DE2754199B2

DE2754199B2 - Hydraulische Steuervorrichtung für einen selbsttätig schaltbaren Schnellgang-Planetengetriebesatz eines Kraftfahrzeugwechselgetriebes

Info

Publication number: DE2754199B2
Application number: DE2754199A
Authority: DE
Inventors: Robert William Bloomfield Hills Mich. Wayman (V.St.A.)
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1976-12-08
Filing date: 1977-12-06
Publication date: 1980-05-22
Also published as: CA1070524A; JPS613980B2; FR2373728A1; SE437788B; JPS5371754A; SE7713854L; GB1584860A; DE2754199A1; US4098148A; DE2754199C3

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuervorrichtung für einen selbsttätig schaltbaren Schnellgang-Planetengetriebesatz eines Kraftfahrzeugwechselgetriebes, mit einer Reibungsschaltbremse zum Festsetzen eines der umlaufenden Getriebeelemente und einer Schaltkupplung zum Kuppeln dieses Getriebeelements mit einem der beiden anderen, wobei die Schaltkupplung als in beiden Drehmomentrichtungen fassender Freilauf ausgebildet ist, mit Klemmrollen, die durch einen Käfig derart verschiebbar sind, daß sie wenigstens in einer Drehmomentrichtung außer Eingriff gehalten werden können.

Aus der US-PS 36 31 741 sind Steuervorrichtungen für ein Schnellgang-Planetengetriebe bekannt geworden, welches eine Reibungsschaltbremse für eines der Getriebeelemente und eine schaltbare Kupplung aufweist, die über Steuerglieder für den Käfig betätigbar ist, der zwischen zwei Stellungen derart bewegbar ist, daß der Käfig in einer gesteuerten Stellung und in einer Stellung gehalten wird, in der die Kupplung ein Übersetzungsverhältnis von 1 :1 erzeugt.

Aus der DE-AS 22 26 684 sind hydraulische Steuervorrichtungen für ein automatisches Getriebe bekannt geworden, bei denen über Schaltventile in Abhängigkeit von Drucksignalen verschiedene Schaltbremsen mit Druck beaufschlagt werden, um ein gewünschtes

Übersetzungsverhältnis zu schalten.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung ^für c Jn automatisches Getriebe mit Schnellgang mit geringem Platzbedarf und weichem Einrücken zu schaffen, um die zeitliche Steuerung des Umschaltens zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer eingangs genannten hydraulischen Steuervorrichtung dadurch gelöst, daß ein den Käfig der Schaltkupplung über einen Steuerflansch verschiebender Hydraulikkolben eine Strömungsmittel-Verriegelungsvorrichtung derart betätigt, daß ein Druckaufbau vor einem als Druckplatte der Reibungsschaltbremse ausgebildeten Hydraiilikkolben erst dann möglich ist, wenn der Käfig der Schaltkupplung sich in einer die Klemmrollen außer Eingriff haltenden Stellung befindet.

Die vorstehend genannte Aufgabe kann gemäß den bereits genannten Druckschriften, aber auch beispielsweise gemäß der DE-PS 8 75 440, der DE-PS 9 33 432 und auch nach der DE-AS 16 25 010 als bekannt und gelöst gelten. Gegenstand der Erfindung ist jedoch eine andere, durch diesen Stand der Technik nicht vorweggenommene Lösung dieser bekannten Aufgabe.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Strömungsmittel-Verriegelungsvorrichtung sorgt dafür, daß ein Einrükken der Reibungsschaltbremse unmöglich ist, bis die Betätigungseinrichtung für die Käfigsteuerung den Käfig der Schaltkupplung verschoben hat. Diese Verriegelungsvorrichtung läßt einen Druckaufbau vor dem Hydraulikkolben der Reibungsschaltbremse erst dann zu, wenn sich der Käfig der Schaltkupplung in einer die Klemmrollen außer Eingriff haltenden Stellung befindet.

Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes gehen

bo aus den Unteransprüchen hervor.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Steuervorrichtung sorgt für eine einwandfreie mechanisch-hydraulische Verriegelung zwischen der Steuerung des Käfigs und dem Einrücken der Reibungsschaltbremse. Wenn der

h^r) den Käfig verschiebende Hydraulikkolben nicht weit genug bewegt worden ist, um den Käfig in seinen Schnellgang-Siellungen zu halten, wird die Ventilkugel nicht gegen ihren Ventilsitz bewegt, so daß ein

Druckaufbau vor dem als Druckplatte der Reibungsschaltbremse ausgebildeten Hydraulikkolben nicht stattfinden und die Reibungsschaltbremse nicht eingerückt werden kann. Dies ist erforderlich da die Bremse andernfalls, wenn sie im gelösten Zustanci des Käfigs zur Herstellung einer unmittelbaren Antriebsverbindung zwischen der angetriebenen und abgetriebenen Welle eingerückt werden könnte, eine Drehbewegung der beiden Wellen zu unterbrechen suchen würde, was naturgemäß keine korrekte Betriebsweise darstellt, insbesonüere bei Fahrzeuggeschwindigkeiten, bei denen der Schnellgang-Planetengetriebesatz zur Einstellung eines Schnellgang-Übersetzungsverhältnisses betätigt werden soll. Außerdem hat die vorstehend erwähnte Verriegelung den Vorteil, daß nicht eine rein hydraulische Zeitsteuerung des Käfigs unter Betätigung der Reibungsschaitbremse eingesetzt wird, sondern eine physikalische Verbindung zwischen dem den Käfig der Schaltkupplung verschiebenden Hydraulikkolben und der zur Betätigung des Hydraulikkolbens dienenden Leitung vorgesehen ist, wodurch sichergestellt wird, daß die Reibungsschaltbremse nicht eingerückt werden kann, bis der Hydraulikkolben seine richtige Stellung eingenommen hat. Dadurch werden Betriebsschwierigkeiten vermieden, die bei rein hydraulischen Zeitsteuerungen und Verriegelungseinrichtungen auftreten könnten, bei denen im Falle einer inkorrekten Betriebsweise der Steueranlage oder einer Verstopfung einer Leitung oder einem anderen ähnlichen Defekt eine Situation eintreten kann, bei der die Reibungsschaltbremse aufgrund eines unerwünschten Druckaufbaus eingerückt würde, ehe sich der Käfig der Schallkupplung in einer die Klemmrollen außer Eingriff haltenden Stellung befindet.

Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines automatischen Getriebes mit einem Schnellgang-Getriebeteil;

F i g. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch den Schnellgang-Getriebeteil;

Fig.3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig.4 einen Teilschnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 2;

F i g. 5 eine Einzelheit des Käfigs für die Schaltkupplung;

F i g. 6 eine schematische Darstellung einer Steuervorrichtung für das Getriebe der F i g. 1 und 2.

In F i g. 1 ist ein Getriebe mit vier Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang schematisch dargestellt Das Getriebe 10 besitzt ein Gehäuse 11, eine Antriebswelle 12, eine Abtriebswelle 13, einen Drehmomentwandler 14, einen Schnellgang-Getriebesatz 15 und einen Hauptgetriebeteil 16. Der Drehmomentwandler 14 weist ein getriebenes Schaufelrad 17, ein Turbinenrad 18 und einen Stator 19 auf, der mit einem Freilauf 20 verbunden ist. In dem Gehäuse U ist eine stationäre Hülse 26 drehfest angeordnet, in der mehrere der Reibglieder des Getriebes angeordnet sind.

Der Hauptgetriebeteil 16 enthält zwei Kupplungen 21, 22, Reibungsschaltbremsen 23, 24, 25 und einen Planetengetriebesatz 27.

Der Schnellgang-Getriebesatz 15 enthält eine Reibungsschaitbremse 28, eine Schaltkupplung 29 und einen Planetengetriebesatz 30.

Eine Zwischenwelle 31 verbindet das Turbinenrad 28 mit dem Planetengetriebesatz 30. Eine Zwischenwelle 32 verbindet den Planetengetriebesatz 30 mit den Kupplungen 21 und 22. Eine Zwischenwelle 33 verbindet die Kupplung 21 mit einem Ringrad 34 im Planetengetriebesatz 27. Eine Zwischenwelle 35 verbindet die Kupplung 22 mit einem Doppelsonnenrad 36 im Planetengetriebesatz 27. Der Planetengetriebesatz 27 enthält ferner einen Planetenradträger 38 mit darauf drehbar gelagerten ^planetenrädern 39 und einen Planetenradträger 40 mit darauf drehbar gelagerten

ίο Planetenrädern 42. Die Planetenräder 42 kämmen mit dem Ringrad 34 und dem Doppelsonnenrad 36. Ferner ist ein Ringrad 44 vorgesehen, das mit den Planetenrädern 39 kämmt Ein Teil 45 verbindet das Ringrad 44 und den Planetenradträger 40 mit der Abtriebswelle 13.

Ein hydraulischer Servomotor 50 ist für die Kupplung 2i vorgesehen. Hydraulische Servomotoren 52 und 70 sind für die Kupplung 22 vorgesehen. Ein hydraulischer Servomotor 54 ist für die Bremse 23 und ein hydraulischer Servomotor 55 für die Bremse 24 vorgesehen. Am rückwärtigen Teil des Gehäuses 11 angeordnete hydraulische Servomotoren 58, 71 sind für die Reibungsschaltbremse 25 vorgesehen. Eine Einwegbremse 60 ist dem Planetenradträger 38 zugeordnet, und eine Einwegbremse 62 ist zwischen der Reibungsschaltbremse 24 und der Zwischenwelle 35 angeordnet Die Be:riebsweise des soweit beschriebenen Getriebes ist wie folgt (hierbei wird auf die schematische Darstellung der F i g. 2 Bezug genommen):
Wenn die Kupplungen 21 und 22 ausgerückt sind,

3n befindet sich das Getriebe im »neutralen« Zustand.

Der erste Gang wird durch Einrücken der Kupplung 21 eingestellt, die die Zwischenwelle 32 mit der Antriebswelle 12 über den Schnellgang-Getriebesatz 15 und den Drehmomentwandler 14 verbindet, wodurch das Ringrad 34 in Vorwärtsrichtung angetrieben wird. Der Planetenradträger 40 ist Teil der Abtriebswelle 13. wodurch die Abtriebswelle 13 mit geringer Drehzahl in Vorwärtsrichtung angetrieben wird; hierbei hält die Einwegbremse 60 den Planetenradträger 38 fest, wodurch ein Reaktionselement für den Planetengetriebesatz gebildet wird. Ein Übersetzungsverhältnis, das der gerade beschriebenen Einwegübersetzung entspricht, kann auch manuell dadurch hergestellt werden, daß die Reibungsschaltbremse 25 mittels des hydraulisehen Servomotors 58 eingerückt wird, wodurch der Planetenradträger 38 (in beiden Drehrichtungen) drehfest gehalten wird; das Drehmoment kann somit auf zwei Übertragungswegen durch den Planetengetriebesatz geleitet werden.

Der zweite Gang wird dadurch eingestellt, daß die Kupplung 21 eingerückt bleibt und die Reibungsschaitbremse 24 durch den hydraulischen Servomotor 55 eingerückt wird, wodurch das Doppelsonnenrad 36 stationär gehalten wird. Hierdurch wird ein schnellerer Vorwärtsgang durch den Planetenradträger 40 eingestellt, der die Antriebswelle 12 mit einer herabgesetzten Drehzahl antreibt, wobei die Einwegbremse 62 das Doppelsonnenrad 36 stationär hält, wodurch eine Einweg-Übertragungsverbindung für den zweiten Gang geschaffen wird. Gegebenenfalls kann eine zweite Reibungsschaltbremse 23 dazu verwendet werden, die Zwischenwelle 35 (in beiden Drehrichtungen) drehfest zu halten, so daß der zweite Gang durch zwei Übertragungswege eingestellt werden kann.

Der dritte Gang wird dadurch eingestellt, daß die Kupplung 21 eingerückt bleibt und die Kupplung 22 durch den hydraulischen Servomotor 70 eingerückt wird, wodurch die Zwischenwellen 33 und 35 und damit

der Planetengetriebesatz verriegelt werden und die Abtriebswelle 13 mit einem Übersetzungsverhältnis von 1 :1 direkt angetrieben wird.

Der Rückwärtsgang wird dadurch eingestellt, daß die Kupplung 22 und die Reibungsschaltbremse 25 eingerückt werden. Wenn das Doppelsonnenrad 36 in Vorwärtsrichtung angetrieben wird und der Planetenradträger 38 stationär gehalten wird, werden das Ringrad 44 und somit die Abtriebswelle 13 in Rückwärtsrichtung angetrieben. ι ο

Die Betriebsweise des Hauptgetriebeteils 16 zur Einstellung des ersten, zweiten, dritten und Rückwärts-Ganges entspricht an sich herkömmlicher Praxis.

Durch die vorliegende Erfindung wird dem Getriebe jedoch der Schnellgang-Getriebesatz 15 in neuer und vorteilhafter Weise hinzugefügt. Kurz gesagt, besteht die Betriebsweise des Schnellgang-Getriebesatzes 15 darin, daß die vom Planetengetriebesatz 30 betriebene Zwischen-Welle 32 mit erhöhter Drehzahl (das heißt mit dem Schnellgang-Übersetzungsverhältnis) angetrieben wird, wenn die Reibungsschaltbremse 28 eingerückt ist und die Zwischen-Welle 31 den Planetengetriebesatz 30 antreibt.

Die Reibungsschaltbremse 28 wird normalerweise erst eingerückt, nachdem der dritte Gang im Hauptgetriebeteil 16 zur Erzeugung des Übersetzungsverhältnisses von 1 :1 hergestellt worden ist. Es versteht sich jedoch, daß die Reibungsschaltbremse 28 zur Herstellung eines Schnellgang-Übersetzungsverhältnisses im Getriebesatz 15 auch dann eingerückt werden kann, wenn im Hauptgetriebeteil 16 das Übersetzungsverhältnis des zweiten Ganges hergestellt ist, wodurch ein zusätzliches Übersetzungsverhältnis zwischen dem normalen zweiten und dritten Gang geschaffen wird. Das bei eingerückter Reibungsschaltbremse 28 entstehende Gesamtübersetzungsverhältnis ist somit ein Schnellgang-Übersetzungsverhältnis, wodurch ein vergrößerter Übersetzungsbereich für das Getriebe geschaffen wird. Wenn die Reibungsschaltbremse 28 gelöst wird, wird die Schaltkupplung 29 zum Betrieb in "o beliebiger Richtung »aktiviert«, wodurch der Planetengetriebesatz 30 verriegelt wird und der Hauptgetriebeteil 16 zur Erzeugung der drei Vorwärtsgänge und des Rückwärtsganges normal arbeiten kann. Die Betriebsweise und der Aufbau des Schnellgang-Getriebesatzes « 16 werden später ausführlicher beschrieben.

Dem Servomotor 52 für die Kupplung 22 ist ein angrenzender kleinerer Servomotor 70 zugeordnet derart, daß die Kupplung durch den Servomotor 70 aHein oder durch beide Servomotoren 52, 70 betätigt werden kann, wie später noch beschrieben wird. Dem Servomotor 58 ist ein zweiter Servomotor 71 zugeordnet, wodurch die Bremse 25 entweder durch den Servomotor 58 allein oder durch beide Servomotoren 58,71 betätigt werden kann, wie noch beschrieben wird.

Es wird nun auf F i g. 2 Bezug genommen, die eine vergrößerte Darstellung des Schnellgang-Getriebesatzes 15 zeigt Im Gehäuse 11 ist eine Reaktionsplatte 102 und eine Zylinderplatte 104 vorgesehen, die im Gehäuse 11 beispielsweise durch Schrauben 106 befestigt sind.

Der Planetengetriebesatz 30 enthält ein Sonnenrad 108, ein Ringrad 110 und einen Planetenradträger 112, auf dem mittels Lagerzapfen 116 mehrere Planetenräder 114 drehbar gelagert sind. Die Planetenräder 114 kämmen mit dem Sonnenrad 108 und dem Ringrad 110. Der Planetenradträger 112 besitzt ferner einen radialen Flansch 120, der die Lagerzapfen 116 auf der einen Seite des Planetengetriebesatzes aufnimmt, sowie einen radialen Flansch 122, der die Lagerzapfen 116 auf der anderen Seite des Planetengetriebesatzes aufnimmt. Der Flansch 120 ist an der Zwischenwelle 31 angeformt. Das Ringrad 110 weist einen radialen treibenden Flansch 124 auf, der mit der Zwischenwelle 32 antriebsmäßig verbunden ist.

Die Schaltkupplung 29 ist als in beiden Drehmomentrichtungen fassender Freilauf ausgebildet Wie aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich, besitzt die Schaltkupplung 29 eine innere Laufbahn 126, die von einer Reihe von Nocken gebildet wird, die auf einer mit dem Sonnenrad 108 einstückigen, axial verlaufenden Trommel 128 gebildet sind. Die Schaltkupplung 29 weist ferner eine äußere Laufbahn 130 auf, die aus einer glatten, zylindrischen Fläche besteht; diese zylindrische Fläche ist auf dem Innendurchmesser eines Ringkörpers 132 ausgebildet, der am Flansch 122 des Planetenradträgers 112 befestigt ist. Die Schaltkupplung 29 weist ferner eine Reihe von Klemmrollen 140 auf, die von einem Käfig 142 innerhalb einer Reihe von Taschen 144 des Käfigs getragen werden, wie in F i g. 5 dargestellt ist.

Der Käfig 142 kann gesteuert werden, um die richtige Betriebsweise des Schnellgang-Getriebesatzes 15 sicherzustellen, und zu diesem Zweck ist ein Steuerflansch 150 vorgesehen. Der Steuerflansch 150 weist eine Reihe von öffnungen 152 auf, wie in den F i g. 4 und 5 dargestellt ist Am Käfig 142 ist eine Reihe von Mitnehmern in Form von Vorsprüngen 154 vorgesehen, von denen jeder eine Schrägfläche 156 aufweist. Wie noch beschrieben wird, kann sich der Steuerflansch 150 bei Betrieb des Schnellgang-Getriebesatzes 15 in einer (in F i g. 5 mit ausgezogenen Linien dargestellten) Lage befinden, in der sich der Käfig 142 in beiden Richtungen frei drehen bzw. eine bogenförmige Bewegung ausführen kann und eine Betätigung der Schaltkupplung 29 möglich ist, wodurch eine Treibverbindung zwischen den Laufbahnen 126 und 130 in beiden Drehrichtungen geschaffen wird.

In der Stellung des Steuerflansches 150, die mit gestrichelten Linien in F i g. 5 dargestellt ist werden die Vorsprünge 154 von den öffnungen 152 aufgenommen, wobei die Beziehung zwischen den Vorsprüngen 154 und den öffnungen 152 dazu dient, den Käfig Ϊ42, wie erforderlich, zu steuern. In Fig.5 sind ferner drei Relativstellungen des Käfigs 142 bezüglich der öffnungen 152 angedeutet und hierbei handelt es sich um die »Zentral«-, »Fahrt«- und »Schiebew-Stellungen des Käfigs, was durch eine Linie angedeutet ist die den oberen Rand der Vorsprünge 154 darstellt Die Fahrt-Stellung ist diejenige Stellung, die der Käfig 142 einzunehmen sucht wenn der Motor die Räder antreibt und der Planetenrädersatz auf den Schnellgang eingestellt ist Die Zentral-Stellung ist die mittige Stellung des Käfigs 142, in der die Rollen nicht zwischen den Nockenflächen 126 und der Laufbahn 130 verklemmt werden. Die Schiebe-Stellung ist diejenige Stellung, in die sich der Käfig 142 zu bewegen sucht wenn die Fahrzeugräder den Motor anzutreiben suchen, wie dies zum Beispiel der Fall ist wenn die Drosselklappe freigegeben ist und der Planetenrädersatz sich in seinem Schnellgang-Zustand befindet

Im Schnellgang-Zustand des Steuerflansches 150, der mit gestrichelten Linien in Fig.5 dargestellt ist in der sich der Käfig 142 in der Zentral-Stellung befindet muß die Schaltkupplung 29 »neutralisiert« bzw. so eingestellt werden, daß sie nicht mit der Antriebsbeziehung des Planetengetriebesatzes 30 kollidiert Wenn der Käfig 142 im Uhrzeigersinn (in der Richtung des Pfeils in

F i g. 3) frei drehen könnte, könnte die Schaltkupplung 29 den Planetengetriebesatz 30 verriegeln, wodurch er außer Betrieb gesetzt würde, und dieser Zustand muß vermieden werden.

Der Käfig 142 darf jedoch ohne Probleme entgegen dem Uhrzeigersinn (in Fig.3) bewegt werden, da sich die Klemmrollen in dieser Richtung nicht verklemmen können, und zwar aufgrund der Tatsache, daß die Drehzahlen der Getriebekomponenten des Planetengetriebesatzes derart sind, daß die Laufbahn 130 schneller umläuft als die Nockenflächen 126 im Uhrzeigersinn, wodurch ein Einrücken der Kupplung verhindert wird. In der Schnellgang-Stellung des Steuerflansches 150 erlauben daher die öffnungen 152 eine Bewegung des Käfigs 142 entgegen dem Uhrzeigersinn weg von der Zentral-Steilung in die Antriebsrichtung (wie in F i g. 5 dargestellt), sie verhindern jedoch eine Bewegung des Käfigs aus der Zentral-Steilung im Uhrzeigersinn in Richtung auf die Schiebe-Stellung.

Der Grund dafür, daß eine Bewegung des Käfigs, wenn er sich in seinem Schnellgang-Zustand befindet, in Richtung auf die Antriebsstellung zugelassen wird, jedoch eine Bewegung in seine Schiebe-Stellung unterbunden wird, besteht darin, ein weiches Umschalten vom dritten auf den vierten und vom vierten auf den dritten Gang zu ermöglichen, wenn der Motor die Fahrzeugräder .antreibt (Leistungsabgabe). Beispielsweise im dritten Gang, wenn der Motor ein Drehmoment auf die Räder überträgt, befindet sich der Käfig in seiner Antriebs-Stellung und nicht in seiner Zentral-Steilung. Wenn die Steuerung ein Umschalten auf den Schnellgar.g verlangt (wie später noch erläutert wird), so kann sich der Steuerflansch 150 ohne Behinderung in die Schnellgang-Stellung bewegen. Wenn das Umschalten vom dritten auf den vierten Gang erfolgt, wird das Sonnenrad 108 stationär gehalten, und die Schaltkupplung 29 überholt; der Käfig 142 bewegt sich dann in seine Zentral-Steilung und versucht, sich weiter in die Schiebe-Stellung zu bewegen. Der Käfig wird jedoch durch den Steuerflansch 150 daran gehindert, sich über die Zentralstellung hinaus zu bewegen. Bei einem Umschalten vom vierten auf den dritten Gang bei gleichzeitiger »Leistungsabgabe«, das heißt, wenn, der Motor die Räder antreibt, wird das Sonnenrad freigegeben, wodurch der Schnellgang-Planetengetriebesatz 30 freigegeben wird, der Käfig 142 der Schaltkupplung 29 kann sich jedoch unabhängig von der Stellung des Steuerflansches 150 in die Fahrt-Stellung bewegen und somit die Antriebsverbindung vervollständigen sowie als Kupplung zwischen der Welle 32 und der Welle 31 wirken.

Auf diese Weise kann ein Aufwärts- und Abwärtsschalten zwischen dem dritten und vierten Gang unter »Leistungsabgabe« durch Übernahme von der Schaltkupplung 29 und Ausschalten irgendwelcher Schaltstoße bzw. Zeitsteuerungsprobleme zuendegeführt werden.

Es wird nun der Zustand betrachtet, in dem das Fahrzeug im dritten Gang im Schiebebetrieb fährt, d. h. wenn das Fahrzeug beispielsweise eine Steigung hinunterfährt und die Schaltkupplung 29 die in F i g. 5 gezeigte Schiebe-Stellung eingenommen hat Wenn die Steuerung nach einem Umschalten vom dritten auf den vierten Gang verlangt und der Steuerflansch 150 in der mit ausgezogenen Linien angedeuteten Stellung bleiben würde, träte eine Verriegelung des Planetengetriebesatzes 30 auf, wenn die Reibungsschaltbremse 28 eingerückt ist um das Sonnenrad 108 stationär zu halten. Um diesen Zustand zu verhindern, bewegt sich der Steuerflansch in Einriff mit den Vorsprüngen 154 des Käfigs 142, und die Reibungsschaltbremse 28 kann nicht eingerückt werden, bis sich der Käfig 142 in seine in F i g. 5 gezeigte Zentral-Steilung bewegt. Dies kann auf zweierlei Weise erreicht werden. Entweder kann eine Drehmomentumkehr erfolgen, bei der der Steuerflansch sich rasch in seine gestrichelte oder Schnellgang-Stellung bewegt, oder es kann eine ausreichende

ίο Kraft durch den Steuerflansch 150 auf den Käfig ausgeübt werden, derart, daß die Schaltkupplung 29 außer Eingriff bewegt und der Käfig auf diese Weise in seinen Schnellgang-Zustand gebracht wird. Wieder muß die Schaltkupplung 29 am Einrücken gehindert werden, bis der Käfig sich in seinen Schnellgang-Stellungen, das heißt, entweder der Zentral- oder der Fahrt-Stellung befindet (Fig.5). Nachdem jedoch der Käfig 142 von dem Steuerflansch 150 erfaßt worden ist, so daß er sich nur in der Zentral- oder Fahrt-Stellung befinden kann, befindet sich die Schaltkupplung 29 in ihrem Zustand für Abwärtsschaltungen unter »Leistungsabgabe«, wie oben erläutert wurde.

Der zusätzliche Zustand, der betrachtet werden muß, ist ein Herunterschalten vom vierten auf den dritten Gang unter Schiebe-Bedingungen. Bei diesem Gangwechsel muß sich der Käfig 142 in seine Schiebe-Stellung bewegen, um die Wellen im dritten Gang miteinander zu kuppeln. Wenn die Reibungsschaltbremse 28 gelöst wird, wodurch das Sonnenrad freigegeben wird, kann sich der Steuerflansch 150 rasch in die in F i g. 5 mit ausgezogenen Linien gezeigte Stellung bewegen, wodurch der Käfig 142 freigegeben wird. Hierzu ist nur eine minimale Kraft erforderlich.

In der Zylinderplatte 104 ist eine ringförmige Bohrung 170 vorgesehen, in der ein aus Blech bestehender Hydraulikkolben 172 angeordnet ist. Dichtungen 174 und 176 in Form von O-Dichtringen sind vorgesehen, um eine Abdichtung zwischen der Bohrung 170 und dem Hydraulikkolben 172 herzustellen.

Der Hydraulikkolben 172 besitzt zwei nichtmetallische Ringe 178, die innerhalb eines inneren Flansches 180 aufgenommen und darin durch ein Halteteil 179 befestigt sind. Das Halteteil 179 ist am Kolben 172 durch Schweißen oder andere geeignete Befestigungsmittel·, wie beispielsweise Nieten, befestigt Die Anordnung der nichtmetallischen Ringe 178 erlaubt dem Steuerflansch 150, innerhalb des Bereiches zwischen den Ringen 178 relativ zum Hydraulikkolben 172 umzulaufen.

Die Ringe 178 bilden zwischen sich eine Nut 182 zur Aufnahme des Steuerflansches 150. Die Ringe 178 bestehen aus Kunststoff oder einem anderen nichtmetallischen Material, um die Drehbewegung des Steuerflansches 150 innerhalb der Nut 182 zu erleichtern. Der Hydraulikkolben 172 ist im wesentlichen U-förmig ausgebildet, wodurch eine ringförmige Tasche 184 gebildet wird. Innerhalb der Tasche 184 sind als Schraubenfedern ausgebildete Rückholfedern 190 vorgesehen, die sich zwischen dem Kolben 172 und der Reaktionsplatte 102 erstrecken.

Die Reibungsschaltbremse 28 weist eine Reihe von Keilen 192 auf, die am Innendurchmesser der Reaktionsplatte 102 ausgebildet sind. Die Reaktionsplatte 102 weist außerdem eine Druckkammer 198 auf, in der ein Hydraulikkolben 200 gleitbar angeordnet ist Ein ringförmiges Feder-Halteelement 202 ist mittels eines Schnapprings 204 in der Reaktionsplatte 102 befestigt Eine Reihe von als Schraubenfedern ausgebildeten

Rückholfedern 206 erstreckt sich zwischen dem Haiteelement 202 und dem Kolben 200, um den Kolben 200 in die in F i g. 2 gezeigte Stellung zurückzuholen. An der Trommel 128 ist mittels Elektronenstrahlschweißens oder in anderer Weise eine aus Blech bestehende Bremstrommel 210 befestigt, die einen axial verlaufenden Abschnitt 212 aufweist, in dem eine Reihe von treibenden Keilen 214 gebildet ist. Die Trommel 210 weist eine Reihe von Mitnehmern in Form von axial verlaufenden Vorsprüngen 218 auf, die in die öffnungen 152 des Steuerflansches 150 greifen. Mit der Trommel 210 ist eine Reihe von Reibscheiben 220 antriebsmäßig verbunden. Zwischen den Reibscheiben 220 sind Reibscheiben 222 angeordnet, die mit den Keilen 192 der Reaktionsplatte 102 antriebsmäßig verbunden sind. Die Reibscheiben 222 sind durch einen Schnappring 224 gesichert.

Die Funktionsweise des Schnellgang-Getriebesatzes 15, wie er in den F i g. 1 bis 5 dargestellt ist, ist wie folgt: Wenn die Bremse 28 gelöst ist, der Hydraulikkolben 200 sich in der in Fig.2 gezeigten Stellung und der Steuerflansch 150 in der in Fig.4 gezeigten Stellung befindet, wird der Käfig 142 freigegeben, und der Abtrieb von der Zwischenwelle 31 wird unmittelbar, das heißt, mit einem Übersetzungsverhältnis von 1 :1 auf die Zwischenwelle 32 übertragen, da die Schaltkupplung 29 frei ist, um das Sonnenrad 108 und den Planetenradträger 112 antriebsmäßig miteinander zu verbinden. Der Schnellgang-Getriebesatz 15 befindet sich in seinem Schnellgang-Zustand, wenn der Hydraulikkolben 172 vom Strömungsmitteldruck in der Bohrung 170 betätigt wird, wodurch der Steuerflansch 150 in die in F i g. 5 gestrichelt angedeutete Stellung bewegt wird; hierdurch wird der Käfig 142 zentriert, und die Klemmrollen 140 werden in ihrer neutralen Stellung gehalten. Der Hydraulikkolben 200 wird durch den Strömungsmitteldruck in der Druckkammer 198 nach links (in F i g. 2) bewegt, wodurch die Reibscheiben 220 und 222 in Reibungsanlage miteinander bewegt werden und die Trommel 210 stationär gehalten wird. Wenn die Bremstrommel 210 festgelegt ist, wodurch das Sonnenrad 108 stationär gehalten wird, ist die Schaltkupplung 29 »neutralisiert« und wenn der Planetenradträger 112 von der Zwischenwelle 31 angetrieben wird, werden das Ringrad 110 und die Zwischenwelle 32 von der Zwischenwelle 31 angetrieben, und das Ringrad 110 sowie die Zwischenwelle 32 werden mit dem Schnellgang-Übersetzungsverhältnis bezüglich der Zwischenwelle 31, das heißt mit erhöhter Drehzahl, angetrieben. Der Schnellgang-Getriebesatz 15 liefert somit entweder ein direktes Übersetzungsverhältnis von 1 :1 oder ein Schnellgang-Übersetzungsverhältnis, je nach der Betätigung der Steuervorrichtung nach F i g. 6, die den Käfig 142 und die Reibungsschaltbremse 28 steuert.

In F i g. 6 ist die Steuervorrichtung zur Steuerung des in den F i g. 1 und 2 gezeigten Schnellgang-Getriebesatzes 15 dargestellt Die Steuervorrichtung weist einen Steuerschieber 500 auf, der mit der üblichen Steuereinrichtung für ein automatisches Getriebe verbunden ist

Die Leitung 440 enthält einen drosselklappenabhängigen Druck. Die Leitung 420 enthält den Hauptleitungsdruck. Die Leitung 436 enthält einen Kick-down-Druck, das heißt einen Druck, der erzeugt wird, wenn das Drosselpedal des Fahrzeuges ganz niedergedrückt wird. Die Leitung 450 enthält einen drehzahlabhängigen Druck vom Drehzahlregler-Ventil der Steuereinrichtung, das heißt einen Druck, der sich mit der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert Auf die Leitung 442 kann noch ein Signal von einem Handschalt-Ventil gegeben werden, welches ein Einschalten des Schnellganges verhindert.

Der Steuerschieber 500 weist eine Bohrung 502 in einem Ventilgehäuse 550 auf. Die Bohrung 502 besitzt öffnungen 504, 506, 508, 510, 512, 514, 516 und 518. In der Bohrung ist ein Ventilschaft 520 mit Bunden 522,524 und 526 gleitbar angeordnet. In der Bohrung 502 ist des weiteren ein federbelasteter Stopfen 530 angeordnet, der zylindrisch ausgebildet ist und von einer Schraubenfeder 532 beaufschlagt wird, die sich zwischen dem Ende der Ventilbohrung und dem Stopfen 530 erstreckt. Die Feder 532 und der Stopfen 530 erzeugen eine Kraft, die den Ventilschaft 520 in seine (in F i g. 6) untere Stellung vorspannt; hierbei handelt es sich um die »abwärtsgeschaltete« Stellung. Zwischen den Leitungen 436 und 440 ist ein Rückschlagventil 536 mit einer Ventilkugel 538 angeordnet; das Rückschlagventil 536 ist über die Leitung 540 an der öffnung 504 angeschlossen.

In der Reaktionsplatte 102 ist eine Bohrung 542 vorgesehen. Die Bohrung 542 enthält einen gleitbaren Kolben 544 und eine Ventilkugel 546, die sich an einen Ventilsitz 548 anlegen kann. Der Kolben 544 weist eine Verlängerung 552 auf, die, wie in F i g. 6 gezeigt, den Hydraulikkolben 172 berührt. Eine Leitung 554 ist mit der Druckkammer 198 für den Hydraulikkolben 200 und mit der Strömungsmittel-Verriegelungsvorrichtung 546, 548 verbunden. Eine Steuerleitung 560 ist an der öffnung 510 des Steuerschiebers 500 angeschlossen; die Leitung 560 bildet die Druckmittelquelle zur Betätigung der Kolben 172 und 200. Die Steuerleitung 560 besitzt eine mit dem Kolben 172 verbundene Abzweigung 562 und eine mit dem Kolben 200 verbundene Abzweigung 564. In der mit dem Kolben 200 in Verbindung stehenden Abzweigung 564 ist eine Drosselstelle 566 vorgesehen.

Die Betriebsweise der in F i g. 6 gezeigten Steuervorrichtung ist wie folgt:

Die in F i g. 6 gezeigte Steuervorrichtung steuert den Schnellgang-Getriebesatz 15 selbsttätig in Abhängigkeit von gewissen Steuersignalen in der Steueranlage des Getriebes, wie im folgenden beschrieben wird. Der Steuerschieber 500 besitzt eine untere Stellung und eine obere Stellung, die beide in F i g. 6 dargestellt sind. Die Leitung 420 enthält den Hauptleitungsdruck für die Getriebesteuerung. Wenn sich der Ventilschaft 520 in seiner unteren Stellung befindet, sperrt der Bund 522 die Leitung 420 an der öffnung 508.

Die Bewegung des Ventilschaftes 520 wird durch den drehzahlabhängigen Druck in der Leitung 450 an dessen einem Ende und durch den drosselklappenabhängigen Druck in der Leitung 440 oder den Kick-down-Druck in der Leitung 436 und die am gegenüberliegenden Ende angreifende Feder 532 gesteuert

Die Größe der Bunde 526 und die Fläche des Stopfens 530 sind derart, daß sichergestellt wird, daß der drehzahlabhängige Druck auf den Bund 526 keine ausreichend große Kraft erzeugen kann, um den Ventilschaft 520 in die obere Stellung zu bewegen, ehe sich der Steuerschieber nicht in seiner oberen Stellung befindet und das Getriebe das Übersetzungsverhältnis für den dritten Gang, das heißt ein Übersetzungsverhältnis von 1 :1, liefert
Es sei angenommen, daß der Steuerschieber 500 sich in seiner unteren Stellung befindet, in der der Ventilschaft 520 durch die Schraubenfeder 532 in seine untere Stellung (in F i g. 6) bewegt worden ist; der Bund trennt dann die Leitung 420 vom Hauptleitungs-

druck ab, und es gelangt kein Strömungsmittel in die Steuerleitung 560 und die Abzweigungen 562 und 564. Der Zustand des Schnellgang-Getriebesatzes 15 ist somit der, daß der Hydraulikkolben 172 durch die Rückholfeder 190 nach links bewegt wird, wodurch der Steuerflansch 150 in die in Fig.5 durch ausgezogene Linien gezeigte Stellung bewegt wird; der Käfig 142 wird somit freigegeben, und die Schaltkupplung 29 kann daher eine direkte Antriebsverbindung zwischen der Zwischenwelle 31 und der Zwischenwelle 32 herstellen. Da zu dieser Zeit kein Druck in der Abzweigung 564 vorhanden ist, wird der Hydraulikkolben 200 durch die Rückholfeder 206 nach rechts bewegt, wodurch die Reibungsschaltbremse 28 ausgerückt wird, so daß ein Übersetzungsverhältnis von 1 :1 im Schnellgang-Getriebesatz 15 ermöglicht wird.

Wenn die Kombination des fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Drucks und des drosselabhängigen Drucks derart ist, daß sich der Ventilschaft in seine in F i g. 6 obere Stellung bewegt, so gelangt der Leitungsdruck in der Leitung 420 durch die Nut zwischen den Bunden 522 und 524 und durch die öffnung 510 in die Steuerleitung 560 und die Abzweigungen 562 und 564. Anfangs wird dies den Kolben 172 betätigen, der den Steuerflansch 150 in die in F i g. 5 gestrichelt angedeutete Stellung bewegt, wodurch der Käfig 142 in seiner Schnellgang-Stellung gehalten wird. Der Steuerflansch 150 bewegt sich in seine in F i g. 5 mit ausgezogenen Linien dargestellte Stellung, wenn die Bedingungen, wie oben beschrieben, in Ordnung sind. Die Bewegung des Hydraulikkolbens 172 nach rechts (in Fig.6) wirkt durch den Kolben 544 und die Feder 545 und hat somit eine Bewegung der Ventilkugel 54S gegen den Ventilsitz 548 zur Folge, wodurch ein Ausströmen von Strömungsmittel aus der Leitung 554 unterbunden und ein Druckaufbau in der Druckkammer 198 ermöglicht wird. Somit verschiebt sich der Hydraulikkolben 200, wodurch er die Reibungsschaltbremse 28 einrückt und das Sonnenrad 108 stationär hält sowie ein Schnellgang-Übersetzungsverhältnis im Planetengetriebesatz 30 zwischen den Zwischenwellen 31 und 32 einstellt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulische Steuervorrichtung für einen selbsttätig schaltbaren Schnellgang-Planetengetriebesatz eines Kraftfahrzeugwechselgetriebes, mit einer Reibungsschaltbremse zum Festsetzen eines der umlaufenden Getriebeelemente und einer Schaltkupplung zum Kuppeln dieses Getriebeelements mit einem der beiden anderen, wobei die Schaltkupplung als in beiden Drehrr.omentrichtungen fassender Freilauf ausgebildet ist, mit Klemmrollen, die durch einen Käfig derart verschiebbar sind, daß sie wenigstens in einer Drehmomentrichtung außer Eingriff gehalten werden können, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Käfig (142) der Schaltkupplung (29) über einen Steuerflansch (150) verschiebender HydrauHkkoIben (172) eine Strömungsmittel-Verriegelungsvorrichtung (Ventilkugel 546 und Ventilsitz 548) derart betätigt, daß ein Druckaufbau vor einem als Druckplatte der Reibungsschaltbremse (28) ausgebildeten Hydraulikkolben (200) erst dann möglich ist, wenn der Käfig (142) der Schaltkupplung (29) sich in einer die Klemmrollen (140) außer Eingriff haltenden Stellung befindet.

2. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Steuerflansch (150) der Schaltkupplung (29) verschiebende Hydraulikkolben (172) und der Hydraulikkolben (200) der Reibungsschaltbremse (28) über eine gemeinsame Steuerleitung (560) durch einen Steuerschieber (500), der von einer an sich bekannten Drucksignaleinrichtung betätigt wird, mit Strömungsmittel beaufschlagbar sind.

3. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (500) abhängig von einem geschwindigkeitsabhängigen Druck, einem Druck abhängig von der Stellung der Drosselklappe, einem Kick-Down-Signaldruck und einem Freigabesignaldruck die Steuerleitung (560) mit dem Versorgungsdruck beaufschlagt.

4. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der zum Hydraulikkolben (200) der Reibungsschaltbremse (28) führenden Abzweigung (564) der Steuerleitung (560) eine Drosselstelle (566) angeordnet ist, der die Strömungsmittel-Verriegelungsvorrichtung (Ventilkugel 546 und Ventilsitz 548), die im Verriegelungszustand einen drucklosen Abfluß des zugeführten Strömungsmittels ermöglicht, nachgeschaltet ist.

5. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der den Steuerflansch (150) der Schaltkupplung (29) verschiebende Hydraulikkolben (172) über eine Verlängerung (552) und eine Feder (545) eine Ventilkugel (546) der Strömungsmittel-Verriegelungsvorrichtung gegen den Druck in einer Druckkammer (198) des Hydraulikkolbens (200) der Reibungsschaltbremse (28) gegen einen Ventilsitz (548) drückt, über den diese Druckkammer (198) mit dem drucklosen Ablauf verbindbar ist.