DE2700962B2

DE2700962B2 - Elektrohydraulische Gangwechseleinrichtung eines lastschaltbaren Wechselgetriebes für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2700962B2
Application number: DE2700962A
Authority: DE
Inventors: Willi 7990 Friedrichshafen Kuehnle; Heinz 7996 Meckenbeuren Wendler
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1977-01-12
Filing date: 1977-01-12
Publication date: 1981-01-22
Also published as: FR2377293A1; IT1090823B; GB1593693A; US4253346A; DE2700962A1; DE2700962C3

Description

Die Erfindung betrifft eine elektro-hydraulische Gangwechseleinrichtung eines lastschaltbaren Wechselgetriebes für Kraftfahrzeuge nach dem -Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 35 994 bekannt Diese elektro-hydraulische Gangwechseleinrichtung enthält elektrische Verzögerungsglieder, die jeweils den Hubmagneten zugeordnet sind und den neuen Gang verzögert einschalten, so daß bei jedem Gangwechsel in der Leistungsübertragung eine kurze Pause eintritt. Weiterhin ist eine Einrichtung vorgesehen, um während dieser Pause unabhängig von der jeweiligen Gaspedalstellung die Brennstoffzufuhr zum Antriebsmotor beim Hochschalten zu verringern, so daß der Motor während des Gangwechsels im Teillast- bzw. Schubbetrieb arbeitet.

Die vorstehend beschriebene Gangvechseleinr'chtung bewirkt also bei jedem Gangwechsel eine Zugkraftunterbrechung, da in dieser Zeitspanne der Antriebsmotor von den Antriebsrädern getrennt ist. Beim Rückschalten kann der Motor dabei durchgehen, da keine Drehzahlanpassung vorgenommen wird.

Eine Gangwechseleinrichtung der eingangs erwähnten Art ist auch aus der DE-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 elektrische 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. Auf diese Weise ergibt sich ein weitgehend stoßfreier Obergang von einem Gang zum anderen. Die Verzögerungsschalter enthalten einseitig an einer gemeinsamen Spannungsquelle liegende Arbeitskontakte, die ausgangsseitig jeweils 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 Arbeits kontakte in ihrer Einschaltstellung hängenbleiben, 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 nach der DE-AS 24 31 351 eine Gangwechseleinrichtung so zu gestalten, daß bei Kupplungen mit konstanter hydrauli-

scher Abschaltverzögerung eine Überlappungssteuerung erzielt wird, bei der ein ungewolltes Einschalten zweier Kupplungen in einem Störungsfall ausgeschlossen ist Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die

Merkmale im Kennzeichen von Anspruch 1 gelöst.

Nach dem Prinzip der Erfindung 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 derart verzögert daß sich der Unterbrecherkontakt gerade dann wieder schließt und damit das jeweils neu einzuschaltende Elektromagnet- Ventil für den neuen Gang unter Strom setzt, wenn sich durch Entregen des bisherigen Elektromagnet-Ventils der Schaltdruck an der Kupplung verlangsamt abgebaut hat Die max. Zeitdauer der öffnung des Unterbrecherkontaktes ist dabei so gewählt, daß dieser gerade wieder schließt wenn die vorher eingeschaltete Kupplung des vorherigen Ganges vollständig abgeschaltet hat. Bei kürzerer Zeitdauer der öffnung des Unterbrecherkontaktes ergibt sich eine Überlappung der Einschaltung der betreffenden Kupplungen und Gänge.

Die Kettenschaltung von Wechselkontakten selbst macht auch bei einer Fehlbetätigung einzelner Wechselkontakte die ungewünschte, 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

Die erwünschte Überlappung di:r betreffenden

Kupplungen beim Übergang von einem Gang zum anderen wird durch einen verlangsamten Abbau des Schaltdruckes an den Kupplungen erreicht, wobei erst nach dem Ansprechen des zuletzt eingeschalteten Elektromagnet-Ventils der Öldruck an der vorher eingelegten Kupplung vollständig abgefallen ist.

Der Zeitraum dieser Überlappung kann wahlweise von 0 bis zur Aufhebung durch die Öffnungszeit des vor dem Eingang der Kettenschaltung liegenden Unterbrecherkontaktes eingestellt werden, öffnet der Unter- brecherkontakt für eine der Abfallzeit der Kupplungen entsprechende Zeitdauer, gehen die betreffenden Gänge praktisch nahtlos, d. h. ohne Überlappung, ineinander über, weil die verzögerte Einschaltung des

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Unterbrecherkontaktes das Elektromagnet-Ventil und damit die Kupplung des neu einzuschaltenden Ganges erst einschaltet, wenn die abschaltende Kupplung wegen des verlangsamten Abfalls des Schaltdruckes abgeschaltet ist Wird demgegenüber der Unterbrecherkontakt nur für eine minimale Zeitdauer eingeschaltet, was im Effekt darauf hinausläuft, ihn Oberhaupt nicht 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 im vorhergehenden Gang. Er wird dann durch die Überlappung in die neue, langsamere Drehzahl eingeführt Dieser Betriebsfall ergibt sich beim Hochschalten unter Last Darüber hinaus ist die Überlappung erforderlich, wenn der Motor bei der Rürkschaltung unter Schub für den neuen Gang in eine höhere Drehzahl gebracht werden muß. Auch in diesem Fall sorgt die Überlappung dafür, den Motor, 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 verrf ngern. 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 kann. Im Falle der Rückschaltung unter Last indem der Motor also bei niedriger Drehzahl mit viel Gas läuft wird ihm durch die NichtÜberlappung und die damit gegebene geringe Lücke im Umschalten Gelegenheit gegeben, hochzulaufen und damit selbsttätig auf die neue, notwendige Tourenzahl im niedrigeren Gang anzupassen.

Die Elektromagnet-Ventile versieht man zum Zwekke des verlangsamten Druckabbaus an den Kupplungen entsprechend Anspruch 2 zweckmäßig in ihrer Entlüftungsleitung mit einer Drossel. Diese sorgt dann dafür, daß im Falle der Abschaltung der Erregung des Elektromagnet-Ventils das Druckmittel aus dem KoI-benraum 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 0, schaltet man zur Betätigung des Unterbrecherkontaktes diesem eine Steuereinrichtung vor, die in Abhängigkeit von der Schaltrichtung (Hoch oder Rück) und vom Fahrzustand (Last oder Schub) den Unterbrecherkontakt für die jeweils erforderliche Zeitdauer von 0 bis maximale Zeitdauer einschaltet, wozu Anspruch 1 diesbezügliche Merkmale enthält.

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 die Einrichtung mit der Kettenschaltung und dem Unterbrecherkontakt,

F i g. 2 das Elektromagnet-Ventil mit Drossel in der Entlüftungsleitung,

F i g. 3a und 3b Diagramme, aus denen die Fälle der Überlappung bzw. NichtÜberlappung hervorgehen.

In der Schaltung nach Fi g. 1 sin-.i die Eiek^:romagnet·

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 S 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 enthaltende Kettenschaltung zu dem Elektromagnet-Ventil 2 geführt ist das damit erregt wird und den zweiten Gang einschaltet

Die den Wechselkontakten 5, 6 und 7 zugeordneten Relaiswicklungen sind mit RS, R6 und R7 bezeichnet Für die Erregung der Relaiswicklungen RS bis R 7 dienen die vom Gangwahlschalter oder von einer Automatik betätigten Steuerkontakte 8,9 und 10, wobei beispielsweise durch Einlegen des Steuer-Kontaktes 8 der zweite Gang vorgewählt wird. Es wird dann die Relaiswicklung R S erregt die damit ihren Wechselkontakt 5 umschaltet und dann das Elektromagnet-Ventil 2 zum Ansprechen bringt Vor den Eingang der aus den Wechselkontakten S bis 7 gebildeten Kettenschaltung, also vor den Eingang des Wechselkontaktes 7, ist der Unterbrecherkontakt 11 gelegt der von der Relaiswicklung RH 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.

In der F i g. 2 ist eines der Magnet-Ventile 1 bis 4 im einzelnen dargestellt Jedes der Magnet-Ventile enthält die Wicklung 12, die über jeweils einen der Wechselkontakte 5 bis 7 (siehe F i g. 1) unter Strom gesetzt wird. Mit der Erregung der Wicklung 12 wird der Schieber 13 betätigt und öffnet damit den Weg von der Druckmittelleitung 14 zu der Kupplung 15. Die Kupplung wird dann eingeschaltet und stellt eine kraftschlüssige Verbindung her. Wird dann die Wicklung 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. Die Drossel 17 sorgt dafür, daß das von der Kupplung 15 kommende Druckmittel nur langsam zurückströmen 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 demäß F i g. 1 folgende Vorgänge ab: Es soll beispielsweise von dem gemäß der Darstellung in F i g. 1 eingeschalteten ersten Gang auf den zweiten Gang umgeschaltet werden. Zu diesem Zweck wird der Schaltkontakt 8 eingelegt und daraufhin die Relaiswicklung RS erregt, die dementsprechend ihren Wechselkontakt 5 von dem Elektromagnet-Ventil 1 auf das Elektromagnet-Ventil 2 umschaltet. In dieser Betriebsphase bleibt die Relaiswicklung /711 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 zugeordneten Kupplung statt. Während des verlangsamten Druckabbaus an der Kupplung bringt jedoch das Magnet-Ventil 2 Druckmittel auf die dem Magnet-Ventil 2 zugeordnete Kupplung, die dabei

mit zunehmendem Druck einschaltet.

Diese Vorgänge sind in der F i g. 3a veranschaulicht. In dieser Figur stellen die Kurven 51 und 52 die Spannungen an den Elektromagnet-Ventilen 1 und 2 dar. Demnach fällt durch die Umschaltung des Wechselkontaktes 5 die Spannung 51 von dem Elektromagnet-Ventil ab und die Spannung 52 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 ein zunehmender Druck. Die betreffenden kurven schneiden sich in der Mitte des Bereiches des verlangsamten Druckabbaus A, die durch die Wirkung der Drossel 17 (siehe F i g. 2) bestimmt ist. Im Zeitpunkt des Überschneidens der Kurven 15/1 und 15/2 greifen beide zugehörigen 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.

Soll dagegen im Falle einer Rückschaltung 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 All erregt, und zwar so lange, wie der verlangsamte Druckabbau der Kupplung 15/2 über die Drossel 17 dauert Dann wird die Erregung der Relaiswicklung R11 wieder abgeschaltet 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 Elektromagnet-Ventil 1 vorher eingeschaltet hatte.

Die sich abspielenden Vorgänge seien nunmehr näher anhand der Fig.3b erläutert Die Abschaltung des Elektromagnet-Ventils 2 wird durch die Kurve 52 symbolisiert Aufgrund der vorstehend beschriebenen Wirkung des Unterbrecherkontaktes U ergibt sich dann erst nach der Zeitdauer B die Einschaltung des Elektromagnet-Ventils 1, die durch die Kurve 51 symbolisiert wird Mit der Abschaltung des Elektromagnet-Ventils 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 0 (nach der Zeit A) angelangt ist, erfolgt die Einschaltung des Elektromagnet-Ventils 1 und damit die Druckzufuhr zu der Kupplung 15/1. Die beiden Kupplungen schalten damit ohne jegliche Überlappung.

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 Steuereinrichtung 18 vorgesehen, die aufgrund der ihr zugeführten Kriterien die Relaiswicklung Λ11 steuert. Um zwischen der Schaltrichtung Hoch oder Rück zu unterscheiden, sind

in die an die Schaltkontakte 8, 9 und 10 angeschlossenen Leitungen 19, 20 und 21 über die Entkoppelungsdioden 22, 23 und 24 sowie die Widerstände 25, 26 und 27 auf die gemeinsame Leitung 28 geführt, der über den Widerstand 29 ein definiertes Bezugspotential gegeben

is 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 gemeinsamen Leitung 28 stufenweise ein Potentialanstieg, der von der Meßeinrichtung 39 mit bekannten Mitteln festgestellt wird. In diesem Falle gibt die Meßeinrichtung 39 an ihrem Ausgang auf Leitung 30 ein entsprechendes Signal ab.

Handelt es sich dagegen um den Vorgang der Rückschaltung, so ergibt sich auf der gemeinsamen 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 Steuereinrichtung 18 den Schalter 32, der im Betriebszustand Schub »5«, wie

jo dargestellt, eingeschaltet und im Betriebszustand Last »L« geöffnet ist. Der Schalter 32 und die Leitungen 30 und 31 sind an die Nand-Gatter 33 und 34 gelegt, wobei das Hand-Gatter 33 über einen Inverter 35 an den Schalter 32 angeschlossen ist.

Dementsprechend geben die Nand-Gatter 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 Λ11 über das Zeitglied ti, im letzteren Fall über das Zeitglied ti erregt die beide einstellbar sind, im wesentlichen auf die gleiche Zeitkonstante. Dadurch wird erreicht, daß die Relais wicklung KIl mit der Erregung einer der Relaiswicklungen R5 bis Rl für eine Zeitspanne eingeschaltet wird, aufgrund der sich dann die in der F i g. 3b dargestellte aufgehobene Überlappung ergibt

Liegen dagegen die Betriebsweisen Hochschalten bei

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

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektro-hydraulische Gangwechseleinrichtung eines lastschaltbaren 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 einschaltender Reibungskupplungen einwirken, wobei die Elektromagnet-Ventile von in einer Kettenschaltung liegenden Wechselkontakten gesteuert werden und das Abschalten der Kupplungen mit Verzögerung möglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerung durch einen verlangsamten Druckabbau in der Kupplung (15) erfolgt und daß vor den Eingang der Kettenschaltung ein Unterbrecherkontakt (11) gelegt ist, der beim Hochschalten unter Schub für die Zeit ft und beim Rückschalten unter Last für die Zeit f₂ geöffnet werden kann, wobei die Zeiten maximal so gewählt sind, daß der Unterbrecherkontakt (11) gerade dann wieder schließt und damit das jeweils neu einzuschaltende Elektromagnet-Ventil (1,2,3 oder 4) für den Gang unter Strom setzt, wenn der Druck in der vorher eingeschalteten Kupplung für den vorherigen Gang völlig abgebaut worden ist

2. Gangwechseleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Elektromagnet-Ventile (1,2,3 und 4) zum Zwecke des verlangsamten Druckabbaus (A) in ihren Entlüftungsleitungen (16) jeweils mit einer Drossel (17) versehen sind.