DE2855086A1

DE2855086A1 - Hydroventilsystem zur steuerung insbesondere eines fahrzeug-wechselgetriebes

Info

Publication number: DE2855086A1
Application number: DE19782855086
Authority: DE
Inventors: Karl G Aahlen; Rainer Ketola
Original assignee: SRM Hydromekanik AB
Current assignee: SRM Hydromekanik AB
Priority date: 1978-08-24
Filing date: 1978-12-20
Publication date: 1980-02-21
Also published as: DE2855086C2; FR2434290B3; IT1122766B; IT7925117A0; FR2434290A1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing.B.Jochem

Staufenstr. 36 6000 Frankfurt am Main

Anm.: S.R.M. Hydromekanik AB
Stockholm-Vällingby 1
Schweden

Hydroventilsystem zur Steuerung insbesondere eines Fahrzeug-Wechselgetriebes.

Die Erfindung betrifft ein Hydroventilsystem zur Steuerung insbesondere eines Fahrzeug-Wechselgetriebes mit mindestens drei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, die durch je einen mit Druckflüssigkeit aus einer Druckflüssigkeitsquelle betätigbaren Servomotor gesteuert einschaltbar sind.

Die Anforderungen an das Leistungsvermögen vor allem automatisch schaltender hydromechanischer Fahrzeuggetriebe sind derart gestiegen, daß heute hydrodynamische Drehmomentwandler mit mechanischen Wechselgetrieben kombiniert werden, die mindestens drei Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang aufweisen. In bestimmten Fällen kommen bis zu sechzehn mechanische Gangstufen zur Anwendung, die mit Hilfe auf Reibungsbremsen und -kupplungen innerhalb des Getriebes wirkende Servomotoren hydraulisch geschaltet werden.

Mit Rücksicht auf weiche Umschaltungen der Getriebestufen bei dennoch großer Haltekraft der Bremsen und Kupplungen ' im eingerückten Zustand ist es bekannt (DE-OS 26 21 447) , den Betätigungsdruck der Servomotoren dergestalt zu modifizieren, daß diese

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zunächst mit unter niedrigem Druck stehender Flüssigkeit, in den meisten Fällen öl, gefüllt werden und anschließend ein von einer zusätzlichen Hydraulikpumpe erzeugter hoher Haltedruck aufgebaut und aufrechterhalten wird. Die dabei zur Anwendung gelangen fiydroventile müssen demzufolge eine ganze Reihe Anforderungen erfüllen, nämlich

beim öffnen große Durchflußquerschnitte freigeben,

im geschlossenen Zustand geringstmögliche Lökspalte aufweisen, um die von der Hydraulikpumpe zu deckenden Flüssigkeitsverluste klein und den Wirkungsgrad hoch zu halten,

zur Aufrechterhaltung der guten Abdichtung so wenig wie möglich verschleißanfällig sein,

auch bei unausbleiblicher Verschmutzung der Hydraulikflüssigkeit sicher öffnen und schließen und

zur automatischen Betätigung über elektrohydraulische Vorventile einwandfrei steuerbar sein.

Dabei muß zugleich sichergestellt sein, daß nicht gleichzeitig zwei solche Ventile öffnen, die die parallele Einschaltung zweier Ganzstufen zur Folge hätte, da dies zwangsläufig erhebliche Beschädigungen, wenn nicht gar totale Zerstörungen, im Getriebe zur Folge hätte.

Diesen Anforderungen werden die bisher bei Fahrzeug-Wechselgetrieben benutzten Hydroventile nicht gerecht. Die früher allgemein benutzten Mehrstellungs-Kolbenventile haben mit Rücksicht

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auf die Betriebssicherheit auch bei stark unterschiedlichen Temperaturen von vornherein ein zu großes Spiel der Kolben innerhalb der Ventilbohrung, das durch Verschleiß immer mehr zunimmt. Dabei sind die Strömungsquerschnitte verhältnismäßig klein und der Strömungswiderstand innerhalb des Ventils entsprechend hoch. Auch der Ersatz solcher Kolbenventile durch Schieberventile, bei denen der mit Verbindungskanälen versehene Schieber auf einer ebenen Gegenfläche läuft, vermag den obigen Anforderungen nicht zu genügen : Die Strömungsverluste sind nach wie vor hoch, und die Abdichtung zwischen Schieber und Schiebergehäuse verschlechtert sich durch Verschleiß und Temperatureinwirkungen zunehmend. Darüber hinaus bereitet die hydraulische Betätigung solcher ebenfalls als Mehrstellungsventile ausgebildeten Schieberventile im Hinblick auf die genaue Einnahme der verschiedenen Ventilstellungen Schwierigkeiten. Dabei sind Schieberventile aufwendig in der Herstellung und entsprechend teuer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hydroventilsystem insbesondere für das eingangs genannte Anwendungsgebiet zu schaffen, das sich durch Einfachheit und Billigkeit in der Herstellung, geringen Strömungswiderstand, äußerst geringe Lekströmungen sowie Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzungen und Verschleiß auch bei stark schwankenden Temperaturen auszeichnet und dennoch das gleichzeitige parallele Einschalten zweier Gänge mit Sicherheit ausschließt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jedem Servomotor ein Tellerventil mit zwei in entgegengesetztem Sinn betätigbaren Ventiltellern vorgeschaltet ist, bei dessen Betätigung gegen eine Rückstellkraft der eine Ventilteller einen Durchlaß zwischen dem Druckanschluß und dem Verbraucher-

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anschluß des Ventils öffnet und die anderen Ventilteller (28) einen Durchlaß zwischen dem Verbraucheranschluß und einem druckfreien Auslaß schließt,daß den die Vorwärtsgänge steuernden Tellerventilen druckseitig ein weiteres derart ausgebildetes Ventil vorgeschaltet ist, mit dessen Verbraucheranschluß die Druckanschlüsse der die Vorwärtsgänge steuernden Tellerventile parallel zueinander verbunden sind, daß das weitere Tellerventil und das den Rückwärtsgang steuernde Tellerventil zu einem 4/3- oder 5/3-Wegeventil vereinigt sind und daß die die Vorwärtsgänge steuerndei Tellerventile derart gegeneinander verriegelt sind, daß sie nur einzeln betätigbar sind.

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Die Vereinigung zweier Tellerventile mit je zwei Ventiltellern zu einem 4/3- bzw. 5/3-Wegeventil ist zwar bei hydrodynamisch-mechanischen Fahrzeuggetrieben bereits bekannt (DE-OS 25 o5 582). Dort werden derartige Wegeventile jedoch einzeln zur Umschaltung zwischen stets nur zwei Betriebszuständen wie Wandlerbetrieb/Direktantrieb, Doppelrotation/Einfachrotation, Vorwärtsantrieb/Rückwärtsantrieb eingesetzt, so daß die der Erfindung zugrunde liegende Problemstellung gar nicht vorhanden ist.

Demgegenüber wird durch die Erfindung ein Hydroventilsystem geschaffen, daß in Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe eine schnelle und dennoch die Überlappung der einzelnen Gänge verhindernde Umschaltung gestattet und dabei in der Herstellung einfach und billig ist.

Es leuchtet ein, daß sich das erfindungsgemäße Hydrosystem auch auf anderen Gebieten anwenden lässt, auf denen entsprechende Forderungen bestehen, die mit den bekannten Hydroventilsystemen nicht erfüllt werden können.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind wenigstens ein Teil der die Vorwärtsgänge steuernden Tellerventile paarweise zu einem oder mehreren 4/3- oder 5/3-Wegeventil vereinigt. Dies schafft die Voraussetzungen dafür, daß ein zwei Vorwärtsgänge steuerndes Wegeventil mit einem einen weiteren Vorwärtsgang steuernden Tellerventil oder einem zweiten, zwei weitere Vorwärtsgänge steuernden Wegeventil in einem gemeinsamen Gehäuse nebeneinander angeordnet und darin mechanisch gegeneinander verriegelt sein können, was zu einer besonders günstigen konstruktiven Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hydroventilsystems führt.

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Zur Herstellung der Verriegelung weist dabei jedes der beiden gegeneinander verriegelten Ventile zweckmäßig ein axial bewegliches Stellglied mit einer gegen das Stellglied des anderen Ventils gerichteten Ausnehmung auf, und es ist zwischen den beiden Stellgliedern ein längs bewegliches Verriegelungsglied vorgesehen, welches alternativ in die eine oder andere der beiden Ausnehmungen eingreift. Indem die Ausnehmungen dabei mit Schrägflächen zum Bewegen des Verriegelungsglieds aus der einen in die andere Ausnehmung beim Betätigen eines der Stellglieder und gegebenenfalls zum Rückführen des anderen Stellgiedes in dessen Ruhrelage versehen werden, lässt sich in besonders vorteilhafter Weise eine gegenseitige Beeinflussung der Ventile nicht nur hinsichtlich der Verriegelung, sondern auch hinsichtlich der Rückführung des zuvor sperrenden Ventils in seine neutrale Stellung erzielen.

Um den Zusammenbau einer derartigen, gegeneinander verriegelten Ventilgruppe zu ermöglichen, sieht ein anderes Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vor, daß Verriegelungsglied in zwei zu einander koaxiale längsverschiebliche Druckglieder zu teilen, die durch ein seitlich in die Bahn der Druckglieder einführbares Zwischenglied wie insbesondere eine Kugel auf Abstand zueinander gehalten sind.

Line besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das gemeinsame Gehäuse nebeneinander mindestens drei mit ihren Ventilbohrungen zueinander parallele Ventile aufnimmt, von denen wenigstens zwei als 4/3- bzw. 5/3-Wegeventile ausgebildet sind, wobei die mit den Druckanschlüssen verbundenen Einlaßkammern innerhalb der Ventilbohrungen in der MLtte und die mit den druckfreien Aulässen verbundenen Auslaßkammern an den Enden der Ventilbohrungen angeordnet sind und die mit den Verbraucheranschlüssen verbundenen Verbraucherkammern sich jeweils dazwischen befinden. SRH/C 1142 B/14.12.197C30008/0555

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Durch die erfindungsgemäße Zusammenfassung mehrerer als Tellerventile ausgebildeter Ventile in einem gemeinsamen Gehäuse mit gegenseitiger hydraulischer und/oder mechanischer Verriegelung entsteht somit eine Baueinheit, die sich leicht aus- und einbauen läßt und in ihrem Grundaufbau vielfältige Modifikationen zur Anpassung an verschiedene Anwendungsfälle ermöglicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Ausgestaltung sowie weiterer Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung eines als Planetengetriebe ausgebildeten Fahrzeug-Wechselgetriebes mit vier Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang sowie in Prinzipdarstellung eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydroventilsystems zur Steuerung dieses Getriebes mit drei 4/3- Wegeventilen,

Fig. 2 die schematische Darstellung eines ähnlichen Fahrzeug-Wechselgetriebes mit jedoch nur drei Vorwärtgängen und einer abgeänderten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydroventilsystems mit zwei 4/3-Wegeventilen und einem 3/2-Wegeventil_f

FIg, 3 im horizontalen Längsschnitt die konstruktive

Ausbildung eines Fahrzeug-Wechselgetriebes nach Fig. 2 mit einer an das Ventilgehäuse angeflanschten Hydroventilgruppe, wobei in der Schnittdarstellung nur ein 4/3-Wegeventil sichtbar ist,

Fig. 4 in größerem Maßstab einen Axialschnitt nach Linie IV-IV in Fig. 3 durch die in einem gemeinsamen Gehäuse untergebrachte Hydroventilgruppe, wobei alle drei Wegeventile als 4/3-Wegeventile entsprechend dem Anwendungsfall nach Fig. 1 ausgebildet sind,

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Fig, 5 einen Axialschnitt durch die Ventilgruppe nach
Linie V-V in Fig. 4,

Fig, 6 einen Querschnitt durch die Ventilgruppe nach
Linie VI-VI in Fig. 4,

Fig. 7 einen weiteren Querschnitt nach Linie VII-VII
in Fig. 4,

Fig. 8 eine Rückansicht der Ventilgruppe,

Fig. 9a-d in schematischer Darstellung vier Anwendungsbeispiele für den verschiedenen Einsatz der Ventilgruppe nach Fig. 4 bis 8, teilweise unter Verwendung weiterer Ventile, die zusätzlich in dem
gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein können,
wobei als Druckmittelquelle eine größere Niederdruckpumpe und eine kleinere Hochdruckpumpe vorgesehen sind,

Fig. 1o

a-d eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 9 mit den
gleichen Anwendungsbeispielen, wobei jedoch eine im Bedarfsfall zu schaltbare weitere Niederdruckpumpe innerhalb der Druckmittelquelle vorgesehen ist,

Fig. 11

a-d in schematischer Darstellung vier andere Anwendungsbeispiele für denselben Einsatz der Ventilgruppe wie in Fig. 1oa-d, wobei jedoch das wahlweise den Rückwärtsgang ader vorbereitend alle Vorwärtsgänge schaltende 4/3-Wegeventil zusammen mit zwei weiteren solchen Wegeventilen zur Steuerung eines hydrodynamisch-mechanischen Getriebes gesondert angeordnet ist,

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Fig, 12 einen Schaltplan der hydraulischen und elektrischen Steuerung eines darin schematisch dargestellten hydrodynamisch-mechanischen Verbundgetriebes mit einem hydraulischen Drehmomentwandler, einem zugehörigen sog. Doppelrotationsgetriebe und einem aus zwei hintereinander geschalteten Planetengetrieben gebildeten Wechselgetriebe für acht Vorwärts- und zwei Rückwärtsgänge.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Fahrzeug-Wechselgetriebe ist ein unter Last schaltbares Planetengetriebe mit einem einzigen mit der Getriebeausgangswelle O drehfest verbundenen Planetenträger PC, der am Umfang verteilt eine Anzahl Planetenräder PG lagert. Jedes Planetenrad PW hat drei Verzahnungen unterschiedlich großer Durchmesser, von denen die größte mit einem Ringrad R1 kämmt, welches drehfest mit der Getriebeeingangswelle I verbunden ist. Drei Sonnenräder unterschiedlich großer Durchmesser S1, S2 und S3 stehen mit je einer der drei Verzahnungen der Planetenräder PG in Kämmeingriff und sind zur Herstellung dreier verschiedener Untersetzungen entsprechend einem 1., 2. und 3. Vorwärtsgang durch Einrücken jeweils einer Reibungsbremse F1, F2, F3 am (nicht gezeigten) feststehenden Getriebegehäuse abbremsbar. Mit der Verzahnung kleinsten Durchmessers der Planetenräder PW kämmt außerdem ein weiteres Ringrad R2, das zur Herstellung eines stark untersetzten Rückwärtsgangs durch eine Reibungsbremse FR am feststehenden Getriebegehäuse abbremsbar ist. Schließlich bewirkt das Einrücken einer zwischen dem antriebsseitigen Ringrad R1 und dem Planetenträger PC angeordneten Reibungskupplung F4 die Herstellung von Direktantrieb entsprechend einem 4. Vorwärtsgang.

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Sämtliche Reibungsbremsen und die Reibungskupplung sind durch druckflüssigkeitsbetätigte Servomotoren M1, M2, M3_f M4, MR gegen die Kraft von (nicht gezeigten) Rückstellfedern einschaltbar.

Zur Steuerung der individuellen Druckflüssigkeitszufuhr zu den Servomotoren dienen drei mit ihren Normschaltbildern im Prinzip wiedergegebene 4/3-Wegeventile V1, V2 und V3. Gemäß internationaler Norm bedeutet hierbei die erste Ziff. "4", daß das Ventil vier Anschlüsse, nämlich einen Druckanschluß, einen druckfreien Auslaß und zwei Verbraucheranschlüsse aufweist. Die zweite Ziff. "3" gibt demgegenüber die Anzahl der möglichen Ventilstellungen an. In der Mittel- oder Ruhestellung, die als sog. "Schwimmstellung" ausgebildet ist, ist der Druckanschluß gesperrt, und die beiden Verbraucheranschlüsse sind mit dem druckr freien Auslaß verbunden. In den beiden daran anschließenden Arbeitsstellungen ist der Druckanschluß jeweils mit einem Verbraucher und der druckfreie Auslaß mit dem anderen Verbraucher verbunden. Es leuchtet ein, daß für die beiden Verbraucher auch getrennte Auslässe vorgesehen sein können, so daß insgesamt fünf Anschlüsse vorhanden sind. Die Normbezeichnung lautet dann "5/3-Wegeventil".

Zur Verhinderung der gleichzeitigen Beaufschlagung zweier Servomotoren, die besonders katastrophale Folgen bei gleichzeitiger Einschaltung von Rückwärtsgang mit einem Vorwärtsgang hätte, ist das mit seinem Druckanschluß unmittelbar an eine (nicht gezeigte) Druckflüssigkeitsquelle und mit seinem einen Verbraucheransehluß an den Servomotor MR für Rückwärtsgang angeschlossene Ventil V1 den änderen beiden Ventilen druckseitig vorgeschaltet. Mit anderen Worten: der zweite Verbraucheransehluß des Ventils Vt ist mit den Druckanschlüssen der beiden anderen Ventile V2, V3 verbunden, deren Verbraucheranschlüsse zu den Servomotoren Mt - M4 für die Vorwärtsgänge führen. Dadurch ist die Zufuhr von Druckflüssigkeit zu den Vorwärtsservos bei eingerücktem Rückwärtsgang

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und umgekehrt ausgeschlossen. Um auch das gleichzeitige Einrücken zweier Vorwärtsgänge zu verhindern, sind die Ventile V2 und V3, wie durch die gestrichelte Linie L angedeutet, derart gegeneinander verriegelt, daß ein beliebiges dieser Ventile nur dann aus der Ruhestellung in die eine oder andere Arbeitsstellung verstellt werden kann, wenn das andere Ventil gleichzeitig seine Ruhestellung einnimmt. Diese Verriegelung kann auf der Betätigungsseite der Ventile mechanisch, elektrisch oder hydraulisch erfolgen. Eine besonders zweckmäßige mechanische Verriegelung wird weiter unten in Verbindung mit einem konstruktiven Ausführungsbeispiel der Ventilanordnung näher erläutert.

Das in Fig. 2 gezeigte Getriebe unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 nur dadurch, daß es drei statt vier Vorwärtsgänge in-folge Weglassung des mit den Verzahnungen kleinsten Durchmessers kämmenden Sonnenrades aufweist. Die übrigen Sonnenräder sowie die Bremsen, die Kupplung und die Servomotoren sind der üblichen Bezeichnung der Gänge entsprechend umnummeriert und zur Unterscheidung gegenüber Fig. 1 mit einem "Strich" versehen. Da nur noch drei Vörwärtsgänge zu schalten sind, kommt das Ventil V3 mit einer Arbeitsstellung und drei Anschlüssen aus und ist somit ein 3/2-Wegeventil. Im übrigen entspricht die Ventilanordnung derjenigen nach Fig. 1.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ventilanordnung mit mehreren Ventilen, die außer einer Ruhestellung höchstens zwei Arbeitsstellungen aufweisen, gestattet die Verwendung von Tellejfventilen mit schnell öffnenden großen Durchflußquerschnitten, die, wie die Fig. 3 bis 8 zeigen, zu einer Gruppe in einem gemeinsamen Gehäuse zusammengefasst und unmittelbar an dem in Fig. 3 mit H bezeichneten Getriebegehäuse befestigt sein können, welches im Beispielsfall ein Planetengetriebe nach Fig. 2 aufnimmt. Obwohl für dieses Planetengetriebe das dritte

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Ventil nur ein 3/2-Wegeventil zu sein braucht, enthält die nachstehend anhand der Fig. 4 bis 8 erläuterte Ventilgruppe drei identisch ausgebildete 4/3-Wegeventile, von denen eines im Bedarfsfall leicht in ein 3/2-Wegeventil umgebaut werden kann.

Wie vorallem die Fig. 4 und 5 erkennen lassen, weist"die Ventilgruppe ein aus einem Mittelteil 1o, einem Oberteil 12 und einem Unterteil 14 bestehendes Gehäuse auf. Das Gehäusemittelteil 1o enthält nebeneinander drei in sich symmetrisch ausgebildete, mehrfach abgesetzte identische Bohrungen 16, die durch hülsenförmige Einsätze 18 in fünf Kammern, nämlich eine in der Längsmitte liegende Einlaßkammer 2o, zwei daran anschließende Verbraucherkammern 22 und zwei an diese wiederum anschließende Auslaßkammern 24 unterteilt sind. Die Stirnenden der Einsätze 18 bilden entgegengesetzt zueinander gerichtete ringförmige Ventilsitze, die von Ventiltellern 26, 28 abdeckbar sind. Die Ventilteller 26, 28 sind axial durchbohrt und sitzen begrenzt verschieblich auf einer sich durch die gesamte Ventilbohrung 16 erstreckenden Betätigungsstange 3o, die mit scheibenförmigen Mitnehmern 32 versehen ist. Durch Verschiebung der Betätigungsstange 3o aus ihrer Mittellage in die eine oder andere Richtung wird jeweils ein innerer Ventilteller 26 von dem zugehörigen Mitnehmer 32 gegen den in der Einlaßkammer 2o herrschenden Druck und gegebenenfalls gegen die Kraft einer Schließfeder 34 von seinem Sitz abgehoben und zugleich der benachbarte Ventilteller 28 gegen seinen Sitz am gleichen Einsatz 18 angepresst, so daß die zuvor mit der Auslaßkammer 24 verbundene Verbraucherkammer 22 von dieser getrennt und mit der Einlaßkammer 2o verbunden wird. Die auf der anderen Seite der Linlaßkammer 2o befindlichen Ventilteller 26, 28 bleiben bei dieser Bewegung der Betätigungsstange 3o unbeeinflusst, so daß die dortige Ver-

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braucherkammer 22 ihre Verbindung mit der zugehörigen Auslaßkammer 24 beibehält.

Zur Verschiebung der Betätigungsstange 3o aus der Mittellage in die eine oder andere Richtung sind in den erweiterten Endabschnitten der Ventilbohrung 16 federbelastete Servokolben 36, 38 angeordnet, die mit Acialbohrungen versehen sind und die Betätigungsstange 3o begrenzt axial verschieblich aufnehmen.

Bei Zufuhr von Druckflüssigkeit gegen die Rückseite eines solchen Kolbens erfasst dieser mit einem kragenförmigen Ansatz den benachbarten Mitnehmer 32 der Betätigungsstange 3o und bewirkt damit die Umstellung der anschließenden Ventilteller 26, 28 in die üffnungs- bzw. Schließstellung.

Zur gesteuerten Zuführung von Druckflüssigkeit zu den Kolben 36, 38 trägt das Gehäuseoberteil 12 sechs in Paaren angeordnete Magnetventile 4o, von denen Kanäle 42, 44 in den Gehäuseteilen 12, 1o, 14 zu den Rückseiten der Kolben 36 bzw. 38 führen. Den Magnetventilen 4o wird unter verhältnismäßig niedrigem Druck stehende Arbeitsflüssigkeit über einen Rohranschluß 46 und einen Kanal 48 in den Gehäuseteilen 1o und 12 (Fig. 6 und 7) zugeführt.

Ein Rohranschluß 5o für unter hohem Druck stehende Arbeitsflüssigkeit zur Betätigung der Servomotoren führt zu einer Ventilkammer 52 für ein Rückschlagventil 54, über welches unter niedrigem Druck stehende Arbeitsflüssigkeit aus dem Rohranschluß 46 in die Ventilkammer 52 zu strömen vermag, wenn dort kein höherer Gegendruck vorhanden ist, wie dies beim Füllen eines Servomotors der Fall ist. Die Ventilkammer 52 schließt unmittelbar an die Einlaßkammer 2o des in den Fig. 4 und 6 rechten Wegeventils an, von der sich eine Bohrung 56 zu den Einlaßkammern der beiden übrigen Ventile erstreckt. Zur Einlaßkammer 2o des linken Wegeventils führt außerdem eine Bohrung 58 mit einem Rohranschluß 6o für gleichfalls unter hohem Druck stehende Arbeitsflüssigkeit. Der Rohranschluß 6o ist bei Verwendung der SRH/C 1142 B/ 14.12.1978 030008/0555

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Ventilgruppe für ein Getriebe nach Fig. 1 oder 2 so ausgebildet, daß er den zur Einlaßkammer 2o des linken Wegeventils führenden Teil der Bohrung 56 verschließt und die durch den Rohranschluß 6o zugeführte Arbeitsflüssigkeit einem Druckbegrenzungsventil 61 zuführt, welches beim öffnen mehr oder weniger Arbeitsflüssigkeit über nicht gezeigte Kanäle im Gehäuseteil 1o druckfrei ableitet. Der in Öffnungsrichtung federbelastete Steuerkolben des Druckbegrenzungsventils 61 wird über ein Kanalsystem 62 im Gehäuseteil 1o sowie einem lösbaren Gehäusedeckel 63 von der unter niedrigem Druck stehenden Arbeitsflüssigkeit aus dem Rohranschluß 5o beaufschlagt. Auf diese Weise stellt das Druckbegrenzungsventil 61 sicher, daß der in den Einlaßkammern 2o der Wegeventile vorhandene Flüssigkeitsdruck im Verhältnis zu dem Betätigungsdruck für die Servokolben 36, 38, deren Fläche das Zehnfache der wirksamen Fläche der Ventilteller 26 beträgt, keine zu hohen Werte annimmt, bei denen die Wegeventile nicht mehr betätigt werden könnten.

Die Bohrung 56 wird zwischen den Einlaßkammern 2o von zwei von entgegengesetzten Seiten eingebrachten Querbohrungen 64, geschnitten. In die Querbohrung 64 ist ein die Bohrung 56 unterbrechender Pfropfen 65 eingesetzt. Die Querbohrung 66 ist durch einen Pfropfen 67 nach außen abgeschlossen.

Wie die Rückansicht der Ventilgruppe in Fig. 8 in Verbindung mit Fig. 5 erkennen lässt, führen Bohrungen 68 von den Auslaßkammern 24 zu einem eingezogenen Bereich 7o an der Rückseite des Gehäuseteils 1o, der einen Sammelraum für von den Servomotoren über die Wegeventile abgeleitete Druckflüssigkeit bildet, die über einen Kanal 71 innerhalb des Getriebegehäuses H (Fig. 3) in den darin befindlichen Flüssigkeitssumpf abgeführt wird. Weiterhin führen von den Verbraucherkammern 22 Anschlußbohrungen 72 zur Rückseite des Gehäuseteils 1o, die dort im Bereich kragenförmiger Vorsprünge 74 in der Anschlußebene des Ventilgehäuses am Getriebegehäuse H enden und mit Kanälen - wie beispielsweise

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den Kanälen 76, 77 in Fig. 3 - kommunizieren, die zu den Servomotoren für die Reibungsbremse und die Reibungskupplung des Getriebes führen.

Die untere Auslaßkammer des in Fig. 4 linken Wegeventils ist über einen in Fig. 8 gestrichelt angedeuteten Verbindungskanal 78 innerhalb des Getriebegehäuses H mit einer zentralen Einlaßbohrung 8o verbunden, die von der Anschlußebene des Ventilgehäuses zur Einlaßkammer 2o des mittleren Ventils und von da über die Bohrung 56 zur Einlaßkammer 2ο des in Fig. 4 rechten Ventils führt.

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In die Verbraucherkammern 22 münden ferner von der Vorderseite des Gehäuseteils 1o ausgehende Bohrungen 82, in welche Druckbegrenzungsventile 84 zur individuellen Regelung der Betätigungsdrücke für die Servomotoren eingesetzt sein und durch Lösen des Gehäusedeckels 62 eingestellt werden können.

Es leuchtet ein, daß die in den Fig. 3 bis 8 gezeigte Ventilgruppe in Verbindung mit dem Pfropfen 65 in der Bohrung 56 und dem Verbindungskanal 78 die gleiche Ventilanordnung mit drei 4/3-Wegeventilen bildet, wie sie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, wobei das in Fig. 4 rechteVentil dem Ventil V1 in Fig.. 1 entspricht.

Zur gegenseitigen Verriegelung der beiden übrigen Ventile, die in anderen Anwendungsfällen auch zwischen dem mittleren und dem in Figur 4 rechte Ventil vorgenommen werden kann, sind die Betätigungsstangen 3o der Ventile in das mit entsprechenden Bohrungen versehene Gehäuseunterteil 12 hinein verlängert, das außerdem eine diese Bohrungen schneidende Querbohrung 86 enthält. Die durch Stifte 88 gegen Verdrehung gesicherten Betätigungsstangen 3o der zu verriegelnden Ventile sind ferner mit von Schrägflächen begrenzten Ausnehmungen 9o versehen, die sich in der Mittelstellung der Betätigungsstangen und damit der Ve-ntile in Höhe der Querbohrung 86 befinden. In dieser Stellung vermögen Kugeln 92 an den Enden zweier in der Querbohrung 86 verschieblicher Verriegelungsstifte 94 in die Ausnehmungen 9o einzugreifen. Eine durch eine verschließbare Montageöffnung 96 zwischen die Verriegelungsstifte 94 einsetzbare weitere Kugel 98 sorgt für einen solchen Abstand der beiden äußeren Kugeln 92, daß die eine dieser Kugeln nur dann aus der zugehörigen Ausnehmung 9o herauszutreten vermag, wenn die andere in die dortige Ausnehmung einrastet. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die beiden zu verriegelnden Ventile nur einzeln aus der

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Mittelstellung heraus in die eine oder andere Betätigungsstellung bewegt werden können. Außerdem bewirken die Schrägflächen an den Ausnehmungen, daß bei einem Wechsel der Ventilbetätigung das neu betätigte Ventil die Rückführung des bisher betätigten Ventils in seine Ruhestellung unterstützt, vorausgesetzt, daß dieses nicht mehr betätigt wird.

Die vorbeschriebene Ventilgruppe lässt sich mit geringem Umbau auch für das Getriebe nach Fig. 2 mit nur drei Vorwärtsgängen verwenden. Hierzu werden lediglich ein Satz Ventilteller 26, 28 und der zugehörige ringförmige Einsatz 18 aus dem mittleren oder in Fig. 4 linken Ventil entfernt und durch einen in die Ventilbohrung 16 eingesetzten Pfropfen ersetzt, durch den sich die Betätigungsstange 3o nach Entfernung der dortigen Mitnehmer 32 dichtend verschieblich erstreckt. Außerdem kann auch der zugehörige Ventilkolben 36 bzw. 38 mit dem zugehörigen Magnetventil 4o weggelassen werden. Auf diese Weise bildet das betreffende Ventil ein 3/2-Wegeventil, mit dem lediglich ein Servomotor des Getriebes wie beispielsweise der zum Einrücken des 2. Ganges gesteuert werden kann.

In den Fig. 9a und 9b ist die Anordnung der Ventile zu den Getrieben nach Fig. 1 bzw. Fig. 2 -hier als "M3R" bzw. ^HM4R" bezeichnet- nochmals schematisch in Verbindung mit einer Druckflüssigkeitsquelle 1oo darstellt, wobei auch das Druckbegrenzungsventil 61 und das Rückschlagventil 54 eingezeichnet sind.

Die Druckflüssigkeitsquelle 1oo besteht aus einer Niederdruck pumpe 1o2 verhältnismäßig großer Kapazität und einer Hochdruckpumpe 1o4 von nur kleiner Kapazität, welche an den Auslaß der Niederdruckpumpe 1o4 angeschlossen ist. Leitungen 1o6 bzw. 1o8 mit Druckbegrenzungsventilen 1o7 bzw. 1o9 führen von den beiden Pumpen zum Niederdruckanschluß 46 bzw. die Hochdruckanschlüsse 5o und 6o am Ventilgehäuse, die hier nur durch Punkte markiert sind. Zwischen den Leitungen 1o6

und 1o8 istein weiteres Rückschlagventil 11o angeordnet. SRH/C 1142 B/14.12.1978

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Das Rückschlagventil 11ο sowie das Rückschlagventil 54 öffnen jedesmal dann, wenn von einem der Wegeventile ein neuer Servomotor eingeschaltet wird. Auf diese Weise erfolgt ein schnelles Füllen des Servomotors, während gleichzeitig die betreffende Bremse oder Kupplung weich eingerückt wird. Sobald die Füllung beendet ist, steigt der Druck in der Hochdruckleitung 1o8, wodurch die Rückschlagventile schließen, und die Hochdruckpumpe 1o4 erhöht den Druck in der Leitung 1o8 und damit in dem eingeschalteten Servomotor auf den erforderlichen Haltedruck der Bremse bzw. Kupplung.

Die Fig. 9c und 9d zeigen Erweiterungen der in den Fig. 9a und b gezeigten Ventilgruppe um ein bzw. zwei zusätzliche 4/2-Kegeventile V4, V5, mit denen weitere mechanische Getriebe zur Verdoppelung bzw. sogar Vervierfachung der Anzahl der Gänge geschaltet werden können. Mit "M2" (Fig. 9c) ist ein dem 4-Gang-Getriebe M4R nachgeschaltetes sog. "range c,ear" bezeichnet, welches wahlweise auf "Direktgang" oder starke Untersetzung eingeschaltet werden kann. Im letzteren Zustand werden vier weitere, stark untersetzte Gänge erhalten. Mit "U" ist demgegenüber ein sog. "split gear" bezeichnet, das neben Direktgang auf geringe Untersetzung geschaltet werden kann und dadurch Zwischengänge zwischen den Gangstufen des 4-Gang-Getriebes schafft.

Die zusätzlichen 4/3-Wegeventile V4 und V5 werden unabhängig von "Vorwärtsfahrfoder "Rückwärtsfahrt" (Stellung des Ventils V1) gespeist. Sie können separat angeordnet werden. Es ist aber im Rahmen der Erfindung auch möglich, sie mit den übrigen Ventilen zu einer Ventilgruppe oder einem Ventilblock in einem gemeinsamen Gehäuse zusammenzufassenj

Die ?ig. 1oa bis Iod zeigen die gleichen Ventilgruppierungen wie in Flg. 9 für dieselben Anwendungsfälle, wobei jedoch die Druckflüssigkeitsquelle um eine zweite Niederdruckpumpe

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112 und ein elektrohydraulisches Bypass-Ventil 114 erweitert ist, mit welchem die zweite Niederdruckpumpe 112 unter gewissen Betriebsbedingungen aus-und einschaltbar ist.

Während die Fig. 9 und 1o Anwendungsfälle der Erfindung auf rein mechanische Getriebe zeigen, sind in Fig. 11a bis 11d Anwendungsfälle dargestellt, bei denen außer den unter Last schaltbaren mechanischen Getrieben ein hydrodynamisch-mechanisches Getriebe mit einem hydraulischen Drehmomentwandler mit Direktkupplung und sog. Doppelrotationsgetriebe vorhanden ist, durch welches das Leitrad des Drehmomentwandlers wahlweise entgegengesetzt zum Turbinenrad gedreht oder gegen Drehung festgehalten werden kann. Die Druckflüssigkeitsquelle ist die gleiche wie in Fig. 1o. Im Unterschied zu den Fig. 9 und 1o ist jedoch das Ventil V1 zur Einschaltung von Vorwärts- _Oder^RückwSrts~ fahrt aus der Ventilgruppe herausgenommen und mit einem 4/3-Wegeventil V zur Umschaltung zwischen Hydraulikantrieb und Direktantrieb und einem weiteren 4/3-Wegeventil

V zur Umschaltung zwischen Doppelrotation und Einfach-Do

rotation des Wandlers zusammengefasst.

,gemäß Fig. 11a bzw. 11b
Falls'dem hydrodynamisch-mechanischen Getriebe nur ein 3- oder 4rgängiges mechanisches Getriebe mit Rückwärtsgang nachgeschaltet ist, werden innerhalb der verbleibenden Ventilgruppe nur zwei Wegeventile zur Bildung der Ventile V2 und V3 benötigt, und die Bohrung für das dritte Wegeventil kann durch Einsetzen eines Sperrpfropfens in die Querbohrung des Gehäusemittelteils 1o (Fig. 6) von den Einlaßkammern der beiden übrigen Ventilenabgetrennt werden, wobei außerdem der Sperrpfropfen 65 entfernt und durch einen Verschlußpfropfen für die Querbohrung 64 ersetzt wird.Beim Hinzutreten eines "range gear" (M2) steht dann das dritte Wegeventil in der Ventilgruppe zu dessen Betätigung zur Verfügung, und es bedarf beim weiteren Hinzutreten eines "split gear" (U) nur

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noch eines vierten Wegeventils innerhalb der Gruppe.

In den beiden letztgenannten Fällen (Fig. 11c und 11d) wird außerdem eine Umgebungsleitung 11o benötigt, um den zusätzlichen Getrieben unabhängig von der Stellung des Ventils V1 Druckflüssigkeit zuführen zu können.

In allen Anwendungsfällen nach den Fig. 11a bis lld fehlt außerdem das Rückschalgventil 54 zwischen der Niederdruckleitung 1o6 und der Hochdruckleitung 1o8. Bei den Anwendungsfällen nach den Fig. 11a und 11b wird der Rohranschluß 5o durch einen Verschlußpfropfen ersetzt. Bei den Anwendungsfällen 11c und 11d wird anstelle des Rückschlagventils 54 ein (nicht gezeigter) Pfropfen in die Ventilkammer 52 eingesetzt, der die Verbindung zwischen dieser Ventilkammer und dem Rohranschluß 46 verschließt und gleichzeitig über eine im Pfropfen enthaltene Querbohrung den Rohranschluß 5o mit der Einlaßkammer 2o des rechten Wegeventils verbindet.

In Fig. 12 ist schließlich die gesamte hydraulische und elektrische Schaltung der Steuerung eines hydrodynamischmechanischen Verbundgetriebes für ein Kraftfahrzeug gezeigt. Dieses Verbundgetriebe besteht aus einem schematisch angedeuteten hydraulischen Drehmomentwandler A, einem sog. Doppelrotationsgetriebe B für das Wandlerleitrad und einem aus zwei hintereinander geschalteten Planetengetrieben gebildeten, unter Last schaltbarem Wechselgetriebe C, von denen das erste ein M4R-Getriebe und das andere ein M2-Getriebe gemäß obiger Beschreibung ist. Mit 12o ist die in einem gemeinsamen Gehäuse vereinigte Ventilgruppe gemäß Fig. 11c bezeichnet, welche die Wegeventile V2, V3 und V4 sowie das Druckbegrenzungsventil 61 enthält. Das Wegeventil V1 ist mit dem Ventil V_HD und dem Ventil V _ zu einer weiteren Ventilgruppe 122 zusammengefasst. Mit 1oo' ist die die beiden Niederdruckpumpen 1o2, 112 und die Hochdruckpumpe 1o4 sowie das

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Eypaßventil 114 enthaltende Druckflüssigkeitsquelle bezeichnet.

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Claims

Patentansprüche

/""λ
/1.JHydroventilsystem zur Steuerung insbesondere eines Fahr-

^-^ zeug-Wechselgetriebes mit mindestens drei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, die durch je einen mit Druckflüssigkeit aus einer Druckflüssigkeitsquelle betätigbaren

Servomotor gesteuert einschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Servomotor (M1, M2_r M3, M4, MR) ein Tellerventil mit zwei in entgegengesetztem Sinn betätigbaren Ventiltellern (26, 28) vorgeschaltet ist, bei dessen Betätigung gegen eine Rückstellkraft der eine Ventilteller (26) einen Durchlaß zwischen dem Druckanschluß und dem Verbraucheranschluß des Ventils öffnet und der andere Ventilteller (28) einen Durchlaß zwischen dem Verbraucheranschluß und einem druckfreien Auslaß schließt, daß dem die Vcrwärtsgänge steuernden Tellerventilen druckseitig ein weiteres derart ausgebildetes Ventil vorgeschaltet ist, mit dessen Verbraucheranschluß die Druckanschlüsse der die Vorwärtsgänge steuernden Tellerventile parallel zu einander verbunden sind, daß das weitere Tellerventil und das den Rückwärtsgang steuernde Tellerventil zu einem 4/3- oder 5/3- Wegeventil (V1) vereinigt sind und das die die Vorwärtsgänge steuernden Tellerventile derart gegeneinander verriegelt sind, daß sie nur einzeln betätigbar sind.
2. Hydroventilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn ze lehnet, daß wenigstens ein Teil der die Vorwärtsgänge steuernden Tellerventile paarweise zu einem oder mehreren 4/3- oder 5/3-Wegeventil (V2, V3) vereinigt sind.
3. hydroventilsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwei Vorwärtsgänge steuerndes Wegeventil (V2) mit einem einen weiteren Vorwärtsgäng steuernden Tellerventil (V3¹) oder einem zweiten, zwei weitere Vorwärtsgänge steuernden Wegeventil (V3) in einem gemeinsamen Gehäuse nebeneinander angeordnet und darin mechanisch gegeneinander verriegelt ist.

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ORIGINAL INSPECTED

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4. Hydroventilsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden gegeneinander verriegelten Ventile (V2, V3 bzw. V3') ein axial bewegliches Stellglied (Betätigungsstange 3o) mit einer gegen das Stellglied des anderen Ventils gerichteten Ausnehmung (9o) aufweist und zwischen den beiden Stellgiedern (3o) ein längsbewegliches Verriegelungsglied (92, 94, 98) vorgesehen ist, welches alternativ in die eine oder andere der beiden Ausnehmungen (9o) eingreift.
5. Hydroventilsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (9o) mit Schrägflächen zum Bewegen des Verriegelungsgliedes (92, 94, 98) aus der einen in die andere Ausnehmung (9o.) beim Betätigen eines der Stellgieder (3o) und gegebenenfalls zum Rückführen des anderen Stellgleds in dessen Ruhelage versehen sind.
6. Hydroventilsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungsglied von zwei mit Kugeln (92) an den äußeren Enden versehenen Verriegelungsstiften (9 4) gebildet ist, die von einer seitlich in ihre Bewegungsbahn einführbaren weiteren Kugel (98) auf Abstand zueinander gehalten sind.
7. Hydroventilsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 6, d a durch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Gehäuse (1o, 12, 14) nebeneinander mindestens drei mit ihren Ventilbohrungen (16) nebeneinander angeordnete Ventile aufnimmt, von denen wenigstens zwei als 4/3- bzw. 5/3-Wegeventile ausgebildet sind, wobei die mit Druckanschlüssen (5o, 6o, 8o) verbundenen Einlaßkammern (2o) der Ventile in der axialen Mitte der Ventilbohrungen (16) und die mit den druckfreien Auslässen (68) verbundenen Auslaßkammern (24) an den Enden der Ventilbohrung (16) angeordnet sind und die mit den Verbraucheranschlüssen (72) verbundenen Verbraucherkammern (22)

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sich jeweils zwischen der Einlaßkanuner (2o) und einer Auslaßkairuner (24) befinden.
8. Hydroventilsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Einlaßkaininern (2o) eine Verbindungsbohrung (56) innerhalb des
Ventilgehäuses (1o) erstreckt.
9. Hydroventilsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich in die Verbindungsbohrung (56) Querbohrungen (64, 66) erstrecken, in welche Verschlußpfropfen (65, 67) zur Unterbrechung der Verbindungsbohrung (56) wahlweise einsetzbar sind.
10. Hydroventilsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß den Verbraucherkammern (22) der Ventile innerhalb des Ventilgehäuses (1o) unabhängig voneinander einstellbare Druckbegrenzungsventile (84) zugeordnet sind.
11. Hydroventilsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile von mit Druckflüssigkeit beaufschlagbaren Servokolben (36, 38) betätigbar sind.
12. Hydroventilsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflüssigkeitszufuhr zu den Servokolben (36, 38) von Magnetventilen (4o) steuerbar ist.
13. Hydroventilsystem nach Anspruch 1 mit zwei Druckflüssigkeitserzeugern (1o2 bzw. 1o4, 112}, vpn denen die eine unter
niedrigem Druck stehende Flüssigkeit zur Füllung der die Gänge schaltenden Servomotoren und die andere unter hohem Druck stehende Flüssigkeit zur Erzeugung der Haltekraft in den

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Bremsen und Kupplungen erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Servokolben (36, 38) der Ventile (V1, V2, V3) von der Flüssigkeit niedrigem Drucks beaufschlagbar sind und den hinlaßkammern (2o) der Ventile unmittelbar Flüssigkeit höheren Drucks und über ein Rückschlagventil (54) Flüssigkeit niedrigem Drucks zuführbar ist.
14. Hydroventilsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (54) innerhalb des Ventilgehäuses (1o) angeordnet ist.
15. Hydroventilsystem nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Druckflüssigkeitserzeugern (1o2 bzw. 1o4, 112) ein Druckbegrenzungsventil (61) zur Verminderung des höheren Drucks beim Absinken des niedrigeren Drucks angeordnet ist.
16. Hydroventilsystem nach Anspruch 15, dadurch gekenn ze lehnet, daß das Druckbegrenzungsventil (61) innerhalb des Ventilgehäuses (1o) angeordnet ist.
17. Hydroventilsystem nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Servokolben (36, 38) der Ventile (V1, V2, V3) eine solche Kolbenfläche im Verhältnis zur Oberfläche der zwischen den Einlaßkammern (2o) und den Verbraucherkammern (22) wirksamen Ventilteller (26) besitzen, daß diese bei dem von dem Druckbegrenzungsventil (61) im Verhältnis zum niedrigeren Druck bestimmten höheren Druck sicher zu öffnen vermögen.
18. Hydroventilsystem nach einem der Ansprüche 7 bis ^,dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (1o) mit einer Anschlußfläche zur abgedichteten Anbringung an dem Gehäuse (H) des Fahrzeugwechselgetriebes versehen ist, wobei an der Anschlußfläche Verbindungskanäle

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(68, 7o; 72; 80) zur Verbindung der Vent i lkamraer η (2o, 22, 24) mit entsprechenden Kanälen (71, 76, 77) im Getriebegehäuse münden.

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