DE2855086C2

DE2855086C2 - Ventilanordnung zum hydraulischen Schalten eines mehrgängigen Kraftfahrzeug-Wechselgetriebes

Info

Publication number: DE2855086C2
Application number: DE2855086A
Authority: DE
Inventors: Karl G. Bromma Aahlen; Rainer Stockholm Ketola
Original assignee: Srm Hydromekanik Stockholm Se AB
Current assignee: Srm Hydromekanik Stockholm Se AB
Priority date: 1978-08-24
Filing date: 1978-12-20
Publication date: 1985-09-12
Also published as: FR2434290A1; IT1122766B; FR2434290B3; IT7925117A0; DE2855086A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Die Anforderungen cn das Leistungsvermögen vor allem automatisch schaltender hydromechanischer Kraftfahrzeuggetriebe sind derart gestiegen, daß heute hydrodynamische Drehmomentwandler mit mechanisehen 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

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und Kupplungen im eingerückten Zustand ist es be- Demgegenüber wird durch die Erfindung eine Ventil-

kannt (DE-OS 26 21 447), den Betätigungsdruck der anordnung (Hydroventilsystem) geschaffen, daß in Lö-

Servomotoren dergestalt zu modifizieren, daß diese zu- sung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ei-

nächst mit unter niedrigem Druck stehender Flüssigkeit, ne schnelle und dennoch die Überlappung der einzelnen

in den meisten Fällen öl, gefüllt werden und anschlie- 5 Gänge verhindernde Umschaltung gestattet und dabei

ßend ein von einer zusätzlichen Hydraulikpumpe er- in der Herstellung einfach und billig ist

zeugter hoher Haltedruck aufgebaut und aufrechterhal- Zur Herstellung der Verriegelung weist jedes der bei-

ten wird. Die dabei zur Anwendung gelangenden Hy- den gegeneinander verriegelten Ventile zweckmäßig

droventile müssen demzufolge eine ganze Reihe Anfor- ein axial bewegliches Stellglied mit einer gegen das

derunger. erfüllen, nämlich 10 Stellglied des anderen Ventils gerichteten Ausnehmung

auf, und es ist zwischen den beiden Stellgliedern ein

beim öffnen große Durchflußquerschnitt freige- längsbewegliches Verriegelungsglied vorgesehen, wel-

ben, ches wechselweise in die eine oder andere der beiden

im geschlossenen Zustand geringstmögliche Leck- Ausnehmungen eingreift Indem die Ausnehmungen da-

spalte aufweisen, um die von der Hydraulikpumpe 15 bei mit Schrägflächen zum Bewegen des Verriegelungs-

zu deckenden Flüssigkeitsverluste klein und den glieds aus der einen in die andere Ausnehmung beim

Wirkungsgrad hoch zu halten, Betätigen eines der Stellglieder und gegebenenfalls zum

zur Aufrechterhaltung der guten Abdichtung so Rückführen des anderen Stellgliedes in dessen Ruhelage

wenig wie möglich verschleißanfällig sein, versehen werden, läßt sich besonders vorteilhafter Wei-

auch bei unausbleiblicher Verschmutzung der Hy- 20 se eine gegenseitige Beeinflussung der Ventile nicht nur

Ss draulikflüssigkeit sicher öffnen und schließen und hinsichtlich der Verriegelung, sondern auch hinsichtlich

¹' zur automatischen Betätigung über elektrohydrau- der Rückführung des zuvor sperrenden Ventils in seine

lische Vorventile einwandfrei steuerbar sein. neutrale Stellung erzielen.

Um den Zusammenbau einer derartigen, gegeneinan-

Dabei muß zugleich sichergestellt sein, daß nicht 25 der verriegelten Ventilgruppe zu ermöglichen, sieht ein gleichzeitig zwei solche Ventile öffnen, die die parallele anderes Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der Einschaltung zweier Gangstufen zur Folge hätten, da Erfindung vor, das Verriegelungsglied in zwei zu einandies Beschädigungen, wenn nicht Zerstörungen, im Ge- der koaxiale längsverschiebliche Druckglieder zu teilen, triebe zur Folge hätte. die durch ein seitlich in die Bahn der Druckglieder ein-Diesen Anforderungen werden die bisher bei Fahr- 30 führbares Zwischenglied wie insbesondere eine Kugel zeug-Wechselgetrieben benutzten Hydroventile nicht auf Abstand zueinander gehalten werden,
gerecht. Mehrstellungs-Kolbenventile haben mit Rück- Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfinsicht auf die Betriebssicherheit auch bei unterschiedli- dung sieht vor, daß das Gehäuse mindestens drei mit chen Temperaturen ein zu großes Spiel der Kolben in- ihren Ventilbohrungen nebeneinander angeordnete nerhalb der Ventilbohrung, das durch Verschleiß zu- 35 Ventile aufnimmt, von denen wenigstens zwei als 4/3-nimmt. Dabei sind die Strömungsquerschnitte verhält- bzw. 5/3-Wegeventile ausgebildet sind, wobei die mit nismäßig klein und der Strömungswiderstand innerhalb den Druckanschlüssen verbundenen Einlaßkammern indes Ventils entsprechend hoch. Auch der Ersatz solcher nerhalb der Ventilbohrungen in der Mitte und die mit Kolbenventile ciurch Schieberventile, bei denen der mit den druckfreien Auslässen verbundenen Auslaßkam-Verbindungskanälen versehene Schieber auf einer ebe- 40 mern an den Enden der Ventilbohrungen angeordnet nen Gegenfläche läuft vermag den obigen Anforderun- sind und die mit den Verbraucheranschlüssen verbungen nicht zu genügen: Die Strömungsverluste sind nach denen Verbraucherkammern sich jeweils dazwischen wie vor hoch, und die Abdichtung zwischen Schieber befinden.

und Schiebergehäuse verschlechtert sich durch Ver- Durch die Zusammenfassung mehrerer als Tellervenschleiß und Temperatureinwirkungen. Darüber hinaus 45 tile ausgebildeter Ventile in einem gemeinsamen Gebereitet die hydraulische Betätigung solcher ebenfalls hause mit gegenseitiger hydraulischer und/oder mechaals Mehrstellungsventile ausgebildeten Schieberventile nischer Verriegelung entsteht somit eine Baueinheit, die im Hinblick auf die genaue Einnahme der verschiedenen sich leicht aus- und einbauen läßt und in ihrem Grund-Ventilstellungen Schwierigkeiten, aufbau vielfältige Modifikationen zur Anpassung an

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine 50 verschiedene Anwendungsfälle ermöglicht.

Ventilanordnung für das eingangs genannte Anwen- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung

dungsgebiet zu schaffen, die sich durch Einfachheit und ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen sowie

Billigkeit in der Herstellung, geringen Strömungswider- der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung

stand, geringe Leckströmungen sowie Unempfindlich- dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Er-

keit gegenüber Verschmutzungen und Verschleiß auch 55 findung. Es zeigt

bei schwankenden Temperaturen auszeichnet und den- F i g. 1 die schematische Darstellung eines als Plane-

noch das gleichzeitige parallele Einschalten zweier tengetriebe ausgebildeten Fahrzeug-Wechselgetriebes

Gänge mit Sicherheit ausschließt. mit vier Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang so-

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kenn- wie in Prinzipdarstellung eine erste Ausführungsform

zeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. 60 eines Hydroventilsystems zur Steuerung dieses Getrie-

Die Vereinigung zweier Tellerventile mit je zwei bes mit drei 4/3-Wegeventilen,

Ventiltellern zu einem 4/3- bzw. 5/3-Wegeventil ist bei Fig. 2 die schematische Darstellung eines ähnlichen

hydrodynamisch-mechanischen Fahrzeuggetrieben be- Fahrzeug-Wechselgetriebes mit jedoch nur drei Vor-

reits bekannt (DE-OS 25 05 582). Dort werden derartige wärtsgängen und einer abgeänderten Ausführungsform

Wegeventile jedoch einzeln zur Umschaltung zwischen 65 des Hydroventilsystems mit zwei 4/3-Wegeventilen und

stets nur zwei Betriebszuständen wie Wandlerbetrieb/ einem 3/2-Wegeventil,

Direktantrieb, Doppelrotation/Einfachrotation, Vor- F i g. 3 im horizontalen Längsschnitt die kontstruktive

wärtsantrieb/Rückwärtsantrieb eingesetzt. Ausbildung eines Fahrzeug-Wechselgetriebes nach

F i g. 2 mit einer an das Ventilgehäuse angeflanschten Hydroventilgruppe, wobei in der Schnittdarstellung nur ein 4/3-Wegeventil sichtbar ist,

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

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

F i g. 6 einen Querschnitt durch die Ventilgruppe nach der Linie VI-VI in F i g. 4,

F i g. 7 einen weiteren Querschnitt nach Linie VII-VII in F i g. 4,

F i g. S eine Rückansicht der Ventiigruppe,

F i g. 9a—d in schematischer Darstellung vier Anwendungsbeispiele für den verschiedenen Einsatz der Ventilgruppe nach F i g. 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. 10a—d eine ähnliche Darstellung wie in Fig.9 mit den gleichen Anwendungsbeispielen, wobei jedoch eine im Bedarfsfall zuschaltbare weitere Niederdruckpumpe innerhalb der Druckmittelquelle vorgesehen ist,

F i g. 1 la—d in schematischer Darstellung vier andere Anwendungsbeispiele für denselben Einsatz der Ventilgruppe wie in F i g. 10a—d, wobei jedoch das wahlweise den Rückwärtsgang oder vorbereitend alle Vorwärtsgänge schaltende 4/3-Wegeventil zusammen mit zwei weiteren solchen Wegeventilen zur Steuerung eines hydrodynamisch-mechanischen Getriebes gesondert angeordnet ist,

F i g. 12 einen Schaltplan der hydraulischen und elekfrischen 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 F i g. 1 schematisch dargestellte Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe ist ein unter Last schaltbares Planetengetriebe mit einem einzigen mit der Getriebeausganngswelle O drehfest verbundenen Planetenträger PC, der am Umfang verteilt eine Anzahl Planetenräder PC lagen Jedes Planetenrad hat drei Verzahnungen unterschiedlich großer Durchmesser, von denen die größte mit einem Ringrad R 1 kämmt, welches drehfest mit der Getriebeeingangswelle / verbunden ist Drei Sonnenräder unterschiedlich großer Durchmesser 51, 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 Fl, F 2, F 3 am (nicht gezeigten) feststehenden Getriebegehäuse abbremsbar. Mit der Verzahnung kleinsten Durchmessers der Planetenräder kämmt außerdem ein weiteres Ringrad R 2, das zur Herstellung eines stark untersetzten Rückwärtsgangs durch eine Reibungsbremse FR am feststehenden Getriebegehäuse abbremsbar ist Schließlich bewirkt das Einrücken einer zwischen dem antnebsseitigen Ringrad R1 und dem Planetenträger es PC angeordneten Reibungskupplung FA die Herstellung von Direktantrieb entsprechend einem 4. Vorwärtsgang.

Sämtliche Reibungsbremsen und die Reibungskupplung sind durch druckflüssigkeitsbetätigte Servomotoren MX, M 2, Λ/3, Λ/4, MR gegen 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 Vl, V2 und V 3. Das Ventil hat vier Anschlüsse, nämlich einen Druckanschluß, einen druckfreien Auslaß, zwei Verbraucheranschlüsse und drei mögliche Ventilstellungen. In der Mittel- oder Ruhestellung ist der Druckanschluß gesperrt, und die beiden Verbraucheranschlüsse sind mit dem druckfreien Auslaß verbunden. In den beiden daran anschließenden Arbeitsstellungen ist der DruckansehluG jeweils mit einem Verbraucher und der druckfreie Auslaß mit dem anderen Verbraucher verbunden. Für die beiden Verbraucher können auch getrennte Auslässe vorgesehen sein, so daß insgesamt fünf Anschlüsse vorhanden sind (5/3-Wegeventil).

Zur Verhinderung der gleichzeitig en Beaufschlagung zweier Servomotoren, ist das mit seinem Druckanschluß unmittelbar an eine (nicht gezeigte) Druckflüssigkeitsquelle und mit seinem einen Verbraucheranschluß an den Servomotor MR für Rückwärtsgang angeschlossene Ventil VX den anderen beiden Ventilen druckseitig vorgeschaltet. Mit anderen Worten: der zweite Verbraucheranschluß des Ventils V1 ist mit den Druckanschlüssen der beiden anderen Ventile V2, V3 verbunden, deren Verbraucheranschlüsse zu den Servomotoren MX — M4 für die Vorwärtsgänge führen. Dadurch ist die Zufuhr von Druckflüssigkeit zu den Vorwärtsservos bei eingerücktem Rückwärtsgang 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.

Das in F i g. 2 gezeigte Getriebe unterscheidet sich von dem nach F i g. 1 dadurch, daß es drei statt vier Vorwärtsgänge infolge 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 F i g. 1 mit einem »Strich« verschen. Da nur noch drei Vorwärtsgänge 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 F i g. 1.

Die in den F i g. 1 und 2 gezeigte Ventilanordnung mit mehreren Ventilen, die außer einer Ruhestellung höchstens zwei Arbeitsstellungen aufweisen, gestattet die Verwendung von Tellerventflen mit schnell öffnenden großen Durchflußquerschnitten, die, wie die F i g. 3 bis 8 zeigen, zu einer Gruppe in einem gemeinsamen Gehäuse zusammengefaßt und unmittelbar an dem in F i g. 3 mit H bezeichneten Getriebegehäuse befestigt sein . können, welches im Beispielsfall ein Planetengetriebe nach Fig.2 aufnimmt Obwohl für dieses Planetengetriebe das dritte Ventil nur ein 3/2-Wegeventil zu sein braucht enthält die nachstehend anhand der F i g. 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 vor allem die F i g. 4 und 5 erkennen lassen, weist die Ventilgruppe ein aus einem Mittelteil 10, einem Oberteil 12 und einem Unterteil 14 bestehendes Gehäuse auf. Das Mittelteil 10 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 20, 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 30, die mit scheibenförmigen Mitnehmern 32 versehen ist. Durch Verschiebung der Betätigungsstange 30 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 20 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 20 verbunden wird. Die auf der anderen Seite der Einlaßkammer 20 befindlichen Ventilteller 26, 28 bleiben bei dieser Bewegung der Betätigungsstange 30 unbeeinflußt, so daß die dortige Verbraucherkammer 22 ihre Verbindung mit der zugehörigen Auslaßkammer 24 beibehält.

Zur Verschiebung der Betätigungsstange 30 aus der Mittellage in die eine oder andere Richtung sind in den erweiterten Endabschnitten der Ventilbohrung 16 federbelastete Servokolben 36, 38 angeordnet, die mit Axialbohrungen versehen sind und die Betätigungsstange 30 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 30 und bewirkt damit die Umstellung der anschließenden Ventilteller 26, 28 in die Öffnungsbzw. Schließstellung.

Zur gesteuerten Zuführung von Druckflüssigkeit zu den Kolben 36,38 trägt das Oberteil 12 sechs in Paaren angeordnete Magnetventile 40, von denen Kanäle 42,44 in den Gehäuseteilen 12, 10, 14 zu den Rückseiten der Kolben 36 bzw. 38 führen. Den Magnetventilen 40 wird unter verhältnismäßig niedrigem Druck stehende Arbeitsflüssigkeit über einen Anschluß 46 und einen Kanal 48 in den Gehäuseteilen 10 und 12 (F i g. 6 und 7) zugeführt

Ein Anschluß 50 für unter hohem Druck stehende Arbeitsflüssigkeit zur Betätigung der Servomotoren führt zu einem Kanal mit einem Rückschlagventil 54, über welches unter niedrigem Druck stehende Arbeitsfiüssigkeit aus dem Anschluß 46 in den Kanal 52 zu strömen vermag, wenn dort kein höherer Gegendruck vorhanden ist, wie dies beim Füllen eines Servomotors der Fall ist. Der Kanal 52 schließt unmittelbar an die Einlaßkammer 20 des in den F i g. 4 und 6 rechten Wegeventils an, von der sich eine Verbindungsbohrung 56 zu den Einlaßkammern der beiden übrigen Ventile erstreckt Zur Einlaßkammer 20 des linken Wegeventils führt außerdem eine Bohrung 58 mit einem weiteren Anschluß 60 für unter hohem Druck stehende Arbeitsflüssigkeit. Der Anschluß 60 ist bei Verwendung der Ventilgruppe für ein Getriebe nach F i g. 1 oder 2 so ausgebildet, daß er den zur Einlaßkammer 20 des linken Wegeventile führenden Teil der Bohrung 56 verschließt und die durch den Anschluß 60 zugeführte Arbeitsflüssigkeit einem Druckbegrenzungsventil 61 zuführt, welches beim öffnen Arbeitsflüssigkeit über nicht gezeigte Kanäle im Gehäuseteil 10 druckfrei ableitet. Der in Öffnungsrichtung federbelastete Steuerkolben des Druckbegrenzungsventils 61 wird über einen Kanal 62 im Gehäuseteil 10 sowie einem lösbaren Gehäusedeckel 63 von der unter niedrigem Druck stehenden Arbeitsflüssigkeit aus dem Anschluß 50 beaufschlagt. Auf diese Weise stellt das Druckbegrenzungsventil 61 sicher, daß der in den Einlaßkammern 20 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 20 von zwei von entgegengesetzten Seiten eingebrachten Querbohrungen 64,66 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 F i g. 5 erkennen läßt, führen Bohrungen 68 von den Auslaßkammern 24 zu einem eingezogenen Bereich 70 an der Rückseite des Gehäuseteils 10, der einen Sammelraum für von den Servomotoren über die Wegeventile abgeleitete Druckflüssigkeit bildet, die über einen Kanal 71 innerhalb des Getriebegehäuses H (F i g. 3) in den darin befindlichen Flüssigkeitssumpf abgeführt wird. Weiterhin führen von den Verbraucherkammern 22 Anschlußbohrungen 72 zur Rückseite des Gehäuseteils 10, die dort im Bereich kragenförmiger Vorsprünge 74 in der Anschlußebene des Ventilgehäuses am Getriebegehäuse H enden und mit Kanälen — wie beispielsweise den Kanälen 76,77 in F i g. 3 — kommunizieren, die zu den Servomotoren für die Reibungsbremse und die Reibungskupplung des Getriebes führen.

Die untere Auslaßkammer des in F i g. 4 linken Wegeventils ist über einen in F i g. 8 gestrichelt angedeuteten Verbindungskanal 78 innerhalb des Getriebegehäuses //mit einer zentralen Einlaßbohrung 80 verbunden, die von der Anschlußebene des Ventilgehäuses zur Einlaßkammer 20 des mittleren Ventils und von da über die Bohrung 56 zur Einiaßkammer 2ö des in F i g. 4 rechten Ventils führt

In die Verbraucherkammer 22 münden ferner von der Vorderseite des Gehäuseteils 10 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.
Die in den F i g. 3 bis 8 gezeigte Ventilgruppe bildet in Verbindung mit dem Pfropfen 65 in der Bohrung 56 und dem Verbindungskanal 78 die gleiche Ventilanordnung mit drei 4/3-Wegeventilen, wie sie in F i g. 1 schematisch dargestellt ist, wobei das in Fig.4 rechte Ventil dem Ventil V1 in F i g. 1 entspricht

Zur gegenseitigen Verriegelung der beiden übrigen Tellerventile, die in anderen Anwendungsfällen auch zwischen dem mittleren und dem in F ΐ g. 4 rechten Tellerventil vorgenommen werden kann, sind die Betäti-

gungsstangen 30 der Ventilteller in das mit entsprechenden Bohrungen versehene Unterteil i2 hinein verlängert, das außerdem eine diese Bohrungen schneidende Querbohrung 86 enthält. Die durch Stifte 88 gegen Verdrehung gesicherten Betätigungsstangen 30 der zu verriegelnden Tellerventile sind ferner mit von Schrägflächen begrenzten Ausnehmungen 90 versehen, die sich in der Mittelstellung der Betätigungsstangen und damit der Tellerventile in Höhe der Querbohrung 86 befinden. In dieser Stellung vermögen die Kugeln 92 an den Enden zweier in der Querbohrung 86 verschieblicher Verriegelungsstifte 94 in die Ausnehmungen 90 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 90 herauszutreten vermag, wenn die andere in die dortige Ausnehmung einrastet. Dadurch wird sichergestellt, daß die beiden zu verriegelnden Tellerventile nur einzeln aus der Mittelstellung heraus in die eine ödere andere Betätigungsstellung bewegt werden können. Außerdem bewirken die Schrägflächen an den Ausnehmungen, daß bei einem Wechsel der Ventilbetätigung das neu betätigte Tellerventil die Rückführung des bisher betätigten Tellerventils in seine Ruhestellung unterstützt, vorausgesetzt, daß dieses nicht mehr betätigt wird.

Die vorbeschriebene Ventilgruppe läßt sich mit geringem Umbau auch für das Getriebe nach F i g. 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 Tellerventil entfernt und durch einen in die Ventilbohrung 16 eingesetzten Pfropfen ersetzt, durch den sich die Betätigungsstange 30 nach Entfernen der dortigen Mitnehmer 32 dichtend verschieblich erstreckt Außerdem kann auch der zugehörige Servokolben 36 bzw. 38 mit dem zugehörigen Magnetventil 40 weggelassen werden. Auf diese Weise bildet das betreffende Tellerventil ein 3/2-Wegeventil, mit dem lediglich ein Servomotor des Getriebes wie beispielsweise der zum Einrükken des 2. Ganges gesteuert werden kann.

In den F i g. 9a und 9b ist die Anordnung der Ventile zu den Getrieben nach F i g. 1 bzw. F i g. 2 — hier als MiR bzw. MAR bezeichnet — nochmals schematisch in Verbindung mit einer Druckflüssigkeitsqueile 100 dargestellt, wobei auch das Druckbegrenzungsventil 61 und das Rückschlagventil 54 eingezeichnet sind.
Die Druckflüssigkeitsquelle 100 besteht aus einer Niederdruckpumpe 102 verhältnismäßig großer Kapazität und einer Hochdruckpumpe 104 von nur kleiner Kapazität, welche an den Auslaß der Niederdruckpumpe Ϊ04 angeschlossen ist Leitungen 106 bzw. 108 mit Druckbegrenzungsventilen 107 bzw. 109 führen von den beiden Pumpen zum Niederdruckanschluß 46 bzw. den Hochdruckanschlüssen 50 und 60 am Ventilgehäuse, die hier nur durch Punkte markiert sind. Zwischen den Leitungen 106 und 108 ist ein weiteres Rückschlagventil 110 angeordnet

Das Rückschlagventil 110 sowie das Rückschlagventil 54 öffnen jedesmal dann, wenn von einem der Wegeventile ein neuer Servomotor eingeschaltet wird. Dadurch 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 108, wodurch die Rückschlagventile schließen, und die Hochdruckpumpe 104 erhöht den Druck in der Leitung 108 und damit in dem eingeschalteten Servomotor auf den erforderlichen Haltedruck der Bremse bzw. Kupplung.

Die F i g. 9c und 5d zeigen Erweiterungen der in den F i g. 9a und b gezeigten Ventilgruppe um ein bzw. zwei zusätzliche 4/2-Wegeventile V4, V 5, mit denen weitere mechansiche Getriebe zur Verdoppelung bzw. sogar Vervierfachung der Anzahl der Gänge geschaltet werden können. In Fig.9c ist dem 4-Gang-Getriebe M4/? ein sog. range gear M2 nachgeschaltet, welches wahlweise auf Direktgang (M 2H) oder starke Untersetzung (M 2L)eingeschaltet werden kann. Im letzteren Zustand werden vier weitere, stark untersetzte Gänge erhalten. In Fig.9d tritt ein sog. v'■'■ S^ear U hinzu, das neben Direktgang (UH) auf geringe Untersetzung (UL) geschaltet werden kann und dadurch Zwischengänge zwischen den Gangstufen des 4-Gang-Getriebes schafft.

Die zusätzlichen 4/3-Wegeventile V 4 und V5 werden unabhängig von Vorwärtsfahrt oder Rückwärtsfahrt (Stellung des Ventils Vl) gespeist. Sie können separat angeordnet werden. Es ist aber auch möglich, sie mit den übrigen Ventilen zu einer Ventilgruppe oder einem Ventilblock in einem gemeinsamen Gehäuse zusammenzufassen.
Die Fig. 10a bis 1Od zeigen die gleichen Ventilgruppierungen wie in F i g. 9 für dieselben Anwendungsfälle, wobei jedoch die Druckflüssigkeitsquelle um eine zweite Niederdruckpumpe 112 und ein elektrohydraulisches Bypass-Ventil 114 erweitert ist, mit welchem die zweite Niederdruckpumpe 112 unter gewissen Betriebsbedingungen aus- und einschaltbar ist.

Während die F i g. 9 und 10 Anwendungsfälle für rein mechanische Getriebe zeigen, sind in Fig. 11a bis lld 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 F i g. 10. Im Unterschied zu den F i g. 9 und 10 ist jedoch das Wegeventil V1 zur Einschaltung von Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt aus der Ventilgruppe herausgenommen und mit einem 4/3-Wegeventil V_Hd zur Umschaltung zwischen Hydraulikantrieb und Direktantrieb und einem weiteren 4/3-Wegeventil VOs zur Umschaltung zwischen Doppelrotation und Einfachrotation des Wandlers zusammengefaßt.

so Falls gemäß F i g. 11 a bzw. 11 b dem hydrodynamischmechanischen Getriebe nur ein 3- oder 4-gängiges mechanisches Getriebe mit Rückwärtsgang nachgeschaltet ist, werden innerhalb der verbleibenden Ventilgruppe nur zwei Wegeventile zur Bildung der Wegeventile V 2 und V3 benötigt, und die Bohrung für das dritte Wegeventil kann durch Einsetzen eines Sperrpfropfens in die Querbohrung des Gehäusemittelteils 10 (Fig.6) von den Einlaßkammern 20 der beiden übrigen Ventile abgetrennt werden, wobei außerdem der Sperrpfropfen 65 entfernt und durch einen Verschlußpfropfen für die Querbohrung 64 ersetzt wird. Beim Hinzutreten eines range gear (M 2) steht dann das dritte Wegeventil in der Ventilgruppe zu dessen Betätigung zur Verfügung, und es bedarf beim weiteren Hinzutreten eines split gear (U) nur noch eines vierten Wegeventils innerhalb der Gruppe.

In den beiden letztgenannten Fällen (F i g. 11 c und lld) wird außerdem eine Umgehungsleitung 110 benö-

tigt, um den zusätzlichen Getrieben unabhängig von der Stellung des Wegeventils Kl Druckflüssigkeit zuführen zu können.

In allen Anwendungsfällen nach den Fig. 11a bis lld fehlt außerdem das Rückschlagventil 54 zwischen der Niederdruckleitung 106 und der Hochdruckleitung 108. Bei den Anwendungsfällen nach den Fig. 11a und 11b wird der Anschluß 50 durch einen Verschlußpfropfen ersetzt. Bei den Anwendungsfällen lic und lld wird anstelle des Rückschlagventils 54 ein (nicht gezeigter) Pfropfen in den Kanal 52 eingesetzt, der die Verbindung zvischen diesem Kanal und dem Anschluß 46 verschließt und gleichzeitig über eine im Pfropfen enthaltene Querbohrung den Anschluß 50 mit der Einlaßkammer 20 des rechten Wegeventils verbindet.

In Fig. 12 ist schließlich die gesamte hydraulische und elektrische Schaltung der Steuerung eines hydrodynamisch-mechanischen 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 ersteein M4Ä-Getriebe und das andere ein M 2-Getriebe gemäß obiger Beschreibung ist. Mit 120 ist die in einem gemeinsamen Gehäuse vereinigte Ventilgruppe gemäß F i g. 11 c bezeichnet, welche die Wegeventile V2, V3 und V4 sowie das Druckbegrenzungsventil 61 enthält. Das Wegeventil Vl ist mit dem Ventil V_Hd und dem Ventil Vds zu einer weiteren Ventilgruppe 122 zusammengefaßt. Mit 100' ist die die beiden Niederdruckpumpen 102, 112 und die Hochdruckpumpe 104 sowie das Bypassventil 114 enthaltende Druckflüssigkeitsquelle bezeichnet.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Ventilanordnung zum hydraulischen Schalten eines mehrgängigen Kraftfahrzeug-Wechselgetriebes, das drei oder vier jeweils nur für sich mit Druckflüssigkeit zu beaufschlagende Servomotoren enthält, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Servomotor (MV, M2', Af 3' bzw. AfI, Af 2, M3, Ai 4) ein Tellerventil mit einem beim Betätigen des Ventils von seinem Sitz abhebenden ersten Ventilteller (26) zur Verbindung dieses Servomotors mit einer Druckflüssigkeitsquelle und einem bei unbetätigten Ventil von seinem Sitz abhebbarem zweiten Ventilteller (28) zur Druckentlastung dieses Servomotors zugeordnet ist, daß im Falle von drei Servomotoren (MV, M2', M3' in Fig.2) zwei derartige Tellerventile bzw. im Falle von vier Servomotoren (Mi, M2, Af 3, Af 4 in F i g. 1) je zwei solche Tellerventile zu einem Doppelventil (V2 bzw. V2, V3) mit einer gemeinsamen Betätigungsvorrichtung (30, 36, 38) für die Ventilteller vereinigt sind, von welcher immer nur ein erster Ventilteller (26) auf einmal von seinem Sitz abhebbar ist, und daß das Doppe'.ventil (V2) und das dritte Tellerventil (V3¹) bzw. die beiden Doppelventile (V2, V3) durch eine Verriegelungseinrichtung (90—98) derart gegeneinander verriegelt sind, daß die beiden Ventile nur wechselweise betätigbar sind.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1 für ein Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe mit einem von einem weiteren Servomotor einrückbaren Rückwärtsgang, gekennzeichnet durch ein weiteres, aus zwei Tellerventilen mit gemeinsamer Betätigungseinrichtung bestehendes Doppelventil (VX) mit einer neutralen Mittelstellung, in dessen Endstellungen Druckflüssigkeit alternativ dem Servomotor (MR) für den Rückwärtsgang oder den Ventilen (V2, V3 bzw. V3') der Vorwärtsgänge zuführbar ist.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Doppelventil (V 2) und das dritte Tellerventil (V3') bzw. die beiden Doppelventile (V2, V3) in einem gemeinsamen Gehäuse nebeneinander angeordnet sind, welches mechanische Mittel (92, 94, 98) zu ihrer Verriegelung enthält.

4. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden gegeneinander verriegelten Ventile (V2, V3 bzw. V3') ein axial bewegliches Stellglied (Betätigungsstange 30) mit einer gegen das Stellglied des anderen Ventils gerichteten Ausnehmung (90) aufweist und zwischen den beiden Stellgliedern (30) ein längsbewegliches Verriegelungsglied (92, 94, 98) vorgesehen ist, welches wechselweise in die eine oder andere der beiden Ausnehmungen (90) eingreift.

5. Ventilanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (90) mit Schrägflächen zum Bewegen des Verriegelungsgliedes (92, 94, 98) aus der einen in die andere Ausnehmung (90) beim Betätigen eines der Stellglieder (30) und zum Rückführen des anderen Stellglieds in dessen Ruhelage versehen sind.

6. Ventilanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungsglied von zwei mit Kugeln (92) an den äußeren Enden versehenen Verriegelungsstiften (94) gebildet ist, die von einer seitlich in ihre Bewegungsbahn einführbaren weiteren Kugel (98) auf Abstand zueinander gehalten sind.

7. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10, 12, 14) 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 (50, 60, 80) verbundenen Einlaßkammern

(20) der Ventile in der axialen Mitte der Ventilbohrungen (16) und die mit den druckfreien Auslassen (68) verbundenen Auslaßkammern (24) an den Enden der Ventilbohrung (16) angeordnet sind und die mit den Verbraucheranschlüssen (72) verbundenen Verbraucherkammern (22) sich jeweils zwischen der Einlaßkammer (20} und einer Auslaßkammer (24) befinden.

8. Ventilanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Einlaßkammern

(20) eine Verbindungsbohrung (56) innerhalb des Ventilgehäuses (10) erstreckt.

9. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß den Verbraucherkammern (22) unabhängig voneinander einstellbare Druckbegrenzungsventile (84) zugeordnet sind.

10. Hydroventilsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilteller von mit Druckflüssigkeit beaufschlagbaren Servokolben (36,38) betätigbar sind.

11. Hydroventilsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Servokolben (36, 38) von Magnetventilen (40) steuerbar sind.

12. Ventilanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse getrennte An-Schlüsse (46 bzw. 50) für eine Niederdruckquelle (102, 112) bzw. für eine Hochdruckquelle (104) aufweist, von denen der erstere (46) zu den Magnetventilen (40) und der letzere (50) zu den Einlaßkammern (20) der Tellerventile (Vl, V2, V3) über Kanäle (62 bzw. 52,56) führt, die über ein vom Hochdruckkanal (52) zum Niederdruckkanal (62) hin sperrenden Rückschlagventil (54) miteinander verbunden sind.

13. Ventilanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse ein Druckbegrenzungsventil (61) zur Verminderung des höheren Drucks beim Absinken des niederen Drucks in den zu den Einlaßkammern (20) der Tellerventil (Vi, V2, V3) bzw. den Magnetventilen (40) führenden Kanälen (52,56 bzw. 62) angeordnet ist.