DE4120838A1 - Selbsttaetige schaltvorrichtung eines gangwechselgetriebes eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine Schaltvorrichtung dieser Art ist Gegenstand des älteren Patentes (Patentanmeldung P 40 41 159. 1-12) und vorzugsweise auf die Belange der beiden wechselweise ein- und ausrückbaren Lastschaltkupplungen eines 2-Wege-Zahnräderwechselgetriebes der Vorgelegebauart abgestellt, um im stationären Schaltzustand durch Verwendung von federnden Mitteln für den Kraftschluß der Kupplungen den Arbeitsdruck von den Stellgliedern abschalten zu können.

Zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauches bei Stadtbussen mit selbsttätig schaltenden Gangwechselgetrieben der Umlaufräder­ bauart versucht man, das Gangwechselgetriebe bei jedem Fahr­ zeugstillstand automatisch auf "Neutral" zu schalten. Damit wird der Motor im Leerlauf nicht mehr belastet, wodurch die Kraftstoffeinspritzmenge reduziert wird. Da im stop-and-go- Verkehr der Innenstädte das Fahrzeug große Zeitanteile im Stillstand verbringt (verkehrsbedingt bzw. an Haltestellen), und dem Fahrer nicht zugemutet werden kann, bei jedem Stop die Neutraltaste zu betätigen, ist das realisierbare Einsparungs­ potential erheblich.

Während die automatische Neutralschaltung auf ebener Fahrbahn unproblematisch ist, tritt bei Stops an Steigungen die Gefahr des Rückrollens auf, wenn der Fahrer zum Anfahren den Fuß vom Bremspedal nimmt und Gas gibt. Dann muß nämlich erst eine reibschlüssige Verbindung (Kupplung oder Bremse) im Getriebe betätigt werden, um den Kraftfluß wieder herzustellen. Dabei kommt es darauf an, den Füllvorgang des betreffenden Schalt­ stellgliedes möglichst kurz zu halten.

Dagegen ist bei einem Gangwechselgetriebe der Umlaufräderbauart in "Neutral" oftmals eine Gangbremse zu lösen, die im Fahrbe­ trieb ein überhöhtes Moment zu übertragen hat. Eine theoretisch auch für die automatische Neutralschaltung verwendbare Kupp­ lung, welche in allen Vorwärtsgängen das Antriebsmoment in das Gangwechselgetriebe einleitet, darf in solchen Fällen nicht entlastet werden, in denen die Kupplung für die Vorwärtsgänge mit einer Kupplung für die Einleitung des Antriebsmomentes in das Getriebe im Rückwärtsgang eine bauliche Einheit bildet. Wegen des Fliehkraftdruckes ihres Betätigungsmediums würde diese Kupplung eingerückt werden. Da die Gangbremse in anderen Gängen entlastet wird, muß zur Vermeidung hoher Schleppverluste im Ruhezustand ein ausreichendes Spiel zwischen den Reibflächen sichergestellt sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zuschaltzeit der reibschlüssigen Verbindung bei der Schaltung aus "Neutral" so stark zu verkürzen, daß beim Anfahren am Berg kein merkliches Zurückrollen des Fahrzeuges auftritt und gleichzeitig im nor­ malen Fahrbetrieb der anderen Gänge genügend Lamellenspiel in der reibschlüssigen Verbindung vorhanden ist.

Die erläuterte Aufgabe ist in vorteilhafter Weise mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

Durch die Erfindung wird weiterhin in vorteilhafter Weise in der Schaltphase "Neutral" die Toleranz des Lamellenspieles, die hauptsächlich durch die fertigungstechnisch bedingte Toleranz der Lamellendicke gegeben ist, automatisch ausgeglichen, so daß die Füllzeit der reibschlüssigen Verbindung unabhängig von dieser Toleranz konstant ist.

Bisher wird bei bekannten Automatikgetrieben die Rückstellung des Betätigungskolbens der reibschlüssigen Verbindung im entlaste­ ten Zustand durch Rückstellfedern sichergestellt. Beim Zu­ schalten der reibschlüssigen Verbindung muß der Kolbenraum erst wieder gefüllt werden, bis alle Lamellen gegeneinander zur An­ lage kommen und Moment übertragen werden kann. Bei diesem Füllvorgang darf der geregelte Arbeitsdruck nicht zu groß sein, damit nach Beendigung, wenn wegen des nicht mehr vorhandenen Druckabfalls der Druck im Schaltstellglied der reibschlüssigen Verbindung auf die gleiche Höhe wie der geregelte Arbeitsdruck steigt, kein zu großes Moment von der reibschlüssigen Verbin­ dung übertragen wird. Wegen des relativ niedrigen geregelten Arbeitsdruckes dauert der Füllvorgang aber zu lange, so daß es zu dem oben erwähnten Zurückrollen kommen kann.

Statt der Rückstellfedern kann bei der Erfindung eine zweite mit Öldruck beaufschlagte Kolbenfläche vorgesehen sein, die sich auf der Rückseite des Kolbens befindet. Diese wird entla­ stet, wenn die reibschlüssige Verbindung zugeschaltet wird, also die Betätigungsfläche mit Öldruck beaufschlagt wird.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. In der Zeichnung bedeuten:

Fig. 1 ein Getriebeschema eines Gangwechselgetriebes der Umlaufräderbauart mit einer Gangbremse für den ersten Gang, und

Fig. 2 ein Schema einer Schaltvorrichtung nach der Er­ findung für die Gangbremse des ersten Ganges von Fig. 1.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird eine Eingangswelle 33 eines Umlaufräder-Gangwechselgetriebes 4 von der Kurbelwelle 34 eines Antriebsmotores eines Omnibusses über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 35 angetrieben und gegebenenfalls über eine hydrodynamische Bremse 36 abgebremst.

Das Gangwechselgetriebe 4 besteht in seinem Grundaufbau aus einem bekannten Simpsongetriebe 37, welches mit der Eingangs­ welle 33 durch eine Antriebskupplung 38 für die Vorwärtsgänge und durch eine Antriebskupplung 39 unter anderem für einen Rückwärtsgang sowie mit einer Ausgangswelle 40 verbunden ist, die in üblicher Weise mit dem Achsantrieb der Hinterachse des Omnibusses in Antriebsverbindung steht. Das Simpsongetriebe 37 weist ferner eine Gangbremse 5 zur Bildung des ersten Ganges und des Rückwärtsganges sowie eine Gangbremse 41 zur Bildung des zweiten Ganges aus. Der direkte dritte Gang wird in üblicher Weise bei ausgerückten Bremsen durch Einrücken beider Antriebskupplungen 38 und 39 gebildet.

Wie sich aus der Darstellung der Schaltvorrichtung 3 für die Gangbremse 5 von Fig. 1 ergibt, ist für die Gangbremse 5 des ersten Ganges eine Lamellenbremse verwendet, deren Außenlamel­ len 6 im Getriebegehäuse 42 des Gangwechselgetriebes 4 drehfest und axial beweglich gehaltert sind. Die Innenlamellen 7 der Gangbremse 5 sind an einem Innenlamellenträger 43 drehfest und axial beweglich gehaltert, welcher in bekannter Weise mit dem Planetenträger des hinteren Planetensatzes des Simpsongetriebes 37 drehfest verbunden ist.

Das Lamellenpaket 6, 7 ist in der einen Axialrichtung an einem zum Getriebegehäuse 42 bewegungsfest angeordneten Widerlager 15 und in der entgegengesetzten Richtung an einem zur Getriebe­ hauptachse 44-44 konzentrischen ringförmigen Druckstück 16 ab­ stützbar.

Das Lamellenpaket 6, 7 ist im Einrücksinne ausschließlich durch ein Druckmittel-Einrückstellglied 8 der Axialkolbenbauart be­ tätigbar, dessen zur Getriebehauptachse 44-44 konzentrischer ringförmiger Arbeitskolben 17 mit dem Druckstück 16 einteilig ausgebildet ist.

Das Lamellenpaket 6, 7 ist im Ausrücksinne ausschließlich durch ein Druckmittel-Ausrückstellglied 9 betätigbar, dessen zur Ge­ triebehauptachse 44-44 konzentrischer ringförmiger Arbeitskol­ ben 18 mit dem Arbeitskolben 17 einteilig ausgebildet ist. Der Arbeitskolben 17 arbeitet in einer korrespondierenden Ar­ beitsdruckkammer 45 im Getriebegehäuse 42, welche über eine Arbeitsdruckleitung 12 an ein 3/2-Wege-Schaltventil 21 ange­ schlossen ist.

Der Arbeitskolben 18 arbeitet in einer korrespondierenden Ar­ beitsdruckkammer 46 im Getriebegehäuse 42, welche über eine Arbeitsdruckleitung 13 an ein 3/2-Wege-Schaltventil 22 ange­ schlossen ist.

Die wirksame Kolbendruckfläche des Arbeitskolbens 17, welche durch die Radiendifferenz 19 bestimmt ist, ist größer als die wirksame Kolbendruckfläche des Arbeitskolbens 18, welche sich aus der Radiendifferenz 20 ergibt.

Die Kolbendruckflächen 19 und 20 sind naturgemäß zueinander gegensinnig angeordnet, wobei die größere Kolbendruckfläche 19 auch den größeren wirksamen Radius aufweist.

Die dem eingerückten Zustand des Lamellenpaketes 6, 7 entspre­ chende Stellung der Arbeitskolben 17, 18 ist mit 10 bezeichnet. Mit 11 ist die dem ausgerückten Zustand des Lamellenpaketes 6, 7 entsprechende Stellung der Arbeitskolben 17, 18 bezeichnet. Im ausgerückten Zustand ist der Abstand zwischen Widerlager 15 und Druckstück 16 um ein Lüftspiel 14 größer als es der Dicke der Lamellen 6, 7 entspricht.

An das Schaltventil 21 sind weiterhin eine Reglerdruckleitung 23 und ein druckentlasteter Rücklauf 25 angeschlossen. Das Schaltventil 21 wird durch Federkraft in die gezeichnete Ruhe­ stellung geschaltet, in welcher die Reglerdruckleitung 23 ab­ gesperrt und die Arbeitsdruckleitung 12 mit dem Rücklauf 25 verbunden ist. Das Schaltventil 21 ist durch Beaufschlagung seines Steuerteiles 27 mit dem Steuerdruck einer Steuerdruck­ leitung 47 in eine Gangstellung umsteuerbar, in welcher die Arbeitsdruckleitung 12 mit der Reglerdruckleitung 23 verbunden und der Rücklauf 25 abgesperrt ist. Die Steuerdruckleitung 47 führt zu einem elektromagnetischen 3/2-Wege-Steuerventil 29, welches noch an eine Hauptdruckleitung 24 und einen druckent­ lasteten Rücklauf 31 angeschlossen ist. In der nicht erregten Ruhestellung des Steuerventiles 29 ist die Hauptdruckleitung 24 abgesperrt und die Steuerdruckleitung 47 mit dem Rücklauf 34 verbunden.

Das Schaltventil 22 ist noch an die Hauptdruckleitung 24 sowie an einen druckentlasteten Rücklauf 26 angeschlossen sowie durch Federkraft in die gezeichnete Ausrückstellung geschaltet, in welcher die Arbeitsdruckleitung 13 mit der Hauptdruckleitung 24 verbunden und der Rücklauf 26 abgesperrt ist.

Das Schaltventil 22 ist über eine Steuerdruckkraft seines an eine Steuerdruckleitung 48 angeschlossenen Steuerteiles 28 in eine Gangstellung umsteuerbar, in welcher die Hauptdruckleitung 24 abgesperrt und die Arbeitsdruckleitung 13 mit dem Rücklauf 26 verbunden ist.

Die Steuerdruckleitung 48 führt zu einem elektromagnetischen 3/2-Wege-Steuerventil 30, welches noch an die Hauptdruckleitung 24 sowie an einen druckentlasteten Rücklauf 32 angeschlossen ist.

In der gezeichneten nicht erregten Ruhestellung des Steuer­ ventiles 30 ist die Hauptdruckleitung 24 abgesperrt und die Steuerdruckleitung 48 mit dem Rücklauf 32 verbunden. In der erregten anderen Stellung des Steuerventiles 30 ist die Steu­ erdruckleitung 48 mit der Hauptdruckleitung 24 verbunden und der Rücklauf 32 abgesperrt.

Wenn bei einem Gangwechsel die Gangbremse 5 abgeschaltet wird, (d. h. beispielsweise beim Schalten in den zweiten oder dritten Gang), wird die Rückstellkolbenfläche 20 mit Hauptdruck beauf­ schlagt, und wegen der dann drucklosen Arbeitsdruckkammer 45 werden der Arbeitskolben 17 gegen einen Anschlag nach rechts geschoben und die Reiblamellen 6, 7 entlastet. Das geschieht dadurch, daß das Steuerventil 29, das im ersten Gang erregt ist, abgeschaltet wird, wodurch auch das Schaltventil 21 von der linken stärkeren Feder in die gezeichnete Ruhestellung be­ tätigt und somit die Arbeitsdruckleitung 12 entlastet wird. Gleichzeitig wird das Steuerventil 30 abgeschaltet, das eben­ falls im ersten Gang erregt ist und über das Schaltventil 22 die Rückstellkolbenfläche 20 entlastet. Das Schaltventil 22 wird gegen die Federkraft in die Ausrückstellung gedrückt, so daß der Hauptdruck die Rückstellkolbenfläche 20 beaufschlagt und die Kolben 17, 18 in die Stellung 11 bringt.

Wenn dagegen im geschalteten ersten Gang das Simpsongetriebe 37 in Neutralstellung gebracht werden soll, so wird nur das Steu­ erventil 29 abgeschaltet, während das Steuerventil 30 erregt bleibt. Das Schaltventil 21 wird umgesteuert und somit die Betätigungskolbenfläche 19 entlastet. Da konstruktionsbedingt das Schaltventil 21 vollständig in Öl liegt, kann die Arbeits­ druckleitung 12 nicht leer laufen. Da gleichzeitig die Rück­ stellkolbenfläche 20 des Arbeitskolbens 18 nicht mit Hauptdruck beaufschlagt wird und Rückstellfedern nicht vorhanden sind, wird der Arbeitskolben nur geringfügig zurückgedrückt, und zwar durch die Elastizität der Lamellen 6, 7. Somit liegen in "Neu­ tral" die Lamellen 6, 7 leicht an, ohne daß ein merkliches Mo­ ment von ihnen übertragen würde.

Beim Wiederzuschalten des ersten Ganges (Schaltventil 21 um­ steuern) wird die Arbeitsdruckleitung 12 mit der Reglerdruck­ leitung 23 verbunden, mithin die Betätigungskolbenfläche 19 des Arbeitskolbens 17 mit Druck beaufschlagt - die Gangbremse kann also sofort Moment übertragen. Dieser Vorgang läuft so schnell ab, daß das eingangs erwähnte Rückrollen des Fahrzeuges nicht in Erscheinung tritt.

Da der Arbeitskolben 17 bzw. das Druckstück 16 in "Neutral" unabhängig vom Verschleiß bzw. der Dickentoleranz der Lamellen 6, 7 immer leicht anliegt, ist mit der Erfindung ein Toleranz- bzw. Verschleißausgleich automatisch sichergestellt.

Claims (11)

1. Selbsttätige Schaltvorrichtung eines Gangwechselgetriebes eines Kraftfahrzeuges, bei der eine reibschlüssige Verbindung (Kupplung oder Bremse) mit ausschließlich axial bewegten Reib­ scheiben durch ein Druckmittel-Einrückstellglied der Axialkol­ benbauart einrückbar und ausschließlich durch ein Druckmittel- Ausrückstellglied der Axialkolbenbauart ausrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (Gangbremse 5) ausschließlich durch das Einrückstellglied (8) einrückbar und ein Schaltzustand "Neu­ tral" einsteuerbar ist, in welchem sowohl das Einrückstellglied (8) als auch das Ausrückstellglied (9) jeweils in seiner der eingerückten Stellung der Verbindung (Gangbremse 5) entspre­ chenden Stellung (10) stehen, und daß im Schaltzustand "Neu­ tral" sowohl der Arbeitsdruck (Arbeitsdruckleitung 12) des Einrückstellgliedes (8) als auch der Arbeitsdruck (Arbeits­ druckleitung 13) des Ausrückstellgliedes (9) abgeschaltet ist.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltzustand "drehmomentübertragende Gangstellung" einsteuerbar ist, in welchem das Einrückstellglied (8) in seiner der eingerückten Stellung der Verbindung (Gangbremse 5) entsprechenden Stellung (10) steht und mit Arbeitsdruck (Ar­ beitsdruckleitung 12) beaufschlagt ist, sowie das Ausrück­ stellglied (9) ebenfalls in seiner der eingerückten Stellung der Verbindung (Gangbremse 5) entsprechenden Stellung (10) steht, jedoch vom Arbeitsdruck (Arbeitsdruckleitung 13) entla­ stet ist.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltzustand "drehmomentlose Gangstellung" einsteuer­ bar ist, in welchem das Einrückstellglied (8) in seiner der Lüftspiel (14) für die Reibscheiben (6, 7) zulassenden ausge­ rückten Stellung der Verbindung (Gangbremse 5) entsprechenden Stellung (11) steht und vom Arbeitsdruck (Arbeitsdruckleitung 12) entlastet ist sowie das Ausrückstellglied (9) in seiner der Lüftspiel (14) für die Reibscheiben (6, 7) zulassenden ausge­ rückten Stellung der Verbindung entsprechenden Stellung (11) steht und mit Arbeitsdruck (Arbeitsdruckleitung 13) beauf­ schlagt ist.

4. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibscheiben (6, 7) in den Axialrichtungen zwischen einem Widerlager (15) und einem Druckstück (16) angeordnet sind und das Druckstück (16) wirkungsmäßig sowohl mit dem Einrück­ stellglied (8) als auch mit dem Ausrückstellglied (9) verbunden ist.

5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (16) mit den beiden Axialkolben (17, 18) verbunden ist.

6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (16) und wenigstens einer der beiden Axial­ kolben (17, 18) einteilig sind.

7. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einrückstellglied (8) eine größere wirksame Kolben­ druckfläche (19 größer 20) aufweist als das Ausrückstellglied (9).

8. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Einrückstellglied (8) auf einem größeren wirksamen Ra­ dius angeordnet ist als das Ausrückstellglied (9).

9. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Einrückstellglied (8) und Ausrückstellglied (9) über je ein 3/2-Wege-Schaltventil (21 bzw. 22) mit einer Druckquelle (Reg­ lerdruckleitung 23 bzw. Hauptdruckleitung 24) und mit einem druckentlasteten Rücklauf (25 bzw. 26) verbunden sind.

10. Schaltvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Steuerteil (27 bzw. 28) der Schaltventile (21, 22) durch ein zugehöriges elektromagnetisches 3/2-Wege- Steuerventil (29 bzw. 30) mit einer Druckquelle (Hauptdruck­ leitung 24) und einem druckentlasteten Rücklauf (31 bzw. 32) verbunden ist.

11. Schaltvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der nicht erregten Stellung der Steuerventile (31, 32) das Einrückstellglied (8) mit dem Rücklauf (25) und das Aus­ rückstellglied (9) mit der Druckquelle (Hauptdruckleitung 24) verbunden sind.