus (A) in ihrer Entlüftungsleitung (16) mit einer Pressel (17) versehen sind (siehe Fig. 2).

3. Gangwechseleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung des Unterbrecherkontaktes (11) diesem eine Schalteinrichtung (18) vorgeschaltet ist, die in Abhängigkeit von der Schalteinrichtung (hoch oder rück) und vom Fahrzustand (Last oder Schub) den Unterbrecherkontakt (11) für die jeweils erforderliche Zeitdauer (B) von O bis max.

Zeitdauer einschaltet.

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